RU2352519C1 - Pyrolysis method of hydrocarbon raw materials - Google Patents
Pyrolysis method of hydrocarbon raw materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2352519C1 RU2352519C1 RU2007141785/04A RU2007141785A RU2352519C1 RU 2352519 C1 RU2352519 C1 RU 2352519C1 RU 2007141785/04 A RU2007141785/04 A RU 2007141785/04A RU 2007141785 A RU2007141785 A RU 2007141785A RU 2352519 C1 RU2352519 C1 RU 2352519C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- gas
- temperature
- pyrolysis
- hydrocarbon
- Prior art date
Links
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству или бескоксовому восстановлению металлов, может быть использовано в сажевой промышленности и в производстве водорода, при дополнительном получении энергоценного вторичного топлива.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to blast furnace production or coke-free reduction of metals, can be used in the carbon black industry and in the production of hydrogen, with the additional production of precious secondary fuel.
Известен аппарат для пиролиза углеводородного сырья, в котором происходит нагрев жидкого теплоносителя газообразным теплоносителем, разделение газообразного и жидкого теплоносителя, пиролиз углеводородного сырья при контакте с жидким теплоносителем и разделение жидкого теплоносителя с продуктами пиролиза, (см. А.с. СССР №1680759, C10G 9/34, опубл. 1991 г.).A known apparatus for the pyrolysis of hydrocarbon raw materials, in which the heating of the liquid coolant with a gaseous coolant, the separation of gaseous and liquid coolant, the pyrolysis of hydrocarbon raw materials in contact with a liquid coolant and the separation of a liquid coolant with pyrolysis products, (see. A. USSR USSR No. 1680759, C10G 9/34, publ. 1991).
Недостатком известного аппарата для пиролиза углеводородного сырья являются значительные потери тепла вследствие недостаточной утилизации теплоты отходящих.A disadvantage of the known apparatus for the pyrolysis of hydrocarbons is significant heat loss due to insufficient utilization of the heat of the waste.
Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ пиролиза углеводородного сырья (метана), включающий предварительный подогрев углеводородного сырья и подачу его на стадию пиролиза, осуществляемую при контакте с жидким и нагрев жидкого теплоносителя (см. US 5213770 А, 25.05.1993 г.).The closest analogue to the claimed method is a method for the pyrolysis of hydrocarbons (methane), including preheating of hydrocarbons and feeding it to the pyrolysis stage, carried out in contact with liquid and heating the liquid coolant (see US 5213770 A, May 25, 1993).
Основным недостаткам способа является отсутствие процесса утилизации отходящих газов, получаемых при нагреве жидкого теплоносителя.The main disadvantages of this method is the lack of a process for utilization of exhaust gases obtained by heating a liquid coolant.
Техническая задача, решаемая предлагаемым способом, состоит в повышении экономичности путем полной переработки отходящих газов в энергоценное вторичное топливо.The technical problem solved by the proposed method is to increase efficiency by completely processing the exhaust gas into precious secondary fuel.
Техническая задача решается тем, что в известном способе пиролиза углеводородного сырья - природного газа до водорода и углерода, включающем предварительный подогрев углеводородного сырья и подачу его на стадию пиролиза, осуществляемого при контакте сырья с нагретым жидким теплоносителем, согласно предлагаемому изобретению для нагрева жидкого теплоносителя используют горение газового топлива в окислителе с долей кислорода 0,4-0,95 и коэффициентом расхода окислителя 0,4-0,8, а отходящие газы сгорания подвергают процессу энергохимической аккумуляции, для чего к ним подают природный газ, при этом увеличивая долю горючих компонентов и снижая температуру газов до 900-1000°С, полученное вторичное топливо охлаждают до температуры 25-150°С за счет подогрева углеводородного сырья, газового топлива и окислителя.The technical problem is solved in that in the known method for the pyrolysis of hydrocarbon feedstocks - natural gas to hydrogen and carbon, which includes preheating of the hydrocarbon feedstock and feeding it to the pyrolysis step carried out by contacting the feedstock with a heated liquid heat carrier, according to the invention, combustion is used to heat the liquid heat carrier gas fuel in the oxidizer with an oxygen fraction of 0.4-0.95 and an oxidizer consumption coefficient of 0.4-0.8, and the exhaust gases of combustion are subjected to an energy-chemical process accumulation, which is fed to them, natural gas, thus increasing the proportion of combustible component and reducing the gases temperature to 900-1000 ° C, the resulting secondary fuel is cooled to a temperature of 25-150 ° C by preheating a hydrocarbon feedstock, gaseous fuel and oxidant.
Предлагаемый способ реализуется по схеме, изображенной на чертеже. Схема состоит из подогревателя углеводородного сырья 1, реакционной камеры пиролиза углеводородного сырья 2, камеры нагрева жидкого теплоносителя 3, камеры энергохимической аккумуляции (ЭХА) отходящих газов 4, подогревателя топлива и окислителя 5. В качестве рабочих сред на схеме показаны: углеводородное сырье 6, жидкий теплоноситель 7, продукты пиролиза 8, продукты сгорания 9, газовое топливо 10, окислитель 11, отходящие газы 12, природный газ для энергохимической аккумуляции 13, вторичное топливо 14.The proposed method is implemented according to the scheme depicted in the drawing. The scheme consists of a hydrocarbon feedstock heater 1, a hydrocarbon feedstock pyrolysis reaction chamber 2, a liquid heat carrier heating chamber 3, an off-gas energy chemical accumulation chamber (ECA) 4, a fuel heater and an oxidizing agent 5. As working media, the diagram shows: hydrocarbon feedstock 6, liquid coolant 7, pyrolysis products 8, combustion products 9, gas fuel 10, oxidizing agent 11, exhaust gases 12, natural gas for energy-chemical accumulation 13, secondary fuel 14.
Схема работает следующим образом. Углеводородное сырье (природный газ) 6 с температурой, равной температуре окружающей среды, поступает в подогреватель углеводородного сырья 1, где подогревается до 500-700°С, затем поступает в реакционную камеру пиролиза углеводородного сырья 2, где подогретое углеводородное сырье под действием жидкого теплоносителя 7 нагревается до температуры 1300-1500°С и осуществляется термическое разложения природного газа на водород и углерод по реакции:The scheme works as follows. Hydrocarbon feedstock (natural gas) 6 with a temperature equal to the ambient temperature enters the hydrocarbon feedstock heater 1, where it is heated to 500-700 ° C, then it enters the hydrocarbon feedstock pyrolysis reaction chamber 2, where the heated hydrocarbon feedstock under the action of a liquid coolant 7 Heats up to a temperature of 1300-1500 ° C and thermal decomposition of natural gas into hydrogen and carbon is carried out by the reaction:
СН4=С+2Н2 CH 4 = C + 2H 2
Из реакционной камеры пиролиза углеводородного сырья 2 выходят продукты пиролиза 8. Нагрев жидкого теплоносителя 7 осуществляется продуктами сгорания топлива 9, которые получаются при сжигании газового топлива (природного газа) с окислителем 11. Газовое топливо 10 и окислитель 11 с начальной температурой, равной температуре окружающей среды, поступают в подогреватель газового топлива и окислителя 5, топливо 10 подогревается до температуры 500-700°С, а окислитель 11 до температуры 600-1000°С, после этого газовое топливо 10 и окислитель 11 поступают на горение в камеру нагрева жидкого теплоносителя 3. Отходящие газы 12 с температурой 1400-1600°С из камеры нагрева жидкого теплоносителя 3 поступают в камеру энергохимической аккумуляции (ЭХА) отходящих газов 4, куда подается природный газ для ЭХА 13 с температурой, равной температуре окружающей среды в количестве 0,05-0,12 м3/м3 отходящих газов сгорания. В камере энергохимической аккумуляции (ЭХА) отходящих газов сгорания 4 происходят химические реакции между метаном (CH4) природного газа 13 и двуокисью углерода (СО2) и водяным паром (Н2О) отходящих газов 12 по следующим химическим реакциям:From the pyrolysis reaction chamber of hydrocarbon feedstock 2, pyrolysis products exit 8. Heating of the liquid coolant 7 is carried out by the combustion products of fuel 9, which are obtained by burning gas fuel (natural gas) with an oxidizing agent 11. Gas fuel 10 and an oxidizing agent 11 with an initial temperature equal to the ambient temperature enter the gas fuel heater and oxidizer 5, the fuel 10 is heated to a temperature of 500-700 ° C, and the oxidizer 11 to a temperature of 600-1000 ° C, after which the gas fuel 10 and the oxidizer 11 are fed to rhenium into the heating chamber of the liquid coolant 3. Waste gases 12 with a temperature of 1400-1600 ° C from the heating chamber of the liquid coolant 3 enter the chamber of energy-chemical accumulation (ECA) of the exhaust gases 4, where natural gas for ECA 13 is supplied with a temperature equal to the ambient temperature in an amount of 0.05-0.12 m 3 / m 3 of exhaust gas of combustion. In the chamber of energy-chemical accumulation (ECA) of the exhaust gas 4, chemical reactions occur between methane (CH 4 ) of natural gas 13 and carbon dioxide (CO 2 ) and water vapor (H 2 O) of the exhaust gas 12 according to the following chemical reactions:
СО2+СН4=2СО+2Н2;CO 2 + CH 4 = 2CO + 2H 2 ;
2Н2О+СН4=2Н2+СО2.2H 2 O + CH 4 = 2H 2 + CO 2 .
В результате этого происходит снижение температуры отходящих газов сгорания до 900-1000°С и в камере энергохимической аккумуляции 4 получается вторичное топливо 14 с температурой с повышенным содержанием окиси углерода (СО) и водорода (Н2) по сравнению с отходящим газами 12. Полученное вторичное топливо 14 направляется в подогреватель углеводородного сырья 1 и подогреватель газового топлива и окислителя 5, где нагревает углеводородное сырье 6, газовое топливо 10 и окислитель 11 в результате чего охлаждаются до температуры 25-100°С и отправляются к потребителю.As a result of this, the temperature of the exhaust gas of combustion decreases to 900-1000 ° C and secondary fuel 14 is obtained in the chamber of energy-chemical accumulation 4 with a temperature with a high content of carbon monoxide (CO) and hydrogen (H 2 ) compared to the exhaust gas 12. The resulting secondary fuel 14 is sent to the hydrocarbon feed heater 1 and the gas fuel and oxidizer heater 5, where it heats the hydrocarbon feed 6, gas fuel 10 and oxidizer 11, as a result of which they are cooled to a temperature of 25-100 ° C and sent to to the shipper.
Теплота сгорания, жаропроизводительность и удельное количество топливного газа, получаемого при пиролизе 1 м3 углеводородного сырья (природного газа), зависят от используемого окислителя (соотношения доли кислорода и азота в окислителе - КО2) и от режима горения (коэффициента расхода окислителя - α). Характеристики топлива в зависимости от КО2 и α представлена в таблице 1.The heat of combustion, heat production and the specific amount of fuel gas obtained during the pyrolysis of 1 m 3 of hydrocarbon raw materials (natural gas) depend on the oxidizer used (the ratio of oxygen and nitrogen in the oxidizer - K O2 ) and on the combustion mode (oxidizer consumption coefficient - α) . Fuel characteristics depending on K O2 and α are presented in table 1.
Таким образом, в заявляемом способе пиролиза углеводородного сырья в жидком теплоносителе при получении вторичного топлива возможно значительное сокращение потребления топливно-энергетических ресурсов за счет получения вторичного топлива различных параметров и обеспечение транспортирования получаемого вторичного топлива за счет снижения его температуры при регенеративном подогреве углеводородного сырья, газового топлива и окислителя.Thus, in the inventive method for the pyrolysis of hydrocarbons in a liquid coolant when receiving secondary fuel, it is possible to significantly reduce the consumption of fuel and energy resources by obtaining secondary fuel of various parameters and to ensure transportation of the resulting secondary fuel by lowering its temperature during regenerative heating of hydrocarbon raw materials, gas fuel and an oxidizing agent.
Пример. Углеводородное сырье (природный газ) 6 с температурой 0°С подается в подогреватель углеводородного сырья 1, одновременно с этим в подогреватель 1 подводится вторичное топливо 14 с температурой 900°С, подогрев углеводородного сырья 1 вторичным топливом 14 происходит без смешения. Далее углеводородное сырье с температурой 600°С поступает в реакционную камеру пиролиза углеводородного сырья 2, одновременно с этим в камеру 2 поступает жидкометаллический теплоноситель 7 с температурой 1600°С, при этом происходит нагрев углеводородного сырья до температуры 1300°С, что способствует процессу пиролиза углеводородного сырья. Далее в реакционной камере 2 происходит разделение газовой и жидкой фазы (аналогично прототипу), продукты пиролиза углеводородного сырья 8 с температурой 1300°С поступают к потребителю, а жидкометаллический теплоноситель 7 с температурой 1300°С поступает в нагревательную камеру 3, куда подаются продукты сгорания 9 с температурой 2197°С, полученные при сгорании топлива 10 с начальной температурой 600°С в окислителе 11 с начальной температурой 827°С при коэффициенте избытка окислителя α=0,6, при этом происходит нагрев жидкометаллического теплоносителя до 1600°С. Далее в нагревательной камере 3 происходит разделение газовой и жидкой фазы, при этом жидкометаллический теплоноситель направляется в реакционную камеру 2, а отходящие газы в 12 с температурой 1600°С - в камеру энергохимической аккумуляции (ЭХА) отходящих газов 4, также в камеру 4 подводится природный газ 13 с температурой 0°С в количестве 0,10 м3/м3 отходящих газов 12. После смешения потоков 12 и 13 температура газовой смеси вторичного топлива 14 становится равной 900°С, а доля СО и Н2 увеличилась соответственно в 1,45 и 2,42 раза по сравнению с отходящими газами 12. Далее вторичное топливо 14 отправляется в подогреватель углеводородного сырья 1 и в подогреватель подогрева топлива и окислителя 5, где охлаждается до температуры 65°С, далее вторичное топливо смешивается в единый поток и направляется к потребителю топлива.Example. Hydrocarbon feedstock (natural gas) 6 with a temperature of 0 ° C is supplied to the hydrocarbon feed heater 1, at the same time secondary fuel 14 with a temperature of 900 ° C is supplied to the heater 1, the hydrocarbon feedstock 1 is heated with secondary fuel 14 without mixing. Next, the hydrocarbon feed with a temperature of 600 ° C enters the pyrolysis reaction chamber of hydrocarbon feed 2, at the same time, the liquid metal coolant 7 with a temperature of 1600 ° C flows into chamber 2, while the hydrocarbon feed is heated to a temperature of 1300 ° C, which contributes to the process of hydrocarbon pyrolysis raw materials. Then, in the reaction chamber 2, the gas and liquid phases are separated (similar to the prototype), the products of the pyrolysis of hydrocarbon raw materials 8 with a temperature of 1300 ° C go to the consumer, and the liquid metal coolant 7 with a temperature of 1300 ° C enters the heating chamber 3, where the combustion products 9 with a temperature of 2197 ° C, obtained by burning fuel 10 with an initial temperature of 600 ° C in an oxidizing agent 11 with an initial temperature of 827 ° C when the coefficient of excess oxidizer α = 0.6, the heating of the liquid metal coolant to 1600 ° C. Then, in the heating chamber 3, the gas and liquid phases are separated, while the liquid metal coolant is sent to the reaction chamber 2, and the exhaust gases at 12 with a temperature of 1600 ° C are sent to the energy-chemical accumulation chamber (ECA) of the exhaust gases 4, and natural gas 13 with a temperature of 0 ° C in the amount of 0.10 m 3 / m 3 of exhaust gas 12. After mixing the flows 12 and 13, the temperature of the gas mixture of the secondary fuel 14 becomes equal to 900 ° C, and the proportion of CO and H 2 increased respectively by 1, 45 and 2.42 times compared with outgoing g basics 12. Next, the secondary fuel 14 is sent to the hydrocarbon feed preheater 1 and to the fuel and oxidizer preheater 5, where it is cooled to a temperature of 65 ° C, then the secondary fuel is mixed into a single stream and sent to the fuel consumer.
В результате было установлено, что в данном случае возможно получение вторичного топлива с теплотой горения 7240 кДж/м3, с жаропроизводительностью 1920°С в количестве 3,8 м3/м3 углеводородного сырья.As a result, it was found that in this case it is possible to obtain secondary fuel with a heat of combustion of 7240 kJ / m 3 , with a heat output of 1920 ° C in the amount of 3.8 m 3 / m 3 of hydrocarbon feedstock.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007141785/04A RU2352519C1 (en) | 2007-11-14 | 2007-11-14 | Pyrolysis method of hydrocarbon raw materials |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007141785/04A RU2352519C1 (en) | 2007-11-14 | 2007-11-14 | Pyrolysis method of hydrocarbon raw materials |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2352519C1 true RU2352519C1 (en) | 2009-04-20 |
Family
ID=41017691
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007141785/04A RU2352519C1 (en) | 2007-11-14 | 2007-11-14 | Pyrolysis method of hydrocarbon raw materials |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2352519C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2781405C2 (en) * | 2021-01-11 | 2022-10-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" | Method for production of methane-hydrogen mixtures or hydrogen |
-
2007
- 2007-11-14 RU RU2007141785/04A patent/RU2352519C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2781405C2 (en) * | 2021-01-11 | 2022-10-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" | Method for production of methane-hydrogen mixtures or hydrogen |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101023023B (en) | Method and apparatus for producing clean reducing gases from coke oven gas | |
TWI635183B (en) | Blast furnace for metal production and nethod for processing metal ore | |
KR101344940B1 (en) | Method and apparatus for treating a top gas | |
KR102135521B1 (en) | Method for supplying hydrogen-containing reducing gas to the blast furnace shaft part | |
WO2005035689B1 (en) | Process for the conversion of natural gas to hydrocarbon liquids | |
US20120073198A1 (en) | Process for generating energy from organic materials and/or biomass | |
RU2352519C1 (en) | Pyrolysis method of hydrocarbon raw materials | |
US9309464B2 (en) | Method and equipment for producing coke during indirectly heated gasification | |
US9005570B2 (en) | Method for treating a carbon dioxide-containing waste gas from an electrofusion process | |
EA028730B1 (en) | Method and apparatus for sequestering carbon dioxide from a spent gas | |
Mavrodin et al. | Solution for efficient combustion of the biogas obtained depending on the characteristics of the anaerobic fermentation of animal protein | |
TW202106880A (en) | Method for operating a metallurgical furnace | |
CN111023119A (en) | VOCs waste gas treatment method and treatment device | |
GB2363388A (en) | Pyrolysis and gasification process and apparatus | |
US8641789B2 (en) | Reformer reactor and method for converting hydrocarbon fuels into hydrogen rich gas | |
JP2019156706A (en) | Manufacturing method of hydrogen | |
KR101610286B1 (en) | Manufacturing method of reduced iron and apparatus for Manufacturing the same | |
JPS58241A (en) | Production of inert gas by catalytic combustion | |
JPH08120314A (en) | Production of iron carbide | |
RU2137045C1 (en) | Method of thermal treatment of solid fuel for burner | |
US798175A (en) | Process for the manufacture of cement-clinker. | |
JPH07331256A (en) | Method for operating rapid thermal cracking of coal | |
US20060104883A1 (en) | Method for treating materials containing free or chemically boundcarbon | |
JPS62196310A (en) | Method for adjusting quality of gas generated in melt reduction furnace | |
Alexander et al. | The development of energy-efficient scheme roasting siderite ores using a gas turbine generation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121115 |