RU2322385C2 - Способ получения синтез-газа - Google Patents
Способ получения синтез-газа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2322385C2 RU2322385C2 RU2006111370/15A RU2006111370A RU2322385C2 RU 2322385 C2 RU2322385 C2 RU 2322385C2 RU 2006111370/15 A RU2006111370/15 A RU 2006111370/15A RU 2006111370 A RU2006111370 A RU 2006111370A RU 2322385 C2 RU2322385 C2 RU 2322385C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- synthesis gas
- initial mixture
- heat treatment
- producing synthesis
- temperature heat
- Prior art date
Links
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу получения синтез-газа, который может быть использован в нефтехимии для получения моторных топлив. Способ включает обработку биогаза при температуре 1420-1800°С и последующее охлаждение полученного синтез-газа. Термическую обработку биогаза осуществляют в жидком теплоносителе при отношении объема жидкого теплоносителя к объему барботируемого газа, равном 10-100, в течение 0,3-2 с или в кипящем слое твердых частиц, при этом скорость биогаза выбирают больше минимальной скорости псевдоожижения. Изобретение позволяет повысить чистоту получаемого синтез-газа. 7 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к способам получения синтез-газа и может быть использовано в нефтехимии для получения моторных топлив по технологии GTL.
Известен способ получения синтез-газа для производства продуктов основного органического синтеза и синтетического топлива [RU 2062750, С01В 3/16, С25В 1/02, 1996.06.27], включающий конверсию углеродсодержащих газов в присутствии паров воды с подводом энергии для поддержания процесса. В качестве источника углеродсодержащих газов используют диоксид углерода промышленных дымовых газов, которые непрерывно пропускают через газоселективные мембраны для выделения диоксида углерода, с последующей десорбцией диоксида углерода в среду паров воды. Полученную парогазовую смесь доводят до молярного отношения воды к диоксиду углерода, равного 1,0-2,3, путем конденсации паров воды при постоянном давлении и температуре и подвергают конверсии путем электрохимического катодного восстановления при 1120-1220 К до получения синтез-газа смеси водорода и оксида углерода с составом Н2:СО от 1,0 до 2,3 на катоде и кислорода на аноде. Полученный синтез-газ охлаждают и направляют потребителю.
Недостатком известного способа является сложность оборудования, необходимого для его реализации, и высокие энергозатраты на производство синтез газа.
Известен способ производства синтез-газа, содержащего водород и окись углерода [RU 2258029, С01В 3/38, С10К 1/20, 2003.04.10], включающий следующие стадии: удаление сернистого водорода из природного газа, содержащего сернистый водород и двуокись углерода, путем осуществления прохождения природного газа через устройство для удаления сернистого водорода, добавление двуокиси углерода и пара в природный газ, откуда удален сернистый водород, для получения смешанного газа, введение смешанного газа в реакционную трубку риформинг-установки для осуществления реакции парового риформинга в смешанном газе.
Недостатком известного способа необходимость устройства по очистке исходного газа от соединений серы. В данном способе в газ, направляемый для получения синтез-газа, дополнительно подается пар и углекислый газ, частично выделенный из синтез-газа, прошедшего установку риформинга, что усложняет и удорожает установку и способ в целом.
Известен способ получения синтез-газа [RU 2201392, С01В 3/38, 2003.03.27], в котором углеродсодержащее органическое соединение взаимодействует с паром и диоксидом углерода в присутствии катализатора. Количество пара составляет 2 моль или менее на моль углерода указанного углеродсодержащего органического соединения и 0,1-10 моль на моль диоксида углерода, при этом указанное взаимодействие осуществляют при температуре 600-1000°С, давлении 5-40 кг/см2 и среднечасовой объемной скорости подачи газа 1000-10000 ч-1.
Недостатком известного способа является применение катализатора, который хотя и уменьшает необходимую температуру нагрева, но нуждается в регенерации, что усложняет и удорожает способ получения синтез-газа.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения синтез-газа, описанный в изобретении по патенту RU 2242497, C10G 9/36, 2004.12.20, выбранный за прототип, включающий термическую обработку исходной смеси, содержащей один или несколько углеводородов и молекулярный кислород и/или соединения с одним или несколькими элементами кислорода, нагреваемой максимум до 1400°С, проведение реакции в реакторе и охлаждение.
Недостатком известного способа является нагрев до температуры только в 1400°С, что увеличивает время реакции, а получаемый синтез-газ имеет в своем составе частично не прореагировавший углекислый газ, который улавливается и снова направляется в риформинг установку, что усложняет и удорожает реализующую способ установку и способ в целом.
Задача, решаемая заявляемым изобретением, - совершенствование способа получения синтез-газа.
Технический результат от использования предлагаемого изобретения - упрощение процесса получения синтез-газа из смеси, содержащей один или несколько углеводородов, и соединение с одним или несколькими элементами кислорода, а также повышение чистоты получаемого синтез-газа.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения синтез-газа, включающем высокотемпературную термическую обработку исходной смеси, содержащей один или несколько углеводородов и соединение с одним или несколькими элементами кислорода, и охлаждение, в качестве исходной смеси используют биогаз, а высокотемпературную термическую обработку исходной смеси проводят при температуре 1420-1800°С. В качестве биогаза используют преимущественно газообразные продукты метанового брожения органических отходов сельского хозяйства, или лесообрабатывающей или пищевой промышленности, или коммунального хозяйства.
Исходная смесь содержит в основном метансодержащий газ и углекислый газ. Высокотемпературную термическую обработку исходной смеси осуществляют преимущественно в жидком теплоносителе или в кипящем слое твердых частиц. При осуществлении высокотемпературной термической обработки исходной смеси в жидком теплоносителе отношение объема жидкого теплоносителя к объему барботируемого газа выбирают преимущественно равным 10-100, а время контакта сырья с жидким теплоносителем ограничивают временем всплытия пузырьков газа и выбирают преимущественно на уровне 0,3-2 с. При проведении высокотемпературной термической обработки исходной смеси в кипящем слое твердых частиц скорость подачи исходной смеси выбирают преимущественно большей минимальной скорости псевдоожижения.
Способ осуществляют следующим образом.
Подачу исходного сырья - биогаза - осуществляют в режиме барботажа в нижнюю часть сосуда, содержащего жидкий теплоноситель, в качестве которого используют расплав неорганических солей или металла, либо сплава, например, меди, железа, алюминия или никеля. Отношение объема расплава к объему барботируемого газа выбирают на уровне 20-100. Время контакта сырья с расплавом ограничивают временем всплытия пузырьков газа и выбирают на уровне 0,3-2 с. Было показано, что за это время сырье успевает прогреться до температуры расплава и полностью прореагировать. Температуру расплава поддерживают в диапазоне 1420-1800°С при помощи внешнего источника энергии, например индуктора промышленной или повышенной частоты. Образующийся синтез-газ выводят из зоны над поверхностью расплава и охлаждают любым известным способом, например, используя котел-парогенератор.
Биогаз образуется в результате метанового брожения различных органических отходов сельского хозяйства, лесообрабатывающей и пищевой промышленности, коммунального хозяйства и др.; состоит из метана (30-75%) и диоксида углерода (см. "Энциклопедию Кирилла и Мефодия"). В последние годы использование биогаза в мире непрерывно возрастает. Его используют в качестве топлива в котельных или нагревателях для получения пара или горячей воды (см., например, Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод. - М. 1988. - 256 с.). В нашей стране использование биогаза очень ограничено. В основном его сбрасывают в атмосферу.
Пример 1.
В устройство, заполненное расплавом меди, подают биогаз, являющийся газообразным продуктом метанового брожения органических отходов коммунального хозяйства, содержащий смесь метансодержащего и углекислого газа в соотношении 65 объемных долей метана и 35 объемных долей углекислого газа. Отношение объема расплава к объему барботируемого газа выбирают на уровне 50. Температуру расплава поддерживают на уровне 1600°С при помощи внешнего индуктора промышленной частоты. Время контакта сырья с расплавом ограничивают временем всплытия пузырьков газа и выбирают на уровне 1,2 с. Было показано, что за это время сырье успевает прогреться до температуры расплава и полностью прореагировать. Получаемый синтез-газ при этом содержит 70 объемных долей монооксида углерода и 130 объемных долей водорода. То есть соотношение f=H2/CO составляет 1,8.
Пример 2.
В устройство, заполненное расплавом меди, подают биогаз, являющийся газообразным продуктом метанового брожения органических отходов коммунального хозяйства, содержащий смесь метансодержащего и углекислого газа в соотношении 3 объемных доли метана и 2 объемных доли углекислого газа, и дополнительно вводят 1 объемную долю водяного пара. Отношение объема расплава к объему барботируемого газа выбирают на уровне 45. Температуру расплава поддерживают на уровне 1700°С при помощи внешнего индуктора промышленной частоты. Время контакта сырья с расплавом ограничивают временем всплытия пузырьков газа и выбирают на уровне 1 с. Было показано, что за это время сырье успевает прогреться до температуры расплава и полностью прореагировать. Получаемый синтез-газ при этом содержит 5 объемных долей монооксида углерода и 7 объемных долей водорода. То есть соотношение f=H2/CO составляет 1,4.
Пример 3.
В устройство, заполненное расплавом меди, подают биогаз, являющийся газообразным продуктом метанового брожения органических отходов коммунального хозяйства, содержащий смесь метансодержащего и углекислого газа в соотношении: 1 объемная доля метана и 1 объемная доля углекислого газа. Отношение объема расплава к объему барботируемого газа выбирают на уровне 55. Температуру расплава поддерживают на уровне 1700°С при помощи внешнего индуктора повышенной частоты. Время контакта сырья с расплавом ограничивают временем всплытия пузырьков газа и выбирают на уровне 1 с. Было показано, что за это время сырье успевает прогреться до температуры расплава и полностью прореагировать. Получаемый синтез-газ при этом содержит 1 объемную долю монооксида углерода и 1 объемную долю водорода. То есть соотношение f=H2/CO равно 1.
Пример 4.
В реактор псевдоожиженного слоя, заполненный твердыми частицами материала с высокой температурой плавления, например карбида кремния или дисилицида молибдена, размером около 1 мм подают биогаз, являющийся газообразным продуктом метанового брожения органических отходов коммунального хозяйства, и содержащий смесь метансодержащего и углекислого газа в соотношении 65 объемных долей метана и 35 объемных долей углекислого газа. Температуру кипящего слоя поддерживают на уровне 1700°С. Скорость подачи исходной смеси выбирают большей минимальной скорости псевдоожижения, рассчитанной по одной из существующих методик, и равной 2 м/с. Получаемый синтез-газ при этом содержит 70 объемных долей моно оксида углерода и 130 объемных долей водорода. То есть соотношение f=H2/CO равно 1,8.
Пример 5.
В реактор псевдоожиженного слоя, заполненный твердыми частицами материала с высокой температурой плавления, например карбида кремния или дисилицида молибдена, размером 1 мм подают предварительно смешанную смесь биогаза, являющегося газообразным продуктом метанового брожения органических отходов коммунального хозяйства, и содержащую: 3 объемные доли метана, 2 объемные доли углекислого газа и 1 объемную долю водяного пара. Температуру кипящего слоя поддерживают на уровне 1800°С. Скорость подачи исходной смеси выбирают большей минимальной скорости псевдоожижения, рассчитанной по одной из существующих методик, и равной 2 м/с. Получаемый синтез-газ при этом содержит 5 объемных долей монооксида углерода и 7 объемных долей водорода. То есть соотношение f=H2/CO равно 1,4.
Пример 6.
В реактор псевдоожиженного слоя, заполненный твердыми частицами материала с высокой температурой плавления, например карбида кремния или дисилицида молибдена размером 1 мм подают биогаз, являющийся газообразньм продуктом метанового брожения органических отходов коммунального хозяйства, и содержащий смесь метансодержащего и углекислого газа в соотношении 1 объемной доли метана и 1 объемной доли углекислого газа. Температуру кипящего слоя поддерживают на уровне 1700°С. Скорость подачи исходной смеси выбирают большей минимальной скорости псевдоожижения, рассчитанной по одной из существующих методик и равной 2 м/с. Получаемый синтез-газ при этом содержит 1 объемную долю монооксида углерода и 1 объемную долю водорода. То есть соотношение f=H2/CO равно 1.
Экспериментально было показано, что при выходе за указанные температурные пределы образующийся синтез-газ содержит повышенное содержание примесей в газовой фазе, таких как метан, ацетилен и его гомологи. Теоретически было найдено подтверждение этого факта. Указанный диапазон температур соответствует минимальному количеству газовых примесей в составе гетерогенного равновесия, рассчитанного с помощью минимизации функции Гиббса для компонентов: водород, монооксид углерода, диоксид углерода, метан, ацетилен, этилен, этан, метилацетилен, аллен, пропилен, пропан, диацетилен, винилацетилен, бензол, твердый углерод (аморфная модификация - сажа).
Таким образом, по сравнению с прототипом заявленный способ получения синтез-газа позволяет, используя биогаз, получать сырье для получения жидких моторных топлив.
Этот способ более прост в осуществлении за счет того, что отсутствует необходимость возврата непрореагировавшей части исходной смеси (рецикла), т.к. в заявляемом способе вся смесь успевает прореагировать. Получающийся при реализации данного способа синтез-газ обладает повышенной чистотой (содержит меньшее количество примесей) за счет более высокой температуры реакции.
Кроме того, предлагаемый способ позволяет утилизировать биогаз, который чаще всего не использовался и сбрасывался в атмосферу, тем самым снижает загрязнение окружающей среды.
Claims (8)
1. Способ получения синтез-газа, включающий высокотемпературную термическую обработку исходной смеси, содержащей один или несколько углеводородов и соединение с одним или несколькими элементами кислорода, и охлаждение, отличающийся тем, что в качестве исходной смеси используют биогаз, а высокотемпературную термическую обработку исходной смеси проводят при температуре 1420-1800°С.
2. Способ получения синтез-газа по п.1, отличающийся тем, что в качестве биогаза используют газообразные продукты метанового брожения органических отходов сельского хозяйства или лесообрабатывающей или пищевой промышленности или коммунального хозяйства.
3. Способ получения синтез-газа по п.1, отличающийся тем, что исходная смесь содержит метансодержащий газ и углекислый газ.
4. Способ получения синтез-газа по п.1, отличающийся тем, что высокотемпературную термическую обработку исходной смеси осуществляют в жидком теплоносителе.
5. Способ получения синтез-газа по п.1, отличающийся тем, что высокотемпературную термическую обработку исходной смеси осуществляют в жидком теплоносителе при отношении объема жидкого теплоносителя к объему барботируемого газа равном 10-100.
6. Способ получения синтез-газа по п.1, отличающийся тем, что высокотемпературную термическую обработку исходной смеси осуществляют в жидком теплоносителе, а время контакта сырья с жидким теплоносителем ограничивают временем всплытия пузырьков газа и выбирают на уровне 0,3-2 с.
7. Способ получения синтез-газа по п.1, отличающийся тем, что высокотемпературную термическую обработку исходной смеси осуществляют в кипящем слое твердых частиц.
8. Способ получения синтез-газа по п.1, отличающийся тем, что высокотемпературную термическую обработку исходной смеси осуществляют в кипящем слое твердых частиц, при этом скорость подачи исходной смеси выбирают большей минимальной скорости псевдоожижения.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006111370/15A RU2322385C2 (ru) | 2006-04-10 | 2006-04-10 | Способ получения синтез-газа |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006111370/15A RU2322385C2 (ru) | 2006-04-10 | 2006-04-10 | Способ получения синтез-газа |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006111370A RU2006111370A (ru) | 2007-10-27 |
| RU2322385C2 true RU2322385C2 (ru) | 2008-04-20 |
Family
ID=38955363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006111370/15A RU2322385C2 (ru) | 2006-04-10 | 2006-04-10 | Способ получения синтез-газа |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2322385C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2537627C1 (ru) * | 2013-07-02 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) | Способ получения синтез-газа |
-
2006
- 2006-04-10 RU RU2006111370/15A patent/RU2322385C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2537627C1 (ru) * | 2013-07-02 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) | Способ получения синтез-газа |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006111370A (ru) | 2007-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chen et al. | Pressurized pyrolysis of sewage sludge: Process performance and products characterization | |
| RU2524720C2 (ru) | Комплексная установка для переработки газа | |
| US7744728B2 (en) | Apparatus for and method of producing hydrogen using microwaves | |
| WO2017103679A1 (en) | Integrated system and method for producing methanol product | |
| Wang et al. | Chemical looping reforming of toluene as a biomass tar model compound over two types of oxygen carriers: 2CuO-2NiO/Al2O3 and CaFe2O4 | |
| BRPI0820031B1 (pt) | método e aparelho para reduzir co2 em uma corrente por conversão a um gás de síntese para produção de energia | |
| Wu et al. | Catalytic conversion of NaHCO3 into formic acid in mild hydrothermal conditions for CO2 utilization | |
| RU2008145710A (ru) | Получение ароматических соединений из метана | |
| CN113396205B (zh) | 二氧化碳转化工程及其系统 | |
| Liu et al. | Hydrogen production by glycerol reforming in supercritical water over Ni/MgO-ZrO2 catalyst | |
| KR20230090311A (ko) | 탄화수소를 합성하기 위한 공정 | |
| WO2016094476A1 (en) | Method for converting methane to ethylene and in situ transfer of exothermic heat | |
| Matsunami et al. | Coal gasification by CO2 gas bubbling in molten salt for solar/fossil energy hybridization | |
| CN101003359A (zh) | 以焦炉气制氢水煤气补碳制备甲醇合成气的方法 | |
| Devasahayam | Catalytic actions of MgCO3/MgO system for efficient carbon reforming processes | |
| JP2010501685A5 (ru) | ||
| RU2009108731A (ru) | Способ получения топлив из отходов | |
| Yousefi et al. | Experimental study for thermal methane cracking reaction to generate very pure hydrogen in small or medium scales by using regenerative reactor | |
| RU2322385C2 (ru) | Способ получения синтез-газа | |
| CN102656121A (zh) | 一种净化工艺冷凝液的方法 | |
| RU2408529C1 (ru) | Способ получения синтез-газа и водорода | |
| WO2023120628A1 (ja) | パラキシレンの製造方法 | |
| Ma et al. | Hydrogen Production from Bio‐Char via Steam Gasification in a Fluidized‐Bed Reactor | |
| Reimer et al. | Hydrogen-enhanced catalytic hydrothermal gasification of biomass | |
| WO2021261417A1 (ja) | 炭化水素生成システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110411 |