RU2554577C2 - Synthetic gas production method - Google Patents

Synthetic gas production method Download PDF

Info

Publication number
RU2554577C2
RU2554577C2 RU2013111478/05A RU2013111478A RU2554577C2 RU 2554577 C2 RU2554577 C2 RU 2554577C2 RU 2013111478/05 A RU2013111478/05 A RU 2013111478/05A RU 2013111478 A RU2013111478 A RU 2013111478A RU 2554577 C2 RU2554577 C2 RU 2554577C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cavity
permeable
mixture
gas
matrix
Prior art date
Application number
RU2013111478/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013111478A (en
Inventor
Владимир Сергеевич Арутюнов
Владимир Михайлович ШМЕЛЕВ
Оксана Вячеславовна Шаповалова
Аян Нурумович Рахметов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ИХФ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ИХФ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ИХФ РАН)
Priority to RU2013111478/05A priority Critical patent/RU2554577C2/en
Publication of RU2013111478A publication Critical patent/RU2013111478A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2554577C2 publication Critical patent/RU2554577C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention is referred to the production process of synthetic gas by hydrocarbon conversion, and namely to processes of oxidative conversion. The synthetic gas is produced at the combustion of a hydrocarbon stock with an oxidiser with the oxidiser excess coefficient less than 1 at a temperature less than 1400 K inside a cavity formed partially or completely by a three-dimensional matrix permeable for the mixture of the gas and oxidiser. Input of the hydrocarbon stock with the oxidiser is made through a permeable bottom of the cavity or through permeable walls and bottom of the cavity, while the output of combustion products is made through the upper cross-section of the cavity. Before input to the cavity the mixture of the gas and oxidiser or one gas of the mixture partially or completely is heated by heat produced by combustion products. The matrix is heated additionally by heat radiation reflected from the screen placed in the matrix cavity and permeable for the combustion products.
EFFECT: increased efficiency due to the increased output of the synthetic gas at the usage of hydrocarbon mixtures with the high content of non-combustible products having a low calorific value.
2 cl, 7 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к процессам и устройствам для получения синтез-газа путем конверсии углеводородов, а именно к процессам окислительной конверсии.The invention relates to processes and devices for producing synthesis gas by the conversion of hydrocarbons, and in particular to processes of oxidative conversion.

Известен способ получения синтез-газа, осуществляемый в проточном двухкамерном реакторе в турбулентном режиме при горении смеси углеводородного сырья и окислителя. Дополнительно к указанной смеси в проточный реактор подают перегретый водяной пар в количестве 5-20 мас.% по отношению к массе поданного углерода в виде углеводородного сырья. Производят воспламенение трехкомпонентной смеси в камере сгорания струей горячего газа из внешнего источника, давление в котором при воспламенении превышает давление в первой камере. Продукты сгорания из первой камеры реактора через сопло с критическим перепадом давления направляют во вторую камеру и продолжают процесс горения до содержания кислорода в продуктах горения не более 0,3 об.% /RU 2320531, C01 B3/36, 2008/.A known method of producing synthesis gas, carried out in a flow-through two-chamber reactor in a turbulent mode by burning a mixture of hydrocarbon feedstocks and an oxidizing agent. In addition to this mixture, superheated water vapor is supplied to the flow reactor in an amount of 5-20 wt.% With respect to the weight of the supplied carbon in the form of hydrocarbon feed. The three-component mixture is ignited in the combustion chamber by a stream of hot gas from an external source, the pressure of which during ignition exceeds the pressure in the first chamber. The combustion products from the first reactor chamber through a nozzle with a critical pressure drop are sent to the second chamber and the combustion process is continued until the oxygen content in the combustion products is not more than 0.3 vol.% / RU 2320531, C01 B3 / 36, 2008 /.

К недостатку известного способа можно отнести его низкую эффективность, которая связана с высоким расходом окислителя и невозможностью конверсии углеводородных смесей с высоким содержанием негорючих компонентов, имеющих низкую теплотворную способность.The disadvantage of this method can be attributed to its low efficiency, which is associated with a high consumption of oxidizing agent and the inability to convert hydrocarbon mixtures with a high content of non-combustible components having a low calorific value.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения синтез-газа при горении смеси углеводородного сырья с окислителем с коэффициентом избытка окислителя менее 1 при температуре менее 1400 К внутри одной или нескольких полостей, полностью или частично образованных материалом, проницаемым для смеси углеводородного сырья с окислителем. Причем ввод смеси углеводородного сырья с окислителем производят через проницаемое дно полости/полостей, или через проницаемые стенки полости/полостей, или через проницаемые стенки и дно полости/полостей, а вывод продуктов горения осуществляют через верхнее сечение полости/полостей /RU 2374173, C01 B3/34, 2009/. Данное техническое решение выбрано за прототип.Closest to the claimed one is a method of producing synthesis gas by burning a mixture of hydrocarbon feed with an oxidizing agent with an oxidizing agent excess ratio of less than 1 at a temperature of less than 1400 K inside one or more cavities formed completely or partially by a material permeable to a mixture of hydrocarbon feed with an oxidizing agent. Moreover, the mixture of hydrocarbons with the oxidizing agent is introduced through the permeable bottom of the cavity / cavities, or through the permeable walls of the cavity / cavities, or through the permeable walls and the bottom of the cavity / cavities, and the combustion products are removed through the upper section of the cavity / cavities / RU 2374173, C01 B3 / 34, 2009 /. This technical solution is selected as a prototype.

Прототип также характеризуется недостаточной эффективностью, связанной с большой потерей тепла с отходящими газами и, как следствие, невозможностью конверсии углеводородных смесей с высоким содержанием негорючих компонентов, имеющих низкую теплотворную способность.The prototype is also characterized by insufficient efficiency associated with a large loss of heat with exhaust gases and, as a consequence, the inability to convert hydrocarbon mixtures with a high content of non-combustible components having a low calorific value.

Авторы решали задачу по созданию способа получения синтез-газа, лишенного указанного недостатка. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности за счет повышения выхода синтез-газа и связанной с этим возможности использования для конверсии углеводородных смесей с высоким содержанием негорючих компонентов, имеющих низкую теплотворную способность.The authors solved the problem of creating a method for producing synthesis gas devoid of this drawback. The technical result of the invention is to increase efficiency by increasing the yield of synthesis gas and the related possibility of using hydrocarbon mixtures with a high content of non-combustible components having low calorific value for conversion.

Для решения поставленной задачи, а также для достижения заявленного технического результата предлагается способ получения синтез-газа при горении смеси углеводородного сырья с окислителем, с коэффициентом избытка окислителя менее 1, осуществляемый при температуре менее 1400 K внутри полости, полностью или частично образованной объемной матрицей, проницаемой для смеси газа с окислителем. Причем ввод смеси углеводородного сырья с окислителем производят через проницаемое дно полости, или через проницаемые стенки полости, или через проницаемые стенки и дно полости, а вывод продуктов горения - через верхнее сечение полости. Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что смесь углеводородного сырья с окислителем или один из этих газов в полном объеме или частично перед вводом в полость нагревают за счет тепла, выделяемого продуктами горения, а матрицу дополнительно подогревают тепловым излучением, отраженным от проницаемого для продуктов горения экрана, размещенного в полости матрицы.To solve the problem, as well as to achieve the claimed technical result, a method for producing synthesis gas by burning a mixture of hydrocarbons with an oxidizing agent, with an excess coefficient of an oxidizing agent of less than 1, is carried out at a temperature of less than 1400 K inside a cavity that is fully or partially formed by a permeable matrix for a mixture of gas with an oxidizing agent. Moreover, the mixture of hydrocarbons with the oxidizing agent is introduced through the permeable bottom of the cavity, or through the permeable walls of the cavity, or through the permeable walls and the bottom of the cavity, and the output of the combustion products through the upper section of the cavity. A distinctive feature of the proposed method is that a mixture of hydrocarbon feedstock with an oxidizing agent or one of these gases in full or partially before being introduced into the cavity is heated due to the heat generated by the combustion products, and the matrix is additionally heated by thermal radiation reflected from the screen permeable to the combustion products placed in the cavity of the matrix.

Дополнительно предлагается процесс горения осуществлять в нескольких полостях.Additionally, the combustion process is proposed to be carried out in several cavities.

Предварительный нагрев смеси углеводородного сырья с окислителем или одного из этих газов в полном объеме или частично перед вводом в полость за счет тепла, выделяемого продуктами горения, с дополнительным подогревом матрицы тепловым излучением, отраженным от проницаемого для продуктов горения экрана, размещенного в полости матрицы, позволяет повысить выход синтез-газа за счет расширения диапазона горения богатых смесей.Preheating a mixture of hydrocarbon feedstock with an oxidizing agent or one of these gases in full or partially before entering the cavity due to the heat released by the combustion products, with additional heating of the matrix by thermal radiation reflected from the screen permeable to the combustion products, placed in the matrix cavity, allows increase the yield of synthesis gas by expanding the combustion range of rich mixtures.

На фиг. 1 представлена схема реактора для получения синтез-газа, на фиг. 2 представлена схема установки, в которой осуществляется процесс горения в нескольких полостях, на фиг. 3 представлена схема установки, где полость полностью образована матрицей, на фиг. 4 представлена схема установки, в которой ввод углеводородного сырья производят через проницаемое дно полости, на фиг. 5 и 6 представлены схемы установок, в которых всю смесь газов перед вводом в полость нагревают, на фиг. 7 представлена схема установки, в которой смесь перед вводом в полость подогревают частично, где 1 - внешний кожух реактора, 2 - корпус реактора, 3 - матрица, 4 - проницаемый для продуктов горения экран, 5 - смеситель, 6 - отводящая трубка, 7 - теплообменник.In FIG. 1 shows a diagram of a reactor for producing synthesis gas, FIG. 2 shows a diagram of an installation in which a combustion process is carried out in several cavities; FIG. 3 shows a setup diagram where the cavity is completely formed by a matrix; FIG. 4 is a diagram of an installation in which hydrocarbon feed is introduced through the permeable bottom of the cavity; FIG. 5 and 6 are plant diagrams in which the entire gas mixture is heated before being introduced into the cavity; FIG. 7 is a diagram of the installation, in which the mixture is partially heated before entering the cavity, where 1 is the outer shell of the reactor, 2 is the reactor vessel, 3 is the matrix, 4 is the screen permeable to the combustion products, 5 is the mixer, 6 is the discharge pipe, 7 is heat exchanger.

Способ осуществляют следующим образом. В смеситель 5 подают углеводородное сырье и воздух с коэффициентом избытка окислителя менее единицы. Полученная смесь, омывая внешний кожух реактора, охлаждает его и поступает в теплообменник 7, где нагревается за счет выделяемого продуктами горения тепла. После чего смесь поступает в матрицу, где и происходит процесс горения. Локализация фронта пламени вблизи поверхности матрицы приводит к сильному разогреву внутренней поверхности полости матрицы. Продукты горения, проходя сквозь проницаемый для них экран 4, далее направляются в отводящую трубку 6. Возникающее на разогретой поверхности матрицы радиационное излучение отражается от экрана 4 обратно на поверхность матрицы, поднимая ее температуру и температуру продуктов горения.The method is as follows. In the mixer 5 serves hydrocarbon feed and air with an excess coefficient of oxidizing agent less than one. The resulting mixture, washing the outer shell of the reactor, cools it and enters the heat exchanger 7, where it is heated by the heat generated by the combustion products. After which the mixture enters the matrix, where the combustion process takes place. The localization of the flame front near the matrix surface leads to a strong heating of the inner surface of the matrix cavity. The combustion products, passing through the screen 4 permeable to them, are then sent to the exhaust pipe 6. The radiation that occurs on the heated surface of the matrix is reflected from the screen 4 back onto the matrix surface, raising its temperature and the temperature of the combustion products.

В таблице 1 представлены данные по режимам осуществления предлагаемого способа.Table 1 presents data on the modes of implementation of the proposed method.

Figure 00000001
Figure 00000001

Как показали эксперименты, использование изобретения позволяет обеспечить возможность конверсии в синтез-газ низкокалорийного биогаза с содержанием СО2 до 50%. При этом продемонстрирована эффективность организации рекуперации тепла для достижения устойчивой работы реактора вплоть до значения α=0.35-0.39, т.е. предельной величины, определяющей границу сажеобразования.Experiments have shown that use of the invention allows for the possibility of conversion to synthesis gas with a low calorie content biogas CO 2 and 50%. At the same time, the efficiency of organizing heat recovery to achieve stable operation of the reactor up to the value α = 0.35-0.39, i.e. the limiting value that determines the boundary of soot formation.

Claims (2)

1. Способ получения синтез-газа при горении смеси углеводородного сырья с окислителем c коэффициентом избытка окислителя менее 1, осуществляемый при температуре менее 1400 К внутри полости, полностью или частично образованной объемной матрицей, проницаемой для смеси газа с окислителем, причем ввод смеси углеводородного сырья с окислителем производят через проницаемое дно полости, или через проницаемые стенки полости, или через проницаемые стенки и дно полости, а вывод продуктов горения - через верхнее сечение полости, отличающийся тем, что смесь углеводородного сырья с окислителем или один из этих газов в полном объеме или частично перед вводом в полость нагревают за счет тепла, выделяемого продуктами горения, а матрицу дополнительно подогревают тепловым излучением, отраженным от проницаемого для продуктов горения экрана, размещенного в полости матрицы.1. A method of producing synthesis gas by burning a mixture of hydrocarbon feedstocks with an oxidizing agent with an oxidizer excess ratio of less than 1, carried out at a temperature of less than 1400 K inside a cavity that is fully or partially formed by a bulk matrix permeable to the gas mixture with the oxidizing agent, and introducing the mixture of hydrocarbon feedstock with the oxidizing agent is produced through the permeable bottom of the cavity, or through the permeable walls of the cavity, or through the permeable walls and the bottom of the cavity, and the output of the combustion products through the upper section of the cavity, characterized in that a mixture of hydrocarbon feedstocks with an oxidizing agent or one of these gases in full or partially before being introduced into the cavity is heated due to the heat generated by the combustion products, and the matrix is additionally heated by thermal radiation reflected from the screen permeable to the combustion products placed in the matrix cavity. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс горения осуществляют в нескольких полостях. 2. The method according to p. 1, characterized in that the combustion process is carried out in several cavities.
RU2013111478/05A 2013-03-15 2013-03-15 Synthetic gas production method RU2554577C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013111478/05A RU2554577C2 (en) 2013-03-15 2013-03-15 Synthetic gas production method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013111478/05A RU2554577C2 (en) 2013-03-15 2013-03-15 Synthetic gas production method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013111478A RU2013111478A (en) 2014-09-20
RU2554577C2 true RU2554577C2 (en) 2015-06-27

Family

ID=51583566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013111478/05A RU2554577C2 (en) 2013-03-15 2013-03-15 Synthetic gas production method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2554577C2 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4833171A (en) * 1981-01-27 1989-05-23 Sweeney Maxwell P Synthesis gas system
EP0690036A1 (en) * 1994-06-29 1996-01-03 Basf Aktiengesellschaft Process for the preparation of acetylene aus synthesis gas
CN1431143A (en) * 2002-12-12 2003-07-23 华东理工大学 Burner of synthesis gas made by oxidizing natural gas in multiple channels partially
FR2868413A1 (en) * 2004-04-01 2005-10-07 Abderrezack Djenani Preparation of synthesis gas, useful in petroleum industries for a production of e.g. hydrogen, comprises partial oxidation of a hydrocarbon charge (such as natural gas) and current oxidation (air or oxygen) on a fixed catalytic bed
RU2320531C2 (en) * 2006-05-04 2008-03-27 Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН (ИНХС РАН) Method of production of synthesis-gas at combustion and device for realization of this method
RU2374173C1 (en) * 2008-06-17 2009-11-27 Владимир Сергеевич Арутюнов Method of producing synthetic gas
RU120092U1 (en) * 2011-10-12 2012-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет" (ТГУ) CATALYTIC SYNTHESIS GAS GENERATOR RADIAL TYPE

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4833171A (en) * 1981-01-27 1989-05-23 Sweeney Maxwell P Synthesis gas system
EP0690036A1 (en) * 1994-06-29 1996-01-03 Basf Aktiengesellschaft Process for the preparation of acetylene aus synthesis gas
CN1431143A (en) * 2002-12-12 2003-07-23 华东理工大学 Burner of synthesis gas made by oxidizing natural gas in multiple channels partially
FR2868413A1 (en) * 2004-04-01 2005-10-07 Abderrezack Djenani Preparation of synthesis gas, useful in petroleum industries for a production of e.g. hydrogen, comprises partial oxidation of a hydrocarbon charge (such as natural gas) and current oxidation (air or oxygen) on a fixed catalytic bed
RU2320531C2 (en) * 2006-05-04 2008-03-27 Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН (ИНХС РАН) Method of production of synthesis-gas at combustion and device for realization of this method
RU2374173C1 (en) * 2008-06-17 2009-11-27 Владимир Сергеевич Арутюнов Method of producing synthetic gas
RU120092U1 (en) * 2011-10-12 2012-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет" (ТГУ) CATALYTIC SYNTHESIS GAS GENERATOR RADIAL TYPE

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
W0 9722547 A1, 26.06.1997. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013111478A (en) 2014-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2635012C1 (en) Steam-gas generator
RU2644668C1 (en) Gas-steam generator
RU2633741C1 (en) Steam and gas generator
Kislov et al. Effect of catalysts on the yield of products formed in biomass gasification
RU2374173C1 (en) Method of producing synthetic gas
KR20140131323A (en) Multistage method for producing hydrogen-containing gaseous fuel and thermal gas-generator setup of its implementation (g.g. arakelyan method)
RU2010152436A (en) METHOD AND INSTALLATION FOR PRODUCING SYNTHESIS GAS
RU2554577C2 (en) Synthetic gas production method
US2718534A (en) Process for producing acetylene
CN206266508U (en) Radiant tube gas generator
US20200231885A1 (en) Hydrogen boiler based on coal gasification and water decomposition
RO130112A2 (en) Process and installation for obtaining synthesis gas
ES2524540T3 (en) A procedure to generate a selected output of H2 synthesis gas, steam and CO2
MY196207A (en) Method of Carrying Out Combustion in a Furnace With Thermochemical Regeneration
US10203107B2 (en) Clean boiler with steam conversion and hydrogen/oxygen pre-blending
RU2612491C1 (en) Steam-gas generator
CN204569844U (en) fixed bed pressure gasification reactor
RU2499952C2 (en) Steam generator and method to produce high-temperature water steam
CN208349903U (en) Activated Carbon Production and heat-energy utilizing device
RU177152U1 (en) DEVICE FOR PRODUCING SYNTHESIS GAS
RU2698831C1 (en) Method and apparatus for processing carbon-containing material
CN108473894A (en) Industrial high temperature reformers and reforming method
RU2675561C1 (en) Synthetic gas production method
CN205527733U (en) Outer hot type methane transformation of way system based on circulation of chemistry working medium
CN205528583U (en) Carbomorphism furnace assembly

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180316

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20190603

PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20200117

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210316