Способ получения газовых смесей содержащих водород и окись углерода

Способ получения газовых смесей содержащих водород и окись углерода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(!1)6821 18

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (6l ) Дополнительный к гг;гтеггту (22) Заявлено 2806.72 (21) 1805686/23-26 (23) Приоритет — (32) 3006.71

Союз Советским

Соцналнстнческнк

Республик (5l) М. Кл.

С 01 B 2/14

С 10 J 3/04

1 иетдаре гнеинмй мими гег (С С Р нн ггелам и.гггбрегений и открьг гий (,3) ) 7109010 (;д) Нидерланды (53) УДК 662. 73 (088.8) Опубликовано 250879Бюллетеиь ¹ дата опубликования описания 250879 (72) Автор изобретения

Иностранец

Леонард Виллем Тер Хаар (Н идерланды) Иностранная фирма

Шелл Интернэйшнл Рисерч г4аатсхапий Н.В. (Нидерланды) (71) Заявитель (5 4 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ, СОДЕРЖАЩИХ ВОДОРОД И ОКИСЬ УГЛЕРОДА

Изобретение относится к методам получения газов, содержащих окись углерода и водорода, и может быть использовано в химической прог ышленности.

Известен способ получения газовых смесей, содержащих водород и окись углерода, включаюгций раздельную подачу топлива и кислородсодержащего газа в камеру горения, длина которой в пять раз меньше диаметра, через форсунку и последующее неполное сгорание топлива при давлении 1

-20 кг/см (1) °

Используемая формунка имеет такую конструкцию, что топливо оставляет центральный канал сопла форсунки с высокой скоростью, тогда как вокруг центральной струи топлива из сопла форсунки выходит через круглую щель полый поток кислородсодержащего газа.

В этом случае центральная струя состоит из капель распыленного топлива и направлятся конически наружу в реактор. Кислородсодержащий газ ударяется об эту струю в сопле форсунки. Вращательное движение может передаваться кислородсодержащему газу посредством подачи газа в форсунку вокруг центральной трубы для топлива через щели, расположенггые по касательной в корпусе форсунки .

В известном способе воздух для горения подается под давлением ког торое не бсльше, чем на О, 01 кг/см выше давления в камере горения.

Недостатком такого способа является образовайие сажи (до 5 вес.Ъ) в процессе неполного сгорания топлива.

Цель изобретения — уменьшение образования сажи при неполном сгорании топлива в процессе газификации под низким давлением.

Это достигается тем, что кислородсодержащий газ подают в форсунку погг давлением, которое на О, 1-3, О кг/см выше давления в камере сгорания.

В соответствии с настоящим изобретением необходимо применять перепад давления, по крайней мере

0,1 кг/см (абсолютное) кислородсодерг жащего газа с целью достижения эффективного уменьшения сажи. Форсунка выполняется такого размера, чтобы пере-. пад давления достигал порядка О 1 г

Ю

3 кг/см (абсолютное) .

С механической точки зрения распылением нелегко достигнуть большого перепада давления и процесс считается неэкономичным, когда перепад давления

3 6821 кислородсодержащего газа выше 3 кг/см (абсолютное).

Для получения гаэовых смесей, содержащих окись углерода и водород, используют твердое. жидкое или газообразное топливо или их смеси, содержащие свободный углерод, например угольную пыль или сажу, рециркулированную в процессе, и /или органически связанный углерод, например углеводород. Кроме того, топливо может содержать неорганические вещества, например воду, двуокись углерода, водород и эолу. Примерами таких видов топлива являются суспензия сажи в нефти, природный гаэ и т.п. Примерами кислородсодержащих газов являются воздух, обогащенный кислородом, или

15 кислород, чистый или смешанный с каким-то количеством пара.

Неполное сгорание углеводородного топлива с воздухом в соответствии с изобретением проводят в количестве

3,5-7,0 и воздуха на 1 кг углеводоЯ родного топлива. При неполном сгорании жидкого углеводородного топлива образуется гаэ, который состоит приблизительно из 20-45 об.Ъ окиси углерода и 14"45 об.Ъ водорода и, кроме того, азота, двуокиси углерода и водяного пара. Способ эффективен при данном соотношении воздуха и топлива, а также при применении чистого 30 кислорода или воздуха, который обогащен кислородом, в смеси с паром при соответствующем весовом отношении кислорода к углероду. Если кислородсодержащий газ подается в форсунку 35 под давлением, которое на 0,1

3,0 кг/см выше давления в камере го2 ренин, то процент образования сажи уменьшается, по крайней мере, наполовину. 40

При неполном сгорании топлива с воздухом, осуществляемым приблизительно при атмосферном давлении, воздух преимущественно подают в форсунку при температуре порядка 20-600ОС и давлении 1,3-2,6 кг/см (абсолютное).

Применение сравнительно высокого перепада давления от 0,3 до 0,6 KI"/chal на форсунке, даже при низком расходе воздуха, т.е. 3,5«4,5 м воздуха на

1 к r у глен одородов дает умерен ный процент образования сажи, т.е, меньше

5 вес. Ъ, если на 1 кг углеводородов, подаваемых в реактор через форсунку, вводят 0,5-1 О кг пара, смешанного с воздухом, причем температура воздуха и пара равн яет ся, по крайней мере, 500 С. Когда в воздух для горения, подаваемый в форсунку, вводят пар, обычно выбирают более высокую температуру иэ-за присутстния пара, 60 чем когда пар не вводят, В равной

18 степени возможно поданать пар одновременно с топливом или с осоими компонентами.

Предлагаемый способ позволяет получить газ с низким содержанием сажи для приготовления аммония иэ углеводородов и обогащенного кислородом воздуха; смесь воздуха и кислорода должна содержать определенное количество азота по отношению к содержанию кислорода.

В соотнетствии с изобретением гаэ может быть палучен из углеводородов и в оэ духа и его можно примен ят ь для восстановления руд или генерирования энергии, например, путем привода газовой турбины или сжигания газа в паровом котле.

Пример 1. В цилиндрический реактор, футерованный огнеупорным кирпичом и имеющий отношение внутренней длины к диаметру 4,25, подают в 1 ч 320 кг газового топлива и воздух в количестве 5,0-6,0 и на 1 кг газового топлива, причем газ и воздух подают через форсуику типа распылитель, установленную наверху реактора. Топливо, как один иэ компонентов реакции, подают в форсунку в виде центрально расположенной струи.

Время нахождения продуктов реакции газов в реакторе составляет 0,750,80 с Во всех случаях давление в реакторе равняется приблизительно

1,7 кг/см (абсолютное).

Провели четыре серии испытаний, в которых каждый раэ воздух подавался в форсунку под различным давлением. давление точно устанавлиналось при помощи переменного пневмокомп( рессора, расположенного в воэдухопроводе.

При сравнении результатов различных серий испытаний измеряют перепад давления hP на форсунке, указывающий на давление, при котором воздух подают в форсунку, т.е. непосредственно измеряют разность между абсолютным давлением, при котором воздух подают в форсунку, и абсолютным давлением в реакторе. Каждая серия испытаний состоит в измерении процентного содержания сажи на отношение количества воздуха и газового топлива при определенном перепаде давления в упомянутом пределе.

Содержание сажи в реакционных газах при различных соотношениях воздуха и топлива приведено в табл .1.

В каждом случае показанные проценты представляют собой среднее содержание, измеренное в трех случаях с интервалами в 10 мин, 682118

Табл ица 1 тем рат воз ха, 12,2 10 5

О, 035

О, 085

4,25

1 40

2 40

3 330

4 330

4,25

0,07

4,25

1,5

5,5 3,0

4, 25

0,17

25

Таблица 2

5,5

6,0

0,07

10,1

5,7

6,9

Из вест ный

5,9

5,9

5,0

5,5

6,0

0,18

5,7

Предлагаемый

1,9

5,9

Из показанных результатов ясно, что увеличение вдвое перепада давления приводит к уменьшению наполовину образование сажи. При отношении количества воздуха к топливу 5;7 м кг и перепаде давления аР 0,17 кг/см содержание сажи составляет только ЗЪ.

Было обнаружено, что образование сажи не зависит от температуры предварительного нагрева воздуха.

Пример 2. Поступают аналогично примеру 1. 454 кг/ч нефти подают в реактор, отношение длины которого к диаметру составляет 6,0.

Нефть подают через форсунку раэЛичного размера. Время нахождения реакционных газов равняется приблизиформула изобретения

Способ по.".учения газовых смесей, содержащих водород и окись углерода, включающий раздельную подачу топлива

6,0 3 5

13,0 8,5

З тельно О, 8 с, а отношение количества воздуха к количеству нефти измен яется от 5, О до 5, 9 м З(нормальные) воздуха на 1 кг нефти. Нефть содержит 84 вес.Ъ углерода и 16 вес. Ъ водорода. Давление в реакторе приблизительно

1, 7 кг/см .

В табл.2 приведено содержание сажи + метан при различных соотношениях воздуха и нефти.

Во всех опытах температура воздуха равнялась приблизительно 40ОС. Сравннвая полученные данные, видим, что в предлагаемом способе значительно уменьшается образование побочных сажи и метана по сравнению с известным. и кислородсодержащего газа в камеру горен ия через форсун ку и последующее неполное сгорание топлива при давлении 1-20 кг/см, о т л и ч а ю щ и йг с я тем, что, с целью уменьшения об682118

Составитель H. Стрижова

Техред З.фанта Корректор В: - ула

Редактор Л.Гребенникова

Заказ 4938/54

Тираж 5 91 Подписи ое

ЦНИИПИ Государств ен ного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,4 разования побочной сажи, кислородсодержащий газ подают в форсунку под давлением, которое на 0,1-3, 0 кг/см выше давления в камере горения. источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании 9 780120 кл. 55/1/, 1967 °