RU2408529C1 - Способ получения синтез-газа и водорода - Google Patents
Способ получения синтез-газа и водорода Download PDFInfo
- Publication number
- RU2408529C1 RU2408529C1 RU2009121400/05A RU2009121400A RU2408529C1 RU 2408529 C1 RU2408529 C1 RU 2408529C1 RU 2009121400/05 A RU2009121400/05 A RU 2009121400/05A RU 2009121400 A RU2009121400 A RU 2009121400A RU 2408529 C1 RU2408529 C1 RU 2408529C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- biogas
- hydrogen
- liquid coolant
- synthesis gas
- Prior art date
Links
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области химии и может быть использовано для получения синтез-газа и водорода. В жидкий теплоноситель при температуре 1250-1800°С подают исходную смесь, по меньшей мере, двумя несмешиваемыми потоками для прохождения через слой жидкого теплоносителя. Полученные продукты охлаждают над расплавом. Первый поток состоит из природного газа, и/или углеводородов, и/или биогаза, второй поток - из природного газа, и/или легких углеводородов, и/или биогаза и молекулярного кислорода или воздуха. Изобретение позволяет снизить энергозатраты, сократить время проведения процесса, повысить чистоту получаемых продуктов. 3 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к способам получения синтез-газа и водорода и может быть использовано в нефтехимии для получения моторных топлив по технологии GTL.
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 является необходимость устройства по очистке исходного газа от соединений серы. В данном способе в газ, направляемый для получения синтез-газа, дополнительно подаются пар и углекислый газ, частично выделенный из синтез-газа, прошедшего установку риформинга, что усложняет и удорожает установку и способ в целом.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения синтез-газа и водорода для синтеза оксоспиртов [RU 2052376, С01В 3/38, 1996.01.20], выбранный в качестве прототипа, включающий смешение природного газа и/или легких углеводородов с водяным паром и двуокисью углерода, нагрев смеси теплом конвертированного газа, смешение ее с кислородом, конверсию в слое никелевого катализатора при повышенной температуре, очистку полученного конвертированного газа от двуокиси углерода абсорбцией хемосорбентом под давлением, равным или ниже давления стадии синтеза оксоспиртов, регенерацию хемосорбента и возврат выделенной при регенерации хемосорбента двуокиси углерода в процесс, при этом смешение газов с паром ведут до объемного соотношения пар:углерод, равного 0,1-0,2, нагрев смеси осуществляют до 300-400°С, затем ее смешивают с кислородом, содержащим часть двуокиси углерода, получаемой на стадии регенерации, и эту смесь при температуре ниже температуры ее самовозгорания подают в слой никелевого катализатора на конверсию, причем температуру конвертированного газа на выходе поддерживают равной 800-950°С, после чего газ охлаждают и очистку от двуокиси углерода ведут частично регенированным хемосорбентом до ее содержания в газе 1-2 об.%, затем газ делят на два потока, один из которых подвергают доочистке от двуокиси углерода регенированным хемосорбентом до ее остаточного содержания ниже 0,1 об.% и направляют на стадию оксосинтеза, а второй поток подвергают доконверсии окиси углерода водяным паром и полученный поток водорода очищают от двуокиси углерода сначала частично регенированным раствором хемосорбента до содержания двуокиси углерода 1-2 об.%, затем от двуокиси углерода и других примесей на молекулярных ситах и отводят потребителю, а насыщенный раствор хемосорбента регенерируют и выделенную двуокись углерода возвращают в процесс.
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.
Задача, решаемая заявляемым изобретением, - совершенствование способа получения синтез-газа и водорода.
Технический результат от использования предлагаемого изобретения - упрощение процесса получения синтез-газа и водорода, снижение энергозатрат на их производство, а также уменьшение времени проведения процесса и повышение чистоты получаемых продуктов.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения синтез-газа и водорода, включающем высокотемпературную термическую обработку исходной смеси, высокотемпературную термическую обработку осуществляют в жидком теплоносителе при температуре 1250-1800°С, исходную смесь подают в жидкий теплоноситель по меньшей мере двумя несмешиваемыми потоками для прохождения через слой теплоносителя и охлаждают полученные продукты над расплавом, причем первый поток состоит из природного газа, и/или углеводородов, и/или биогаза, второй поток состоит из природного газа, и/или легких углеводородов, и/или биогаза и молекулярного кислорода или воздуха.
В качестве биогаза преимущественно используют газообразные продукты метанового брожения органических отходов сельского хозяйства, или лесообрабатывающей, или пищевой промышленности, или коммунального хозяйства
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 исходной смеси с жидким теплоносителем ограничивают временем всплытия пузырьков газа и выбирают, преимущественно, на уровне 0,3-2 с.
Способ осуществляют следующим образом.
Подачу исходного сырья осуществляют по меньшей мере двумя несмешиваемыми потоками 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, для прохождения через слой теплоносителя. Первый поток состоит из природного газа, и/или углеводородов, и/или биогаза, второй поток состоит из природного газа, и/или легких углеводородов, и/или биогаза и молекулярного кислорода или воздуха. 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 предварительно доводят 1250-1800°С при помощи внешнего источника энергии, например индуктора промышленной или повышенной частоты. При этом в потоке, содержащем углеводородное сырье и кислород (воздух), происходит частичное окисление углевродородного сырья, за счет чего происходит нагрев теплоносителя. В потоке, содержащем только углеводородное сырье (природный газ и/или углеводороды и/или биогаз), проходит процес пиролиза, который идет с затратами тепловой энергии, выделяемой в потоке, содержащем углеводородное сырье и кислород (воздух).
Образующийся синтез-газ выводят из зоны над поверхностью расплава и охлаждают любым известным способом, например используя котел-парогенератор.
Экономически оправданным является использование в качестве исходного сырья биогаза. 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, по двум несмешиваемым потокам подают природный газ (поток 1) и природный газ в смеси с кислородом (поток 2). Отношение объема расплава к объему барботируемого газа выбирают на уровне 50. Температуру расплава предварительно доводят до уровня 1600°С при помощи внешнего индуктора промышленной частоты. Частичное поддержание температуры расплава происходит за счет частичного окисления природного газа в потоке 2, регулирование температуры расплава происходит за счет индукционного нагрева. Время контакта сырья с расплавом ограничивают временем всплытия пузырьков газа и выбирают на уровне 1,5 с. Было показано, что за это время сырье успевает прогреться до температуры расплава и полностью прореагировать. При этом продуктами реакции в потоке 1 являются водород и технический углерод (сажа), продуктом реакции в потоке 2 является синтез-газ (смесь СО и Н2).
Пример 2.
В устройство, заполненное расплавом меди, по двум несмешиваемым потокам подают биогаз (поток 1) и природный газ в смеси с кислородом (поток 2). Отношение объема расплава к объему барботируемого газа выбирают на уровне 50. Температуру расплава предварительно доводят до уровня 1500°С при помощи внешнего индуктора промышленной частоты. Частичное поддержание температуры расплава происходит за счет частичного окисления природного газа в потоке 2, регулирование температуры расплава происходит за счет индукционного нагрева. Время контакта сырья с расплавом ограничивают временем всплытия пузырьков газа и выбирают на уровне 1,5 с. Было показано, что за это время сырье успевает прогреться до температуры расплава и полностью прореагировать. При этом продуктами реакции в потоке 1 являются синтез-газ (смесь СО и H2), продуктами реакции в потоке 2 является синтез-газ (смесь СО и Н2). Причем продукты реакций потока 1 и 2 можно смешивать в камере охлаждения. Для получения синтез-газа с заданными параметрами используют продукты реакции в раздельных технологических процессах.
Экспериментально было показано, что при выходе за указанные температурные пределы образующиеся продукты реакции содержат 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 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, при этом время самой реакции - более короткое, а энергозатраты - более низкие.
Кроме того, предлагаемый способ позволяет утилизировать биогаз, который чаще всего не использовался и сбрасывался в атмосферу, тем самым снижается загрязнение окружающей среды.
Claims (4)
1. Способ получения синтез-газа и водорода, включающий высокотемпературную термическую обработку исходной смеси, отличающийся тем, что высокотемпературную термическую обработку осуществляют в жидком теплоносителе при температуре 1250-1800°С, исходную смесь подают в жидкий теплоноситель, по меньшей мере, двумя несмешиваемыми потоками для прохождения через слой теплоносителя и охлаждают полученные продукты над расплавом, причем первый поток состоит из природного газа, и/или углеводородов, и/или биогаза, а второй поток состоит из природного газа, и/или легких углеводородов, и/или биогаза и молекулярного кислорода или воздуха.
2. Способ получения синтез-газа и водорода 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 и водорода 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.
4. Способ получения синтез-газа и водорода по п.1, отличающийся тем, что время контакта исходной смеси с жидким теплоносителем ограничивают временем всплытия пузырьков газа и выбирают на уровне 0,3-2 с.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009121400/05A RU2408529C1 (ru) | 2009-06-04 | 2009-06-04 | Способ получения синтез-газа и водорода |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009121400/05A RU2408529C1 (ru) | 2009-06-04 | 2009-06-04 | Способ получения синтез-газа и водорода |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2408529C1 true RU2408529C1 (ru) | 2011-01-10 |
Family
ID=44054516
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009121400/05A RU2408529C1 (ru) | 2009-06-04 | 2009-06-04 | Способ получения синтез-газа и водорода |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2408529C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2525124C1 (ru) * | 2012-12-25 | 2014-08-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Способ конверсии метана |
RU2650171C2 (ru) * | 2012-12-21 | 2018-04-09 | Басф Се | Параллельное получение водорода, монооксида углерода и углеродсодержащего продукта |
-
2009
- 2009-06-04 RU RU2009121400/05A patent/RU2408529C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2650171C2 (ru) * | 2012-12-21 | 2018-04-09 | Басф Се | Параллельное получение водорода, монооксида углерода и углеродсодержащего продукта |
RU2525124C1 (ru) * | 2012-12-25 | 2014-08-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Способ конверсии метана |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101599374B1 (ko) | 이산화탄소의 일산화탄소로의 전환을 위한 방법 및 시스템 | |
Chun et al. | Hydrogen generation from biogas reforming using a gliding arc plasma-catalyst reformer | |
Chen et al. | Pressurized pyrolysis of sewage sludge: Process performance and products characterization | |
US5824834A (en) | Process for the production of acetylene and synthesis gas | |
RU2459860C2 (ru) | Способ получения топлив из отходов | |
KR20230090311A (ko) | 탄화수소를 합성하기 위한 공정 | |
BR112015014205B1 (pt) | processo para a utilização de um gás de coproduto e uso do carbono produzido | |
UA79216C2 (en) | Method for preparation of motor fuel from coal | |
CN101003359A (zh) | 以焦炉气制氢水煤气补碳制备甲醇合成气的方法 | |
RU2418840C2 (ru) | Система синтеза жидкого топлива | |
JP2010501685A5 (ru) | ||
RU2408529C1 (ru) | Способ получения синтез-газа и водорода | |
RU2333238C2 (ru) | Способ переработки органических отходов (варианты) | |
WO2021209276A1 (en) | Pyrolysis process to obtain petrochemical products from plastic waste | |
WO2007012149A1 (en) | A method of converting organic wastes into fuels | |
RU2017107429A (ru) | Способ получения синтез-газа | |
RU2478078C1 (ru) | Способ получения метановодородной смеси | |
RU2322385C2 (ru) | Способ получения синтез-газа | |
CN117677686A (zh) | 在不排放二氧化碳的情况下生产合成燃料的设备和方法 | |
Wicakso et al. | Study of catalytic upgrading of biomass tars using Indonesian iron ore | |
RU2341552C1 (ru) | Способ получения синтез-газа | |
RU2780486C1 (ru) | Индукционный пиролизный реактор водорода и твердого углерода из углеводородных газов и способ их получения | |
JP7482164B2 (ja) | 炭化水素の直接分解方法 | |
EP3634616A1 (en) | Method of preparation of hydrocarbon fuels from polyolefin waste materials | |
US20230312444A1 (en) | Method for producing methanol |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120605 |