RU2533731C2 - Synthetic gas production method - Google Patents
Synthetic gas production method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2533731C2 RU2533731C2 RU2012136880/05A RU2012136880A RU2533731C2 RU 2533731 C2 RU2533731 C2 RU 2533731C2 RU 2012136880/05 A RU2012136880/05 A RU 2012136880/05A RU 2012136880 A RU2012136880 A RU 2012136880A RU 2533731 C2 RU2533731 C2 RU 2533731C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- reactor
- methane
- synthesis gas
- regenerator
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/584—Recycling of catalysts
Abstract
Description
Изобретение относится к области нефтехимии и более конкретно к способу получения синтез-газа, смеси водорода и монооксида углерода, который известен как исходное сырье, например, для синтеза метанола, диметилового эфира, углеводородов по методу Фишера-Тропша.The invention relates to the field of petrochemistry and more specifically to a method for producing synthesis gas, a mixture of hydrogen and carbon monoxide, which is known as feedstock, for example, for the synthesis of methanol, dimethyl ether, hydrocarbons by the Fischer-Tropsch method.
Известен способ получения синтез-газа путем парциального окисления метана кислородом. Реакцию проводят при температуре 800-900°C. Получаемый синтез-газ состоит из водорода и монооксида углерода с мольным соотношением H2/CO, близким к 2 (Арутюнов B.C., Крылов О.В. Окислительные превращения метана. М.: Наука, 1998).A known method of producing synthesis gas by the partial oxidation of methane with oxygen. The reaction is carried out at a temperature of 800-900 ° C. The resulting synthesis gas consists of hydrogen and carbon monoxide with a molar ratio of H 2 / CO close to 2 (Arutyunov VS, Krylov OV Oxidative transformations of methane. M: Nauka, 1998).
Недостатком указанного способа является высокая стоимость получения кислорода, а также взрывоопасность процесса вследствие образования смесей метана с кислородом.The disadvantage of this method is the high cost of producing oxygen, as well as the explosiveness of the process due to the formation of mixtures of methane with oxygen.
Известен способ получения синтез-газа, описанный в патенте US 2665199 A, опубл. 05.01.1954, кл. C01B 3/30, C01B 3/44, согласно которому синтез-газ получают из газообразных углеводородов в присутствии твердых частиц оксида металла, находящихся в псевдоожиженном состоянии, в установке, состоящей из реактора и регенератора. В реакторе протекает окисление углеводородов кислородом, содержащимся в твердых частицах, в регенераторе происходит окисление твердых частиц. Реакция окисления углеводородов проводится в псевдоожиженном слое, имеющем следующие недостатки:A known method of producing synthesis gas, described in patent US 2665199 A, publ. 01/05/1954, class C01B 3/30, C01B 3/44, according to which synthesis gas is obtained from gaseous hydrocarbons in the presence of solid particles of metal oxide in a fluidized state in a plant consisting of a reactor and a regenerator. In the reactor, the oxidation of hydrocarbons by oxygen contained in the solid particles proceeds; in the regenerator, the oxidation of solid particles occurs. The hydrocarbon oxidation reaction is carried out in a fluidized bed having the following disadvantages:
- неравномерность времени пребывания сырья в зоне реакции, в результате некоторая часть сырья подвергается чрезмерному превращению до образования сажи, а другая часть - не достигает полной конверсии;- uneven residence time of the raw materials in the reaction zone, as a result, some of the raw materials are subjected to excessive conversion to the formation of soot, and the other part does not achieve complete conversion;
- среднее фиктивное время пребывания сырья в зоне реакции недостаточно малое, чтобы обеспечить максимально высокую селективность процесса.- the average fictitious residence time of the raw material in the reaction zone is not small enough to provide the highest selectivity of the process.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения синтез-газа, описанный в патенте US 6833013 В1, опубл. 21.12.2004, кл. C01B 3/32, согласно которому синтез-газ получают путем парциального окисления легких углеводородов кислородом, содержащимся в твердых частицах, содержащих оксид металла и подвергающихся окислительно-восстановительным циклам. Легкие углеводороды окисляются в реакторе при температуре 800-1100°C и давлении 0,5-5 МПа, твердые частицы окисляются в регенераторе при температуре 750-1050°C.Closest to the technical nature of the proposed is the method of producing synthesis gas described in patent US 6833013 B1, publ. 12/21/2004, class C01B 3/32, according to which synthesis gas is obtained by the partial oxidation of light hydrocarbons with oxygen contained in solid particles containing metal oxide and undergoing redox cycles. Light hydrocarbons are oxidized in the reactor at a temperature of 800-1100 ° C and a pressure of 0.5-5 MPa, solid particles are oxidized in the regenerator at a temperature of 750-1050 ° C.
Это позволяет предотвратить возможность взрыва и воспламенения за счет отсутствия в реакционной зоне газообразных окислителей и использовать для протекания эндотермической реакции парциального окисления метана тепловую энергию катализатора, поступающего из регенератора, в котором протекает экзотермическая реакция окисления металлических компонентов катализатора, что снижает энергозатраты и в конечном счете стоимость процесса. Полученный синтез-газ содержит 60,2% H2 и 30,6% CO, т.е., отношение H2/CO в нем составляет 1,97, что хорошо подходит для нужд промышленности.This makes it possible to prevent the possibility of explosion and ignition due to the absence of gaseous oxidizing agents in the reaction zone and to use the thermal energy of the catalyst coming from the regenerator in which the exothermic oxidation reaction of the metal components of the catalyst takes place for the endothermic reaction of the partial oxidation of methane, which reduces energy costs and ultimately the cost process. The resulting synthesis gas contains 60.2% H2 and 30.6% CO, i.e., the H 2 / CO ratio in it is 1.97, which is well suited for industrial needs.
Однако недостатком описанного способа является проведение реакции окисления углеводородов и регенерации твердых частиц в псевдоожиженном слое, в результате чего обеспечивается весьма низкий удельный съем продукта, а именно 335 литров синтез-газа с килограмма катализатора в час, что оказывает отрицательное влияние на производительность реактора. Удельным съемом называется количество продукта, полученное при осуществлении процесса на катализаторе определенной массы за единицу времени [Мельников Е.Я. Справочник азотчика. /М.: Химия, 1967, 492 с.]. Удельный съем продукта в наиболее близком аналоге был рассчитан, исходя из количества катализатора в реакторе - 1400 г и выхода продукта - 516 л/ч.However, the disadvantage of the described method is the carrying out of the hydrocarbon oxidation reaction and the regeneration of solid particles in the fluidized bed, which results in a very low specific removal of the product, namely 335 liters of synthesis gas per kilogram of catalyst per hour, which negatively affects the performance of the reactor. Specific removal refers to the amount of product obtained by carrying out the process on a catalyst of a certain mass per unit time [Melnikov E.Ya. Reference book of nitrogen. / M.: Chemistry, 1967, 492 p.]. The specific removal of the product in the closest analogue was calculated based on the amount of catalyst in the reactor - 1400 g and the product yield - 516 l / h.
Высокое давление процесса приводит к увеличению капитальных затрат и существенно повышает требования к уровню техники безопасности.High process pressure leads to an increase in capital costs and significantly increases the requirements for the level of safety.
В регенераторе получают побочный продукт - газ, содержащий 95,4% мол. азота и 4,6% мол. кислорода. Азот такой чистоты не соответствует требованиям, предъявляемым к техническому азоту, и выбрасывается в атмосферу. Его применение без дополнительной очистки невозможно.In the regenerator, a by-product is obtained - a gas containing 95.4 mol%. nitrogen and 4.6 mol%. oxygen. Nitrogen of such purity does not meet the requirements for technical nitrogen, and is released into the atmosphere. Its use without additional purification is impossible.
Задача изобретения заключается в увеличении удельного съема продукта при сохранении преимуществ наиболее близкого аналога - исключении образования взрывоопасных смесей и низких энергозатратах с возможностью получения синтез-газа с отношением H2/CO в пределах 1,5-2,5. Другой результат изобретения - повышение чистоты получаемого азота для обеспечения его применения как технического азота без последующей очистки. Кроме того, при осуществлении данного способа возможно использовать в качестве метансодержащего газа сырье, содержащее диоксид углерода.The objective of the invention is to increase the specific removal of the product while maintaining the advantages of the closest analogue - eliminating the formation of explosive mixtures and low energy consumption with the possibility of producing synthesis gas with a ratio of H 2 / CO in the range of 1.5-2.5. Another result of the invention is to increase the purity of the obtained nitrogen to ensure its use as technical nitrogen without further purification. In addition, when implementing this method, it is possible to use raw materials containing carbon dioxide as methane-containing gas.
Решение поставленной задачи достигается тем, что предложен способ получения синтез-газа, включающий окислительную конверсию метансодержащего сырья при температуре более 650°C в реакторе с использованием в качестве окислителя микросферического или дробленного катализатора на основе оксидов металлов, способных к многократным окислительно-восстановительным переходам, и регенерацию восстановленного путем его окисления в регенераторе, из которого регенерированный катализатор поступает в реактор, причем окислительную конверсию проводят в лифт-реакторе, через который катализатор непрерывно проходит снизу вверх в потоке метансодержащего сырья при работе реактора в режиме сквозного потока и времени пребывания сырья в зоне реакции 0,1-10 с, затем выходящий из реактора восстановленный катализатор отделяют от продукта - синтез-газа - и направляют в регенератор.The solution of this problem is achieved by the fact that the proposed method for producing synthesis gas, including the oxidative conversion of methane-containing raw materials at a temperature of more than 650 ° C in a reactor using a microspherical or crushed catalyst based on metal oxides capable of multiple redox transitions as an oxidizing agent, and regeneration of the regenerated by its oxidation in the regenerator, from which the regenerated catalyst enters the reactor, and carrying out the oxidative conversion in the elevator reactor, through which the catalyst continuously passes from the bottom up in the methane-containing feed stream during operation of the reactor in the through flow mode and the residence time of the feed in the reaction zone for 0.1-10 s, then the reduced catalyst coming out of the reactor is separated from the synthesis gas product - and sent to the regenerator.
Окислительную конверсию предпочтительно проводят при температуре 650-1100°C, наиболее предпочтительно - 850°C.The oxidative conversion is preferably carried out at a temperature of 650-1100 ° C, most preferably 850 ° C.
Регенерацию катализатора предпочтительно проводят в псевдоожиженном, или форсированном псевдоожиженном, или полусквозном потоке путем окисления кислородсодержащим агентом.The regeneration of the catalyst is preferably carried out in a fluidized or forced fluidized or semi-through stream by oxidation with an oxygen-containing agent.
В качестве кислородсодержащего агента предпочтительно используют кислород или воздух.Preferably, oxygen or air is used as the oxygen-containing agent.
Принято считать, что псевдоожиженный слой присутствует при скоростях газового потока до 0,8 м/с. При скоростях газа 0,8-1,5 м/с система характеризуется состоянием форсированного псевдоожиженного слоя. Системы, в которых перемещение твердых частиц осуществляется при скоростях газа, достигающих 1,5-3,0 м/с, называются полусквозным потоком. Скорости газового потока выше 3-4 м/с соответствуют перемещению твердых частиц в потоке газа в режиме сквозного потока [Хаджиев С.Н. Крекинг нефтяных фракций на цеолитсодержащих катализаторах. / М.: Химия, 1982. - 280 с.].It is generally accepted that the fluidized bed is present at gas flow rates of up to 0.8 m / s. At gas speeds of 0.8-1.5 m / s, the system is characterized by the state of a forced fluidized bed. Systems in which the movement of solid particles is carried out at gas velocities reaching 1.5-3.0 m / s are called semi-through flow. Gas flow rates above 3-4 m / s correspond to the movement of solid particles in the gas stream in the through flow mode [S. Hadzhiev Cracking of oil fractions on zeolite-containing catalysts. / M .: Chemistry, 1982. - 280 p.].
Реакторы, работающие в двух последних режимах, называют сквознопоточными (лифт-реакторы).Reactors operating in the last two modes are called flow-through (elevator reactors).
Процесс является непрерывным, и его проводят в двух пространственно разделенных аппаратах: реакторе и регенераторе. В такой системе «реактор-регенератор» катализатор по мере разрушения выводят из системы в виде пыли и заменяют свежим. Регулируя время пребывания сырья в зоне реакции в пределах 0,1-10 с, поддерживают режим сквозного потока, не допуская перехода в режим полусквозного потока.The process is continuous, and it is carried out in two spatially separated apparatuses: a reactor and a regenerator. In such a reactor-regenerator system, the catalyst, as it breaks down, is removed from the system in the form of dust and replaced with fresh. By adjusting the residence time of the feedstock in the reaction zone within 0.1-10 s, a through flow mode is maintained, preventing the transition to a half through flow mode.
Полученный синтез-газ и восстановленный катализатор выводят из реактора и поток отработанного (восстановленного) катализатора отделяют от потока целевого продукта. Поток восстановленного катализатора по транспортной линии подают в блок регенерации, где происходит окисление катализатора в псевдоожиженном слое, который поддерживается потоком кислородсодержащего агента (воздух, кислород). Затем катализатор отделяют от газов регенерации и по транспортным линиям, снова подают в реактор конверсии, как описано выше.The resulting synthesis gas and the recovered catalyst are removed from the reactor and the spent (recovered) catalyst stream is separated from the target product stream. The stream of the reduced catalyst through the transport line is fed to the regeneration unit, where the catalyst is oxidized in the fluidized bed, which is supported by the flow of an oxygen-containing agent (air, oxygen). Then the catalyst is separated from the regeneration gases and transport lines, again served in the conversion reactor, as described above.
Газы регенерации представляют собой технический азот, который можно применять без последующей очистки. Он соответствует требованиям ГОСТ 9293-74 «Азот газообразный и жидкий», согласно которым технический азот содержит от 99,0% об. азота и до 1,0% об. кислорода.Regeneration gases are technical nitrogen that can be used without further purification. It meets the requirements of GOST 9293-74 “Gaseous and liquid nitrogen”, according to which technical nitrogen contains from 99.0% vol. nitrogen and up to 1.0% vol. oxygen.
Процесс является непрерывным и состоит из следующих стадий:The process is continuous and consists of the following stages:
- конверсия углеводородного сырья в синтез-газ (с восстановлением катализатора до металлического состояния);- the conversion of hydrocarbons into synthesis gas (with the restoration of the catalyst to a metallic state);
- регенерация катализатора (с окислением его металлических компонентов).- catalyst regeneration (with oxidation of its metal components).
Стадии окисления и восстановления катализатора проходят параллельно и непрерывно.The stages of oxidation and reduction of the catalyst are parallel and continuous.
Таким образом, осуществляется непрерывная циркуляция катализатора и обеспечивается перенос кислорода из зоны регенерации в зону реакции, а также сводятся материальный и тепловой балансы.Thus, the catalyst is continuously circulated and oxygen is transferred from the regeneration zone to the reaction zone, and the material and thermal balances are reduced.
Достигаемый технический результат заключается:The technical result achieved is:
- в повышении удельного съема продукта;- to increase the specific removal of the product;
- в возможности использования углеводородного сырья, содержащего значительное количество диоксида углерода - до 30%;- the possibility of using hydrocarbon raw materials containing a significant amount of carbon dioxide - up to 30%;
- в снижении опасности взрыва и возгорания, низких энергозатратах, получении синтез-газа с отношением H2/CO в пределах 1,5-2,5;- to reduce the risk of explosion and fire, low energy consumption, the production of synthesis gas with a ratio of H 2 / CO in the range of 1.5-2.5;
- в возможности получения побочного продукта - технического азота (содержание азота в котором составляет не менее 99,0% об.).- the possibility of obtaining a by-product of industrial nitrogen (the nitrogen content of which is at least 99.0% vol.).
Нижеследующие примеры иллюстрируют и поясняют предлагаемое техническое решение, но никоим образом не ограничивают его.The following examples illustrate and explain the proposed technical solution, but in no way limit it.
Пример 1.Example 1
В нижнюю часть лифт-реактора подают метан, который контактирует с микросферическим катализатором, поступающим из регенератора. Катализатор состоит из оксидов никеля и кобальта, нанесенных на оксид алюминия. Катализатор, подхваченный восходящим потоком метана, движется по реактору снизу вверх, при этом происходит окислений метана кислородом, содержащимся в катализаторе, в монооксид углерода и водород по реакцииMethane is fed to the bottom of the elevator reactor, which is in contact with the microspherical catalyst coming from the regenerator. The catalyst consists of nickel and cobalt oxides supported on alumina. The catalyst, caught in an upward flow of methane, moves upward through the reactor, and methane is oxidized by the oxygen contained in the catalyst into carbon monoxide and hydrogen by the reaction
CH4+[O]→CO+2H2 CH 4 + [O] → CO + 2H 2
Метан подают с такой скоростью, чтобы поддерживать время пребывания сырья в лифт-реакторе 2,1 с. Температуру в зоне реакции держат 850°C. Пары продуктов отделяют от катализатора, катализатор направляют в регенератор. В регенераторе катализатор подвергают окислению воздухом. Температуру в зоне регенерации держат 600°C. Окисленный катализатор из регенератора вновь направляют в нижнюю часть реактора.Methane is supplied at such a rate as to maintain a residence time of the feed in the riser reactor of 2.1 s. The temperature in the reaction zone is kept at 850 ° C. The product pairs are separated from the catalyst, and the catalyst is sent to a regenerator. In the regenerator, the catalyst is oxidized with air. The temperature in the regeneration zone is kept at 600 ° C. The oxidized catalyst from the regenerator is again sent to the lower part of the reactor.
Конверсия сырья - отношение количества превращенного сырья к исходному, выраженное в %Raw material conversion - the ratio of the amount of converted raw materials to the original, expressed in%
X - конверсия сырья, масс.%X is the conversion of raw materials, wt.%
mf - масса сырья, кгm f - mass of raw materials, kg
mp - масса углеводородов в продуктах, кгm p - mass of hydrocarbons in products, kg
Удельный съем синтез-газа - количество синтез-газа, полученное с одного килограмма катализатора в часSpecific synthesis gas removal - the amount of synthesis gas obtained from one kilogram of catalyst per hour
P - удельный съем синтез-газа, л/(кг кат.·ч)P - specific removal of synthesis gas, l / (kg cat. · H)
Vsg - объем синтез-газа, полученный за время τ, лV sg is the volume of synthesis gas obtained during time τ, l
mcat - масса катализатора, находящегося в реакторе, кгm cat is the mass of the catalyst in the reactor, kg
τ - время, сτ - time, s
Мольное отношение H2/CO - отношение количества водорода к количеству монооксида углерода в продуктах реакцииThe molar ratio of H 2 / CO is the ratio of the amount of hydrogen to the amount of carbon monoxide in the reaction products
Показатели процесса приведены в таблице 1.The process indicators are shown in table 1.
Как видно из таблицы, существенно возрастает удельный съем синтез-газа при высоком значении конверсии сырья и одновременном получении технического азота чистотой 99,1% об.As can be seen from the table, the specific removal of synthesis gas increases significantly with a high value of the conversion of raw materials and the simultaneous production of technical nitrogen with a purity of 99.1% vol.
Пример 2.Example 2
Опыт проводят как в примере 1, но процесс проводят в присутствии катализатора, содержащего оксид железа, нанесенный на оксид алюминия, при температуре в зоне реакции равной 750°C.The experiment is carried out as in example 1, but the process is carried out in the presence of a catalyst containing iron oxide deposited on alumina at a temperature in the reaction zone of 750 ° C.
Конверсия сырья согласно примеру составляет 60,3%.The conversion of raw materials according to the example is 60.3%.
Удельный съем синтез-газа согласно примеру составляет 4600 л/(кг кат.·ч).The specific removal of synthesis gas according to the example is 4600 l / (kg cat. · H).
Показатели процесса приведены в таблице 1.The process indicators are shown in table 1.
Пример 3.Example 3
Опыт проводят как в примере 1, но температуру в зоне реакции поддерживают равной 950°C.The experiment is carried out as in example 1, but the temperature in the reaction zone is maintained equal to 950 ° C.
Конверсия сырья согласно примеру составляет 99,4%.The conversion of raw materials according to the example is 99.4%.
Удельный съем синтез-газа согласно примеру составляет 7700 л/(кг кат.·ч).The specific removal of synthesis gas according to the example is 7700 l / (kg cat. · H).
Показатели процесса приведены в таблице 1.The process indicators are shown in table 1.
Пример 4.Example 4
Опыт проводят как в примере 1, но температуру в зоне реакции поддерживают равной 1000°C.The experiment is carried out as in example 1, but the temperature in the reaction zone is maintained equal to 1000 ° C.
Конверсия сырья согласно примеру составляет 99,6%.The conversion of raw materials according to the example is 99.6%.
Удельный съем синтез-газа согласно примеру составляет 7700 л/(кг кат.·ч).The specific removal of synthesis gas according to the example is 7700 l / (kg cat. · H).
Показатели процесса приведены в таблице 1.The process indicators are shown in table 1.
Пример 5.Example 5
Опыт проводят как в примере 1, но процесс проводят в присутствии катализатора, содержащего оксид кобальта, нанесенный на оксид алюминия при температуре в зоне регенерации равной 800°C.The experiment is carried out as in example 1, but the process is carried out in the presence of a catalyst containing cobalt oxide deposited on alumina at a temperature in the regeneration zone of 800 ° C.
Конверсия сырья согласно примеру составляет 95,1%.The conversion of raw materials according to the example is 95.1%.
Удельный съем синтез-газа согласно примеру составляет 7300 л/(кг кат.·ч).The specific removal of synthesis gas according to the example is 7300 l / (kg cat. · H).
Показатели процесса приведены в таблице 1.The process indicators are shown in table 1.
Пример 6.Example 6
Опыт проводят как в примере 5, но процесс проводят при температуре в зоне регенерации равной 1100°C.The experiment is carried out as in example 5, but the process is carried out at a temperature in the regeneration zone of 1100 ° C.
Конверсия сырья согласно примеру составляет 95,1%.The conversion of raw materials according to the example is 95.1%.
Удельный съем синтез-газа согласно примеру составляет 7300 л/(кг кат.·ч).The specific removal of synthesis gas according to the example is 7300 l / (kg cat. · H).
Показатели процесса приведены в таблице 1.The process indicators are shown in table 1.
Пример 7.Example 7
Опыт проводят как в примере 1, но процесс проводят в присутствии катализатора, содержащего оксид никеля, нанесенный на оксид алюминия, при времени пребывания сырья в зоне реакции равном 0,1 с и температуре в реакторе 1100°C.The experiment is carried out as in example 1, but the process is carried out in the presence of a catalyst containing nickel oxide deposited on alumina, with a residence time of the feed in the reaction zone of 0.1 s and a temperature in the reactor of 1100 ° C.
Конверсия сырья согласно примеру составляет 20,4%.The conversion of raw materials according to the example is 20.4%.
Удельный съем синтез-газа согласно примеру составляет 40400 л/(кг кат.·ч).The specific removal of synthesis gas according to the example is 40,400 l / (kg cat. · H).
Показатели процесса приведены в таблице 1.The process indicators are shown in table 1.
Пример 8.Example 8
Опыт проводят как в примере 7 при времени пребывания сырья в зоне реакции равном 5,0 с и температуре в реакторе 850°C.The experiment is carried out as in example 7 with a residence time of the raw material in the reaction zone of 5.0 s and a temperature in the reactor of 850 ° C.
Конверсия сырья согласно примеру составляет 99,4%.The conversion of raw materials according to the example is 99.4%.
Удельный съем синтез-газа согласно примеру составляет 2900 л/(кг кат.·ч).The specific removal of synthesis gas according to the example is 2900 l / (kg cat. · H).
Показатели процесса приведены в таблице 1.The process indicators are shown in table 1.
Пример 9.Example 9
Опыт проводят как в примере 8, при времени пребывания сырья в зоне реакции равном 10,0 с.The experiment is carried out as in example 8, with a residence time of the raw material in the reaction zone of 10.0 s.
Конверсия сырья согласно примеру составляет 99,2%.The conversion of raw materials according to the example is 99.2%.
Удельный съем синтез-газа согласно примеру составляет 1500 л/(кг кат.·ч).The specific removal of synthesis gas according to the example is 1500 l / (kg cat. · H).
Показатели процесса приведены в таблице 1.The process indicators are shown in table 1.
Пример 10.Example 10
Опыт проводят как в примере 1, но в качестве метансодержащего сырья в лифт-реактор подают газовую смесь, состоящую из метана и этана с концентрацией последнего 20 об.%, а катализатор содержит оксид марганца, нанесенный на оксид алюминия.The experiment is carried out as in example 1, but as a methane-containing raw material, a gas mixture consisting of methane and ethane with a concentration of the latter of 20 vol% is fed to the elevator reactor, and the catalyst contains manganese oxide supported on alumina.
Конверсия сырья согласно примеру составляет 92,3%.The conversion of raw materials according to the example is 92.3%.
Удельный съем синтез-газа согласно примеру составляет 8000 л/(кг кат.·ч).The specific removal of synthesis gas according to the example is 8000 l / (kg cat. · H).
Показатели процесса приведены в таблице 1.The process indicators are shown in table 1.
Пример 11.Example 11
Опыт проводят как в примере 1, но в качестве метансодержащего газа в лифт-реактор подают газовую смесь, состоящую из метана и диоксида углерода с концентрацией последнего 10 об.%, а катализатор содержит оксид меди, нанесенный на оксид алюминия.The experiment is carried out as in example 1, but as a methane-containing gas in the elevator reactor serves a gas mixture consisting of methane and carbon dioxide with a concentration of the latter of 10 vol.%, And the catalyst contains copper oxide supported on alumina.
Конверсия сырья согласно примеру составляет 91,6%.The conversion of raw materials according to the example is 91.6%.
Удельный съем синтез-газа согласно примеру составляет 7250 л/(кг кат.·ч).The specific removal of synthesis gas according to the example is 7250 l / (kg cat. · H).
Показатели процесса приведены в таблице 1.The process indicators are shown in table 1.
Пример 12.Example 12
Опыт проводят как в примере 11, но в качестве метансодержащего газа в лифт-реактор подают газовую смесь, состоящую из метана и диоксида углерода с концентрацией последнего 30 об.%.The experiment is carried out as in example 11, but as a methane-containing gas in the elevator reactor serves a gas mixture consisting of methane and carbon dioxide with a concentration of the latter of 30 vol.%.
Пример 13.Example 13
Опыт проводят как в примере 1, но в качестве метансодержащего газа в реактор подают газовую смесь, состав которой приведен в таблице 2. Состав этой смеси соответствует усредненному составу попутных нефтяных газов (ПНГ) России и СНГ. Попутные газы - газообразные углеводороды, сопровождающие сырую нефть, в условиях пластового давления, растворенные в нефти и выделяющиеся в процессе ее добычи. Попутные газы содержат 30-80% метана, 10-26% этана, 7-22% пропана, 4-7% бутана и изобутана, 1-3% н-пентана и высших н-алканов. Также в этих газах содержатся сероводород, диоксид углерода, азот, инертные газы, меркаптаны. Средний газовый фактор нефтяных месторождений России - 95-112 куб. м/т (количество попутных газов в куб. м., приходящееся на 1 т. добытой нефти). Для расчета усредненного состава модельной смеси (концентраций метана, этана, пропана и бутана) использовали данные состава попутных нефтяных газов некоторых нефтяных месторождений РФ и СНГ (таблица 3) [Лапидус А.Л., Голубева И.А., Жагфаров Ф.Г. Газохимия. М.: ЦентрЛитНефтеГаз, 2008].The experiment is carried out as in example 1, but as a methane-containing gas, a gas mixture is supplied to the reactor, the composition of which is given in table 2. The composition of this mixture corresponds to the average composition of associated petroleum gases (APG) of Russia and the CIS. Associated gases - gaseous hydrocarbons accompanying crude oil, under reservoir pressure conditions, dissolved in oil and released during its production. Associated gases contain 30-80% methane, 10-26% ethane, 7-22% propane, 4-7% butane and isobutane, 1-3% n-pentane and higher n-alkanes. Also, these gases contain hydrogen sulfide, carbon dioxide, nitrogen, inert gases, mercaptans. The average gas factor of Russian oil fields is 95-112 cubic meters. m / t (the amount of associated gases per cubic meter per 1 ton of extracted oil). To calculate the average composition of the model mixture (concentrations of methane, ethane, propane and butane), we used data on the composition of associated petroleum gases of some oil fields in the Russian Federation and the CIS (table 3) [Lapidus A.L., Golubeva I.A., Zhagfarov F.G. Gas chemistry. M .: TsentrLitNefteGaz, 2008].
Концентрацию каждого компонента в составе модельной, смеси рассчитывалиThe concentration of each component in the model, the mixture was calculated
cсрi=100·Σ(cij·pj)/Σ(Σ(cij·pj)i),c cpi = 100 · Σ (c ij · p j ) / Σ (Σ (c ij · p j ) i ),
где cij - концентрация i-го компонента в j-м месторожденииwhere c ij is the concentration of the i-th component in the j-th field
pj - 7-е месторождениеp j - 7th field
Катализатор состоит из оксидов никеля и кобальта, нанесенных на оксид алюминия.The catalyst consists of nickel and cobalt oxides supported on alumina.
Конверсия сырья согласно примеру составляет 97,6%.The conversion of raw materials according to the example is 97.6%.
Удельный съем синтез-газа согласно примеру составляет 10000 л/(кг кат.·ч).The specific removal of synthesis gas according to the example is 10,000 l / (kg cat. · H).
Показатели процесса приведены в таблице 1.The process indicators are shown in table 1.
Мольное соотношение H2/CO в получаемом синтез-газе составляет 2,1.The molar ratio of H 2 / CO in the resulting synthesis gas is 2.1.
Концентрация азота в газе регенерации составляет 99,1 об.The nitrogen concentration in the regeneration gas is 99.1 vol.
Как видно из таблицы 1, уменьшение времени пребывания сырья в зоне реакции ниже определенной величины (2 с) приводит к увеличению съема продукта, но снижению степени конверсии, что в свою очередь потребует разделения непрореагировавшего сырья от продуктов реакции. Увеличение времени пребывания сырья в зоне реакции свыше 10 с связано с уменьшением скорости потока, что может привести к переходу реактора из сквознопоточного режима в полусквознопоточный и, соответственно, снижению съема продукта.As can be seen from table 1, a decrease in the residence time of the raw material in the reaction zone below a certain value (2 s) leads to an increase in product removal, but a decrease in the degree of conversion, which in turn will require separation of unreacted raw materials from the reaction products. An increase in the residence time of the feedstock in the reaction zone over 10 s is associated with a decrease in the flow rate, which can lead to the transition of the reactor from a through flow mode to a half flow mode and, accordingly, a decrease in product removal.
При снижении температуры реакции до 750°C падает степень конверсии и съем продукта, а также чистота получаемого азота.When the reaction temperature is reduced to 750 ° C, the degree of conversion and removal of the product, as well as the purity of the resulting nitrogen, decrease.
Таким образом, предложен способ получения синтез-газа, позволяющий в оптимальных условиях при высоких значениях конверсии метансодержащего сырья увеличить удельный съем синтез-газа в 20-30 раз по сравнению с прототипом при соотношении H2/CO в пределах 1,5-2,5, исключении опасности взрыва и возгорания и низких энергозатратах и одновременно получить побочный продукт - азот технической чистоты.Thus, the proposed method for producing synthesis gas, which allows under optimal conditions at high values of the conversion of methane-containing raw materials to increase the specific removal of synthesis gas by 20-30 times compared with the prototype when the ratio of H 2 / CO in the range of 1.5-2.5 eliminating the danger of explosion and fire and low energy consumption and at the same time get a by-product - nitrogen of technical purity.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012136880/05A RU2533731C2 (en) | 2012-08-29 | 2012-08-29 | Synthetic gas production method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012136880/05A RU2533731C2 (en) | 2012-08-29 | 2012-08-29 | Synthetic gas production method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012136880A RU2012136880A (en) | 2014-03-10 |
RU2533731C2 true RU2533731C2 (en) | 2014-11-20 |
Family
ID=50191319
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012136880/05A RU2533731C2 (en) | 2012-08-29 | 2012-08-29 | Synthetic gas production method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2533731C2 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU465897A1 (en) * | 1971-02-19 | 1984-10-07 | Институт нефтехимического синтеза им.А.В.Топчиева | Method of obtaining hydrogen-containing gas |
RU2068733C1 (en) * | 1994-11-14 | 1996-11-10 | Борис Захарович Соляр | Method for oxidative recovery of finely divided cracking catalyst |
US5799482A (en) * | 1997-08-28 | 1998-09-01 | Mobil Oil Corporation | Process for improved heat integration of an oxidant-supplemented autothermal reformer and cogeneration power plant |
RU2201392C2 (en) * | 1997-04-11 | 2003-03-27 | Чиеда Корпорейшн | Synthesis gas generation process |
US6833013B1 (en) * | 2000-01-13 | 2004-12-21 | Snamprogetti S.P.A. | Process for the production of synthesis gas |
RU2262527C1 (en) * | 2004-05-18 | 2005-10-20 | Открытое акционерное общество "Славнефть-Ярославнефтеоргсинтез" | Catalytic cracking process for heavy petroleum fractions |
US20120018678A1 (en) * | 2007-11-14 | 2012-01-26 | Uop Llc | Selective Oxidation Agent of Hydrocarbons to Synthesis Gas Based on Separate Particles of O-Carrier and Hydrocarbon Activator |
-
2012
- 2012-08-29 RU RU2012136880/05A patent/RU2533731C2/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU465897A1 (en) * | 1971-02-19 | 1984-10-07 | Институт нефтехимического синтеза им.А.В.Топчиева | Method of obtaining hydrogen-containing gas |
RU2068733C1 (en) * | 1994-11-14 | 1996-11-10 | Борис Захарович Соляр | Method for oxidative recovery of finely divided cracking catalyst |
RU2201392C2 (en) * | 1997-04-11 | 2003-03-27 | Чиеда Корпорейшн | Synthesis gas generation process |
US5799482A (en) * | 1997-08-28 | 1998-09-01 | Mobil Oil Corporation | Process for improved heat integration of an oxidant-supplemented autothermal reformer and cogeneration power plant |
US6833013B1 (en) * | 2000-01-13 | 2004-12-21 | Snamprogetti S.P.A. | Process for the production of synthesis gas |
RU2262527C1 (en) * | 2004-05-18 | 2005-10-20 | Открытое акционерное общество "Славнефть-Ярославнефтеоргсинтез" | Catalytic cracking process for heavy petroleum fractions |
US20120018678A1 (en) * | 2007-11-14 | 2012-01-26 | Uop Llc | Selective Oxidation Agent of Hydrocarbons to Synthesis Gas Based on Separate Particles of O-Carrier and Hydrocarbon Activator |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
. * |
КАСАТКИН А.Г., Основные процессы и аппараты химической технологии, Москва, Госхимиздат, 1961, с.с. 79-84 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012136880A (en) | 2014-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5411133B2 (en) | Catalytic hydrogenation of carbon dioxide to synthesis gas. | |
US8354456B2 (en) | Production method of liquid hydrocarbons from natural gas | |
US5324335A (en) | Process for the production of hydrocarbons | |
US8268898B2 (en) | Production method of liquid hydrocarbons from natural gas | |
EP0376419B1 (en) | Hydrogen production from hydrocarbon | |
US20150336795A1 (en) | Parallel preparation of hydrogen, carbon monoxide and a carbon-comprising product | |
US9139490B2 (en) | Process for the production of light olefins from synthesis gas | |
CA2980471A1 (en) | A process for producing hydrogen and graphitic carbon from hydrocarbons | |
US6344491B1 (en) | Method for operating a fischer-tropsch process using a high pressure autothermal reactor as the pressure source for the process | |
Dalil et al. | Application of nano-sized cobalt on ZSM-5 zeolite as an active catalyst in Fischer–Tropsch synthesis | |
JPS5827837B2 (en) | Processing method for sulfur-containing heavy oil | |
US20120018678A1 (en) | Selective Oxidation Agent of Hydrocarbons to Synthesis Gas Based on Separate Particles of O-Carrier and Hydrocarbon Activator | |
CN107952495B (en) | Regeneration method and application of Fischer-Tropsch synthesis catalyst | |
WO2014078119A1 (en) | Renewable hydrogen production catalysts from oxygenated feedstocks | |
EP2945920A2 (en) | A catalyst and a process for catalytic conversion of carbon dioxide-containing gas and hydrogen streams to hydrocarbons | |
RU2533731C2 (en) | Synthetic gas production method | |
US20090114881A1 (en) | Process for Conversion of Natural Gas to Syngas Using a Solid Oxidizing Agent | |
EA016875B1 (en) | Process for stabilizing the performances of a catalyst for fischer-tropsch reaction | |
RU2556941C2 (en) | Method of producing synthesis gas | |
RU2547845C1 (en) | Catalyst, method for production thereof and method of producing synthesis gas | |
CN113597422A (en) | By CO2Recycled methanol production process with higher carbon utilization | |
RU2407731C2 (en) | Method of producing aromatic hydrocarbons from synthetic gas | |
CN106391019B (en) | Process for preparing a catalyst intended to be used in the fischer-tropsch reaction | |
JPH10174871A (en) | Catalyst for production of synthesis gas and production of synthesis gas | |
WO2023031733A1 (en) | Oxygen removal from an ethane odh product stream using ethanol |