RU2465305C1 - Method of producing synthesis gas and pyrolysis reactor for producing synthesis gas - Google Patents
Method of producing synthesis gas and pyrolysis reactor for producing synthesis gas Download PDFInfo
- Publication number
- RU2465305C1 RU2465305C1 RU2011112917/05A RU2011112917A RU2465305C1 RU 2465305 C1 RU2465305 C1 RU 2465305C1 RU 2011112917/05 A RU2011112917/05 A RU 2011112917/05A RU 2011112917 A RU2011112917 A RU 2011112917A RU 2465305 C1 RU2465305 C1 RU 2465305C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pyrolysis
- gas
- quenching
- temperature
- carried out
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам получения синтез-газа, который может быть использован в нефтехимии для получения моторных топлив.The invention relates to methods for producing synthesis gas, which can be used in petrochemistry for the production of motor fuels.
Известен способ получения синтез-газа, включающий высокотемпературную термическую обработку исходной смеси, содержащей один или несколько углеводородов и соединение с одним или несколькими элементами кислорода, где в качестве исходной смеси используют биогаз или метансодержащий и углекислый газ, а пиролиз исходной смеси проводят в жидкометаллическом теплоносителе при температуре 1420-1800°С. Образующийся синтез-газ выводят из зоны над поверхностью расплава и охлаждают любым известным способом, например, используют котел-парогенератор (см. патент РФ №2322385, С01В 3/32, опубл. 20.04.2008). Однако использование котла-парогенератора для охлаждения трудоемко и усложняет конструкцию.A known method of producing synthesis gas, including high-temperature heat treatment of an initial mixture containing one or more hydrocarbons and a compound with one or more oxygen elements, where biogas or methane-containing and carbon dioxide are used as the initial mixture, and the initial mixture is pyrolyzed in a liquid metal coolant at temperature 1420-1800 ° С. The resulting synthesis gas is removed from the zone above the melt surface and cooled in any known manner, for example, a steam boiler is used (see RF patent No. 2322385, С01В 3/32, publ. 04/20/2008). However, the use of a steam boiler for cooling is laborious and complicates the design.
В качестве прототипа принят способ получения ацетилена путем окислительного пиролиза углеводородного сырья с последующей закалкой полученных газов пиролиза горячей водой и утилизацией их тепла (авт. свид. СССР №1740361, С07С4/74, 11/02, опубл. 15.08.1992. Газы пиролиза закаливают до 800°С водой с температурой 90-100°С, отношение скорости газов и скорости воды 18-30. Тепло газов пиролиза утилизируют после закалки подачей их в трубчатый теплообменник со скоростью 50-70 м/с.As a prototype, a method for producing acetylene by oxidative pyrolysis of hydrocarbon feedstock followed by quenching of the obtained pyrolysis gases with hot water and utilization of their heat (ed. Certificate of the USSR No. 1740361, С07С4 / 74, 11/02, publ. 08/15/1992. Hardened pyrolysis gases up to 800 ° C with water with a temperature of 90-100 ° C, the ratio of gas velocity and water velocity is 18-30. The heat of the pyrolysis gases is utilized after quenching by feeding them into a tubular heat exchanger at a speed of 50-70 m / s.
Повышается выход целевого продукта, снижается сажеобразование и потери тепла.The yield of the target product is increased, soot formation and heat loss are reduced.
Однако закалка газов водой требует специальных устройств, что усложняет аппаратурное обеспечение способа. Практически невозможно получить химический состав получаемого синтез-газа в нужных пределах.However, gas quenching with water requires special devices, which complicates the hardware of the method. It is almost impossible to obtain the chemical composition of the resulting synthesis gas within the required limits.
В качестве прототипа к устройству принята установка для получения пироуглерода (патент РФ №90779, С01В 31/02, опубл. 20.01.2010), включающая реактор пиролиза, содержащий помещенный в обогреваемый корпус тигель с крышкой и с жидкометаллическим теплоносителем, в который опущена керамическая трубка для подачи углеводородсодержащего сырья. Отвод продуктов реакции осуществлен через боковую стенку в накопитель и окружающую среду, охлаждение и закалка газов пиролиза не предусмотрены.An installation for producing pyrocarbon (RF patent No. 90779, СВВ 31/02, published on January 20, 2010), including a pyrolysis reactor containing a crucible with a lid and a liquid-metal coolant in which a ceramic tube is lowered, is adopted as a prototype for the device for supplying hydrocarbon-containing raw materials. The reaction products were discharged through the side wall into the reservoir and the environment; cooling and quenching of pyrolysis gases were not provided.
Предлагаемым изобретением решается задача создания способа и установки, реализующих процесс с охлаждением и закалкой отходящих газов. Технический результат-получение заданного целевого продукта при упрощении аппаратурного обеспечения способа.The present invention solves the problem of creating a method and installation that implements the process with cooling and quenching of exhaust gases. The technical result is to obtain a given target product while simplifying the hardware of the method.
Этот технический результат достигается тем, что в способе получения синтез-газа, включающем пиролиз углеводородного сырья, закалку полученных газов пиролиза, утилизацию их тепла, закалку газов пиролиза осуществляют инертным газом до температуры 500-600°С в течение 0,2-1 сек; пиролиз углеводородного сырья ведут при температуре 800-1600°С в течение 0,1-0,5 сек; пиролиз осуществляют в жидкометаллическом теплоносителе; в качестве углеродсодержащего сырья используют метансодержащий и углекислый газы;This technical result is achieved in that in a method for producing synthesis gas, including pyrolysis of hydrocarbon feedstock, quenching of the obtained pyrolysis gases, utilization of their heat, quenching of the pyrolysis gases is carried out with an inert gas to a temperature of 500-600 ° C for 0.2-1 sec; hydrocarbon pyrolysis is carried out at a temperature of 800-1600 ° C for 0.1-0.5 seconds; pyrolysis is carried out in a liquid metal coolant; as carbon-containing raw materials, methane-containing and carbon dioxide gases are used;
в реакторе пиролиза для получения синтез-газа, содержащем помещенный в герметичный обогреваемый корпус тигель с крышкой и с жидким теплоносителем, в который опущена керамическая трубка для подачи углеводородного сырья, концентрично трубке установлен стакан, днищем прикрепленный к крышке, в днище стакана и крышке выполнены сквозные отверстия для подвода закалочного газа в полость стакана над расплавом теплоносителя и отвода его в смеси с продуктами реакции, а в боковых стенках крышки установлены патрубки для подачи продувочного газа в пространство вокруг стакана над расплавом и отвода его.in a pyrolysis reactor for producing syngas, containing a crucible with a lid and a liquid coolant placed in a sealed heated case, into which a ceramic tube for supplying hydrocarbon raw materials is lowered, a glass is installed concentrically to the tube, the bottom attached to the lid, through holes are made in the bottom of the glass and lid holes for supplying quenching gas into the cavity of the glass above the coolant melt and removing it in a mixture with reaction products, and nozzles for supplying purge gas to the side walls of the lid are installed a space of around the glass above the melt and drain it.
Закалка инертным газом, аргоном или гелием, влияет на количественный выход целевого продукта, особенно при получении ацетилена/этилена, важно остановить закалку именно в нужный пик, а закалку вести с высокой скоростью, т.е. «затормозить» процесс или «остановить» химический состав в нужных пропорциях. Поэтому важен предлагаемый режим закалки.Quenching with inert gas, argon or helium affects the quantitative yield of the target product, especially when acetylene / ethylene is obtained, it is important to stop quenching at the desired peak, and quenching at a high speed, i.e. “Slow down” the process or “stop” the chemical composition in the right proportions. Therefore, the proposed quenching mode is important.
Предлагаемая установка для реализации способа упрощает его аппаратурное обеспечение. Реактор пиролиза для получения синтез-газа приведен на чертеже (фиг.1).The proposed installation for implementing the method simplifies its hardware. The pyrolysis reactor for producing synthesis gas is shown in the drawing (Fig. 1).
Он содержит помещенный в герметичный корпус тигель 1 с крышкой 2, с жидким теплоносителем 3, в который опущена керамическая трубка 4 для подачи углеводородсодержащего сырья. Концентрично керамической трубке 4 установлен керамический стакан 5, днищем 6 прикрепленный к крышке 2, в днище стакана 5 выполнены сквозные отверстия 7, 8 для подвода закалочного газа в полость стакана 5 над расплавом теплоносителя и отвода его в смеси с продуктами реакции, а в боковых стенках крышки 2 установлены патрубки 9, 10 для подачи продувочного газа в пространство вокруг стакана над расплавом и отвода его. Нагрев тигля 1 осуществляется индуктором 11.It contains a crucible 1 placed in a sealed enclosure with a lid 2, with a liquid coolant 3, into which a ceramic tube 4 is lowered to supply hydrocarbon-containing raw materials. A
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
Подачу исходного сырья (метана СН4 и углекислого газа СO2) осуществляют после продувки системы аргоном или гелием через патрубки 9,10, чтобы исключить образование взрывоопасной смеси вокруг стакана 5. Смесь газов поступает в режиме барботажа в трубку 4, опущенную в тигель, где находится жидкометаллический теплоноситель, имеющий температуру 800-1600°С. Время контакта сырья с расплавом 0,1-0,5 сек. За это время сырье успевает прогреться до температуры расплава и полностью прореагировать. Температуру расплава поддерживают при помощи индуктора 11 промышленной частоты. Образующийся газ, имеющий температуру порядка 900-1000°С выводят в зону над поверхностью расплава жидкометаллического теплоносителя. В эту зону вокруг стакана вводят продувочный газ, чтобы избежать образования взрывоопасного газа. Через отверстие 7 подают закалочный газ, аргон или гелий, который удаляют через отверстие 8 вместе с продуктами реакции Охлаждение продуктов реакции при закалке осуществляют до температуры 500-600°С, чтобы остановить реакции.The supply of raw materials (methane CH 4 and carbon dioxide CO 2 ) is carried out after purging the system with argon or helium through nozzles 9.10 to prevent the formation of an explosive mixture around the
В зависимости от процесса продуктами реакции могут быть: водород, этилен, ацетилен, углерод и др. Утилизацию тепла отходящих газов осуществляют в трубчатых теплообменниках известными способами.Depending on the process, the reaction products may be: hydrogen, ethylene, acetylene, carbon, etc. Utilization of the heat of the exhaust gases is carried out in tubular heat exchangers by known methods.
Пример осуществления способа.An example implementation of the method.
Систему продували газом аргоном. В эксперименте в качестве исходного сырья использовали смесь газов метана СН4 и углекислого газа СO2 в разных соотношениях в мас.% СН4 и 75 СO2 до 75 Н4 25 СO2, в среднем 50 СН4 и 50 СO2. Смесь подавали через керамическую трубку в жидкометаллический теплоноситель с температурой 1000°С в режиме барботажа. Через 0,5 сек образующийся газ выводили в объем стакана 5 над теплоносителем под крышку 2, где их закаливали до температуры 500-600°С в течение 0,2-1 сек, т.е. процесс вели достаточно быстро, что соответствовало скорости охлаждения порядка 1000°С/сек. Фиксировали состав полученной смеси газов с помощью хроматографа. На графике (фиг.2) показан процесс получения синтез-газов в эксперименте в координатах температура процесса - содержание компонентов в мас.%. Видно, что идет быстрое охлаждение газом с температуры 1000°С и в районе температуры 600°С реакции замедляются, а после идет охлаждение с утилизацией тепла в теплообменнике. На графике виден состав равновесной смеси при 700, 600 и 500°С.The system was purged with argon gas. In the experiment, a mixture of methane gases CH 4 and carbon dioxide CO 2 in different ratios in wt% CH 4 and 75 CO 2 to 75
Экспериментально установлено, что при температуре ниже 500° и выше 600°С может вызвать в газовой смеси прохождение обратных процессов. Время менее 2 сек сложно зафиксировать с технической точки зрения, а более 1 сек - также может вызвать обратные процессы.It was experimentally established that at temperatures below 500 ° C and above 600 ° C, it can cause reverse processes in the gas mixture. A time of less than 2 seconds is difficult to fix from a technical point of view, and more than 1 second can also cause reverse processes.
При температуре теплоносителя ниже 800°С пиролиз метана идет очень медленно, выше 1600°С - происходит избыточный перегрев, большие теплопотери. Время менее 0,1 сек не обеспечивает полного прохождения реакции, а более 0,5 сек - реакция закончится и продукты реакции будут находиться лишнее время при температуре реакции.At a coolant temperature below 800 ° C, methane pyrolysis is very slow, above 1600 ° C - there is excessive overheating, large heat loss. A time of less than 0.1 sec does not ensure the complete passage of the reaction, and more than 0.5 sec - the reaction will end and the reaction products will be extra time at the reaction temperature.
Изобретение найдет преимущественное применение в экспериментальных установках для изучения процесса пиролиза углеводородсодержащего сырья.The invention will find primary application in experimental plants for studying the process of pyrolysis of hydrocarbon-containing raw materials.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011112917/05A RU2465305C1 (en) | 2011-04-04 | 2011-04-04 | Method of producing synthesis gas and pyrolysis reactor for producing synthesis gas |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011112917/05A RU2465305C1 (en) | 2011-04-04 | 2011-04-04 | Method of producing synthesis gas and pyrolysis reactor for producing synthesis gas |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2465305C1 true RU2465305C1 (en) | 2012-10-27 |
Family
ID=47147417
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011112917/05A RU2465305C1 (en) | 2011-04-04 | 2011-04-04 | Method of producing synthesis gas and pyrolysis reactor for producing synthesis gas |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2465305C1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2517505C1 (en) * | 2012-12-26 | 2014-05-27 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Method of converting methane |
RU2526040C1 (en) * | 2013-06-20 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Method of petrol obtaining |
RU2614168C1 (en) * | 2015-12-04 | 2017-03-23 | Общество с ограниченной ответственностью "Вятская угольная компания" | Pyrolysis reactor for producing synthesis gas |
RU170250U1 (en) * | 2016-12-22 | 2017-04-18 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Обнинский Центр Науки И Технологий" | Device for producing synthesis gas |
RU200511U1 (en) * | 2019-12-09 | 2020-10-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Device (reactor) for pyrolysis of hydrocarbon raw materials in a liquid coolant |
RU2780486C1 (en) * | 2021-11-29 | 2022-09-26 | Алексей Леонидович Торопов | Induction pyrolysis reactor of hydrogen and solid carbon from hydrocarbon gases and method for production thereof |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU284767A1 (en) * | 1968-06-25 | 1979-06-15 | Popov V F | Reactor for thermo-oxidizing pyrolysis of hydrocarbons |
SU1740361A1 (en) * | 1990-03-01 | 1992-06-15 | Бориславский Филиал Государственного Научно-Исследовательского И Проектного Института Хлорной Промышленности | Method for acetylene production |
US6258988B1 (en) * | 1993-12-23 | 2001-07-10 | Quantum Catalytics, L.L.C. | Method for reforming organics into shorter-chain unsaturated organic compounds |
-
2011
- 2011-04-04 RU RU2011112917/05A patent/RU2465305C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU284767A1 (en) * | 1968-06-25 | 1979-06-15 | Popov V F | Reactor for thermo-oxidizing pyrolysis of hydrocarbons |
SU1740361A1 (en) * | 1990-03-01 | 1992-06-15 | Бориславский Филиал Государственного Научно-Исследовательского И Проектного Института Хлорной Промышленности | Method for acetylene production |
US6258988B1 (en) * | 1993-12-23 | 2001-07-10 | Quantum Catalytics, L.L.C. | Method for reforming organics into shorter-chain unsaturated organic compounds |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2517505C1 (en) * | 2012-12-26 | 2014-05-27 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Method of converting methane |
RU2526040C1 (en) * | 2013-06-20 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Method of petrol obtaining |
RU2614168C1 (en) * | 2015-12-04 | 2017-03-23 | Общество с ограниченной ответственностью "Вятская угольная компания" | Pyrolysis reactor for producing synthesis gas |
RU170250U1 (en) * | 2016-12-22 | 2017-04-18 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Обнинский Центр Науки И Технологий" | Device for producing synthesis gas |
RU200511U1 (en) * | 2019-12-09 | 2020-10-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Device (reactor) for pyrolysis of hydrocarbon raw materials in a liquid coolant |
RU2781405C2 (en) * | 2021-01-11 | 2022-10-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" | Method for production of methane-hydrogen mixtures or hydrogen |
RU2780486C1 (en) * | 2021-11-29 | 2022-09-26 | Алексей Леонидович Торопов | Induction pyrolysis reactor of hydrogen and solid carbon from hydrocarbon gases and method for production thereof |
RU2798837C1 (en) * | 2022-12-19 | 2023-06-28 | Алексей Леонидович Торопов | Reactor for producing hydrogen and solid carbon from hydrocarbon gases |
RU226977U1 (en) * | 2024-03-10 | 2024-07-01 | Павел Евгеньевич Красников | Pyrolysis reactor in liquid coolant |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2465305C1 (en) | Method of producing synthesis gas and pyrolysis reactor for producing synthesis gas | |
EA201070910A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR CONVERSION OF CARBON CONTAINING RAW MATERIALS | |
Abánades et al. | Experimental analysis of direct thermal methane cracking | |
CN109569473B (en) | Device and method for producing hydrogen and carbon black by catalyzing hydrocarbon with liquid metal | |
Sun et al. | Novel treatment of a biomass tar model compound via microwave-metal discharges | |
Anis et al. | Thermocatalytic treatment of biomass tar model compounds via radio frequency | |
RU2014103668A (en) | METHOD FOR PARALLEL PRODUCTION OF HYDROGEN AND CARBON-CONTAINING PRODUCTS | |
JP2004534903A5 (en) | ||
RU2018118610A (en) | THERMOCHEMICAL REGENERATION AND RECOVERY OF HEAT IN GLASS FURNACES | |
NO20004287D0 (en) | Process for the production of low molecular weight olefins, hydrocarbon pyrolysis reactor and decomposition equipment for the decomposed gas | |
RU2011153516A (en) | ENERGY PRODUCTION PROCESS FROM ORGANIC MATERIALS AND / OR BIOMASS | |
JP2018502804A (en) | Syngas production method and plant | |
RU2009108731A (en) | METHOD FOR PRODUCING FUEL FROM WASTE | |
KR20140079760A (en) | Molten salt rolling bubble column, reactors utilizing same, and related methods | |
WO2013119187A2 (en) | Method for thermal decomposition of organic material and equipment for implementation of this method | |
Wei et al. | Experimental study of diphenylmethane gasification with supercritical CO2 | |
JP2001220102A (en) | Method and device for producing synthetic gas | |
Shiraishi et al. | Effect of introducing a steam pipe to n-dodecane decomposition by in-liquid plasma for hydrogen production | |
JP2014527461A (en) | Bell tower downcomer, reactor using the same, and related method | |
KR101387324B1 (en) | Method for amplifying coke-oven gas by using oxidation agents | |
RU2780486C1 (en) | Induction pyrolysis reactor of hydrogen and solid carbon from hydrocarbon gases and method for production thereof | |
Wei et al. | Thermochemical conversion of guaiacol with supercritical CO2: Experimental insights | |
JP4372381B2 (en) | Reactor for conducting non-adiabatic reactions | |
RU226977U1 (en) | Pyrolysis reactor in liquid coolant | |
Leong et al. | Production of syngas from controlled microwave-assisted pyrolysis of crude glycerol |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150405 |