RU2462503C1 - Способ получения горючего газа, обогащенного водородом - Google Patents
Способ получения горючего газа, обогащенного водородом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2462503C1 RU2462503C1 RU2011120854/05A RU2011120854A RU2462503C1 RU 2462503 C1 RU2462503 C1 RU 2462503C1 RU 2011120854/05 A RU2011120854/05 A RU 2011120854/05A RU 2011120854 A RU2011120854 A RU 2011120854A RU 2462503 C1 RU2462503 C1 RU 2462503C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- combustible gas
- temperature
- carbon
- reactor
- hydrogen
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 21
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 claims abstract description 18
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 claims abstract description 16
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000003415 peat Substances 0.000 claims abstract description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 8
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 abstract description 11
- 239000007858 starting material Substances 0.000 abstract 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101150076749 C10L gene Proteins 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010793 Steam injection (oil industry) Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010517 secondary reaction Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области химии. Получение горючего газа, обогащенного водородом, осуществляют путем нагревания углеродсодержащего вещества с оксидами железа в соотношении 10:(2,5-3,5) в реакторе без доступа кислорода до температуры 350-500°С. Затем подают перегретый пар с той же температурой и получают горючий газ с концентрацией водорода 40-90% в зависимости от исходного сырья. В качестве углеродсодержащего вещества используют антрацит или полукокс торфа, или полукокс древесины. Изобретение позволяет увеличить выход водорода в горючем газе. 2 ил., 5 пр.
Description
Изобретение относится к способам получения горючего газа, обогащенного водородом, из твердых углеродсодержащих веществ и может использоваться в теплоэнергетике и химической промышленности.
Известен способ получения газообразного топлива из древесного сырья (патент РФ №2238962, МПК C10L 3/00, C10J 3/02, C10J 3/14, опубл. 27.10.2004). Получение газообразного топлива ведут путем газификации древесного сырья при температуре 900-1100°С водяным паром, при нагреве древесины в течение 9-35 минут и расходе водяного пара не менее 0,7 кг на 1 кг абсолютно сухой древесины. Способ позволяет получить горючий газ с теплотворной способностью 11-12 МДж/м3 и энерговыходом не менее 80% от теплотворной способности исходной древесины.
Недостатки данного способа - использование высоких температур, невысокая теплотворная способность газа.
Известен способ получения газа из торфа (патент РФ №2185418, МПК C10J 3/00, C10J 3/02, B01J 23/44, опубл. 20.07.2002). Способ получения торфяного газа включает нагрев торфа с последующей подачей в зону нагрева паровоздушного или паровоздушного дутья по достижении температуры 180-220°С, причем нагрев осуществляют в присутствии палладиевого катализатора на твердом носителе в виде гранул с размером 3-4 мм. В качестве носителя катализатора используют оксид алюминия.
Недостатками данного способа являются использование дорогостоящего палладиевого катализатора, применение паровоздушного дутья, снижающего теплотворную способность газа.
Наиболее близким, принятым за прототип, является способ получения газа из твердого топлива (патент РФ №2321617, МПК C10J 3/54, опубл. 10.04.2008), в котором нагрев топлива производят до температуры не более 150°С в присутствии катализатора оксида металла, а дутье осуществляют перегретым паром с температурой 150-400°С. При этом в качестве твердого топлива используют торф, уголь или древесину, а в качестве катализатора - оксиды железа и алюминия.
Недостатком способа является низкая концентрация водорода в полученном газе.
Задачей изобретения является увеличение выхода водорода в горючем газе. Поставленная задача решена следующим образом. Осуществляют нагрев углеродсодержащего вещества в присутствии катализатора - оксидов железа, в соотношении 10:(2,5-3,5) с последующей подачей перегретого пара. Нагрев углеродсодержащего вещества ведут в реакторе без доступа кислорода до температуры 350-500°С, подачу перегретого пара осуществляют с той же температурой. В качестве углеродсодержащего вещества используют антрацит или полукокс торфа, или полукокс древесины. Получение водорода происходит по основной реакции:
С+Н2O=СО+Н2,
где С - углерод газифицируемого углеродсодержащего вещества (антрацита или полукокса торфа, или полукокса древесины), Н2О - перегретый пар с температурой 350-500°С. В результате взаимодействия пара с присадкой оксида железа происходят окислительные реакции (вторичные):
Fe+Н2O→FeО+Н2,
3FeO+Н2O→Fe3О4+Н2.
Регенерация оксидов железа протекает по реакциям:
3Fe2O3+CO→2Fe3О4+CO2,
Fe3O4+CO→3FeО+CO2,
FeO+CO→Fe+CO2.
Таким образом, образование водорода протекает по основной реакции и вторичной реакциям, при этом образуется балласт в виде СО, которой идет на регенерацию железа.
Верхний предел температуры термической обработки выбран из соображения использования в технологическом процессе реакторов для нагрева углеродсодержащего вещества, пароперегревателей, трубопроводов пара из дешевых углеродистых сталей, не способных работать при температурах выше 500°С.
Для пояснения способа получения водорода из углеродсодержащего вещества приведены чертежи:
На фиг.1 приведена установка по получению горючего газа, обогащенного водородом.
Установка состоит из реактора 1, помещенного в печь 2. В реакторе установлена термопара 3 для измерения температуры углеродсодержащего вещества, помещенного в реактор, а также трубка для ввода пара 4 из парогенератора 5. Реактор с помощью термостойкого шланга 6 соединен с газоанализатором 7.
Работа установки осуществляется следующим образом.
Углеродсодержащее вещество помещают в реактор 1, где с помощью печи 2 нагревают без доступа кислорода до 350-500°С, температуру регистрируют с помощью термопары 3. Затем через трубку для ввода пара 4 подают из парогенератора 5 перегретый пар с температурой 350-500°С. Полученный горючий газ, обогащенный водородом, через термостойкий шланг 6 поступает в газоанализатор 7.
На фиг.2 изображена зависимость выхода водорода в полученном горючем газе от концентрации оксидов железа в углеродсодержащем веществе: 1 - соотношение оксидов железа и антрацита (10:10); 2 - соотношение оксидов железа и антрацита (10:3,5); 3 - соотношение оксидов железа и антрацита (10:2,5); 4 - соотношение оксидов железа и антрацита (10:2,2); 5 - соотношение оксидов железа и антрацита (10:2). Из полученных зависимостей на фиг.2 видно, что оптимальное отношение оксидов железа к антрациту лежит в интервале 0,25-0,35.
Способ получения горючего газа, обогащенного водородом, из углеродсодержащего вещества поясняется на следующих примерах.
Пример 1.
В реактор 1, помещенный в печь 2, загружают углеродсодержащее вещество
- антрацит с оксидами железа в соотношении 10:3. Производят нагрев реактора без доступа кислорода, регистрируя температуру термопарой 3. При достижении температуры антрацитом 400°С через трубку для ввода пара 4 подают из парогенератора 5 перегретый пар с температурой 400°С. Горючий газ, выходящий из реактора, через термостойкий шланг 6 поступает в газоанализатор 7. Концентрация водорода в полученном горючем газе составляет 90%, теплотворная способность горючего газа равна 10 МДж/м3.
Пример 2.
В реактор 1, помещенный в печь 2, загружают углеродсодержащее вещество - полукокс торфа с оксидами железа в соотношении 10:3,5. Производят нагрев реактора без доступа кислорода, регистрируя температуру термопарой 3. При достижении температуры полукоксом торфа 400°С через трубку для ввода пара 4 подают из парогенератора 5 перегретый пар с температурой 400°С. Горючий газ, выходящий из реактора, через термостойкий шланг 6 поступает в газоанализатор 7. Концентрация водорода в полученном горючем газе составляет 40%, теплотворная способность горючего газа равна 11 МДж/м3.
Пример 3.
В реактор 1, помещенный в печь 2, загружают углеродсодержащее вещество - полукокс древесины с оксидами железа в соотношении 10:2,5. Производят нагрев реактора без доступа кислорода, регистрируя температуру термопарой 3. При достижении температуры полукоксом древесины 400°С через трубку для ввода пара 4 подают из парогенератора 5 перегретый пар с температурой 400°С. Горючий газ, выходящий из реактора, через термостойкий шланг 6 поступает в газоанализатор 7. Концентрация водорода в полученном горючем газе составляет 45%, теплотворная способность горючего газа равна 23 МДж/м3.
Пример 4.
В реактор 1, помещенный в печь 2, загружают углеродсодержащее вещество - антрацит с оксидами железа в соотношении 10:3. Производят нагрев реактора без доступа кислорода, регистрируя температуру термопарой 3. При достижении температуры антрацитом 350°С через трубку для ввода пара 4 подают из парогенератора 5 перегретый пар с температурой 350°С. Горючий газ, выходящий из реактора, через термостойкий шланг 6 поступает в газоанализатор 7. Концентрация водорода в полученном горючем газе составляет 45%.
Пример 5.
В реактор 1, помещенный в печь 2, загружают углеродсодержащее вещество - антрацит с оксидами железа в соотношении 10:3. Производят нагрев реактора без доступа кислорода, регистрируя температуру термопарой 3. При достижении температуры антрацитом 300°С через трубку для ввода пара 4 подают из парогенератора 5 перегретый пар с температурой 300°С. Горючий газ, выходящий из реактора, через термостойкий шланг 6 поступает в газоанализатор 7. Концентрация водорода в полученном горючем газе составляет 20%, таким образом можно сделать вывод о нецелесообразности нагрева до температур ниже 350°С из-за малого выхода водорода.
Способ позволяет получить горючий газ с содержанием водорода 40-90% в зависимости от исходного сырья.
Claims (1)
- Способ получения горючего газа, обогащенного водородом, включающий нагревание углеродсодержащего вещества с оксидами железа, подачу перегретого пара, отличающийся тем, что нагревают углеродсодержащее вещество с оксидами железа в соотношении 10:(2,5-3,5) в реакторе без доступа кислорода до температуры 350-500°С, подают перегретый пар с той же температурой и получают горючий газ с концентрацией водорода 40-90% в зависимости от исходного сырья, причем в качестве углеродсодержащего вещества используют антрацит, или полукокс торфа, или полукокс древесины.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011120854/05A RU2462503C1 (ru) | 2011-05-24 | 2011-05-24 | Способ получения горючего газа, обогащенного водородом |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011120854/05A RU2462503C1 (ru) | 2011-05-24 | 2011-05-24 | Способ получения горючего газа, обогащенного водородом |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2462503C1 true RU2462503C1 (ru) | 2012-09-27 |
Family
ID=47078493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011120854/05A RU2462503C1 (ru) | 2011-05-24 | 2011-05-24 | Способ получения горючего газа, обогащенного водородом |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2462503C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4343624A (en) * | 1979-12-10 | 1982-08-10 | Caterpillar Tractor Co. | Rotating fluidized bed hydrogen production system |
| SU1438614A3 (ru) * | 1984-08-16 | 1988-11-15 | Фоест-Альпине Аг (Фирма) | Способ пр мого восстановлени окислов железа |
| RU2115696C1 (ru) * | 1997-03-25 | 1998-07-20 | Антон Анатольевич Кобяков | Способ переработки твердого углеродсодержащего топлива |
| RU2321617C1 (ru) * | 2006-12-18 | 2008-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет | Способ получения газа из твердого топлива |
| CN101671002A (zh) * | 2009-08-12 | 2010-03-17 | 东南大学 | 一种使用燃料制取氢气方法及装置 |
-
2011
- 2011-05-24 RU RU2011120854/05A patent/RU2462503C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4343624A (en) * | 1979-12-10 | 1982-08-10 | Caterpillar Tractor Co. | Rotating fluidized bed hydrogen production system |
| SU1438614A3 (ru) * | 1984-08-16 | 1988-11-15 | Фоест-Альпине Аг (Фирма) | Способ пр мого восстановлени окислов железа |
| RU2115696C1 (ru) * | 1997-03-25 | 1998-07-20 | Антон Анатольевич Кобяков | Способ переработки твердого углеродсодержащего топлива |
| RU2321617C1 (ru) * | 2006-12-18 | 2008-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет | Способ получения газа из твердого топлива |
| CN101671002A (zh) * | 2009-08-12 | 2010-03-17 | 东南大学 | 一种使用燃料制取氢气方法及装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Huang et al. | Synthesis gas production from biomass gasification using steam coupling with natural hematite as oxygen carrier | |
| Huang et al. | Chemical looping gasification of biomass char using iron ore as an oxygen carrier | |
| Hu et al. | Co-gasification of municipal solid waste with high alkali coal char in a three-stage gasifier | |
| Cerone et al. | Air-steam and oxy-steam gasification of hydrolytic residues from biorefinery | |
| US9255224B2 (en) | Method for increasing amount of coke oven gas by using carbon dioxide | |
| CN101244805B (zh) | 一种焦炉气非催化纯氧-蒸汽转化制备甲醇合成气的方法 | |
| Li et al. | Effect of metal ions on the steam gasification performance of demineralized Shengli lignite char | |
| Pan et al. | Catalytic gasification of biomass and coal blend with Fe2O3/olivine in a decoupled triple bed | |
| Xiao et al. | Catalytic steam gasification of lignite for hydrogen-rich gas production in a decoupled triple bed reaction system | |
| Lin et al. | Chemical looping combustion of lignite using iron ore: C-gas products (CO2, CO, CH4) and NOx emissions | |
| Lin et al. | Hydrogen-rich gas production from hydrochar derived from hydrothermal carbonization of PVC and alkali coal | |
| Sun et al. | Effect of calcium ferrites on carbon dioxide gasification reactivity and kinetics of pine wood derived char | |
| RU2012107293A (ru) | Способ восстановления на основе риформинг-газа с пониженными выбросами nox | |
| Qin et al. | Methanol solution promoting cotton fiber chemical looping gasification for high H2/CO ratio syngas | |
| CN108350370A (zh) | 碳质燃料的气化方法、炼铁厂的操作方法及气化气体的制造方法 | |
| Ma et al. | Gasification characteristics and synergistic effects of typical organic solid wastes under CO2/steam atmospheres | |
| Matsuoka et al. | Factors affecting steam gasification rate of low rank coal char in a pressurized fluidized bed | |
| KR101508263B1 (ko) | 열분해 가스화 시스템 | |
| Qin et al. | Municipal solid waste gasification by hot recycling blast furnace gas coupled with in-situ decarburization to prepare blast furnace injection of hydrogen-rich gas | |
| Ma et al. | Hydrogen Production from Bio‐Char via Steam Gasification in a Fluidized‐Bed Reactor | |
| Wang et al. | Test operation of microwave-assisted chemical looping gasification for water hyacinth with a lean iron ore as oxygen carrier | |
| JP5860469B2 (ja) | 間接的加熱ガス化中にコークスを生産する方法および設備 | |
| Ammendola et al. | Attrition of lignite char during fluidized bed gasification | |
| RU2462503C1 (ru) | Способ получения горючего газа, обогащенного водородом | |
| CN102391892B (zh) | 一种高炉煤气富化装置及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130525 |