Устройство для получения синтез-газа

Полезная модель относится к устройствам получения синтез-газа, и может использоваться на станциях заправки транспорта компримированным природным газом для улучшения экологических качеств газомоторного топлива добавками синтез-газа. Устройство для получения синтез-газа состоит из каталитического риформера, содержащего запальную свечу, патрубок для подачи природного газа, патрубок выхода синтез-газа, штуцеры для подачи и отвода охлаждающей жидкости. Устройство дополнительно снабжено электролизером с источником электропитания, причем электролизер патрубком выхода кислорода соединен с патрубком для подачи кислорода в каталитический риформер, а патрубком выхода водорода - с патрубком выхода синтез-газа. Предложенная полезная модель позволяет повысить содержание водорода в синтез-газе до 75 об.% и исключить балластный азот в его составе. 1 ил.

Полезная модель относится к устройствам получения синтез-газа, и может использоваться на станциях заправки транспорта компримированным природным газом для улучшения экологических качеств газомоторного топлива добавками синтез-газа.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для получения синтез-газа, которое состоит из каталитического риформера, содержащего запальную свечу, патрубки для подачи природного газа и воздуха, патрубок выхода синтез-газа, штуцеры для подачи и отвода охлаждающей жидкости (см. Н.Г.Певнев, В.А.Кириллов, О.Ф.Бризицкий, В.А.Бурцев, Транспорт на альтернативном топливе, 2010, 3, с.40-45). В каталитическом риформере в присутствии катализатора происходит реакция парциального частичного окисления метана кислородом воздуха:

СН₄+0,5(О₂+3,76N ₂)=2Н₂+СО+1,88N₂

Реакция проходит с образованием синтез-газа, в состав которого входит азот, моноксид углерода и водород, который является инициирующей добавкой, улучшающей сгорание компримированного природного газа.

Недостатком известного устройства является то, что при парциальном окислении кислородом воздуха полученный синтез-газ содержит лишь 41 об.% водорода и около 39 об.% азота, являющегося нейтральным балластным газом, который будет лишь занимать место в баллоне автомобиля.

Техническим результатом, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, является исключение балластного азота в полученном синтез-газе при повышении содержания водорода до 75 об.%.

Технический результат полезной модели достигается за счет того, что устройство для получения синтез-газа, состоящее из каталитического риформера, содержащего запальную свечу, патрубок для подачи природного газа, патрубок выхода синтез-газа, штуцеры для подачи и отвода охлаждающей жидкости, дополнительно снабжено электролизером с источником электропитания, причем электролизер патрубком выхода кислорода соединен с патрубком для подачи кислорода в каталитический риформер, а патрубком выхода водорода - с патрубком выхода синтез-газа.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, где показано устройство для получения синтез-газа, состоящее из каталитического риформера 1, содержащего запальную свечу 2, патрубок для подачи природного газа 3, патрубок для подачи кислорода 4, патрубок выхода синтез-газа 5, штуцеры 6 и 7 для подачи и отвода охлаждающей жидкости, источник питания 8, электролизер 9 со штуцером подвода воды 10 и двумя патрубками выхода кислорода 11 и водорода 12, выделяющихся при электролизе.

Синтез-газ, который содержит до 75 об.% водорода Н₂ и моноксид углерода СО может быть выработан из природного газа.

В каталитический риформер 1 через первый входной патрубок подают природный газ.

В электролизер 9 через штуцер 10 подают воду. В электролизере 9, питающемся от источника питания 8, вода разлагается на водород и кислород:

Н₂O=>1/2O₂+Н₂

Выделившийся при этом кислород через патрубок выхода кислорода 11 направляют по трубопроводу в патрубок для подачи кислорода 4 каталитического риформера 1.

В режиме розжига каталитического риформера 1 в начале работы смесь природного газа и кислорода поджигают при помощи запальной свечи 2. После достижения рабочей температуры (около 600°С) принудительное зажигание выключается. В каталитическом риформере 1 в присутствии катализатора происходит каталитическая конверсия природного газа. Для охлаждения образованного в каталитическом риформере 1 синтез-газа через штуцер 6 подают охлаждающую жидкость, а через штуцер 7 охлаждающую жидкость отводят.

При направлении кислорода из электролизера 9 в каталитический риформер 1 реакция в нем будет проходить по формуле:

СН₄+1/2О₂«-»СО+2Н₂Н=-35,6 кДж/моль

Выделившийся в электролизере 9 водород через патрубок выхода водорода 12 направляют в патрубок выхода синтез-газа 5.

Таким образом, в сумме на одну молекулу СН₄ и Н₂О будет получено три молекулы Н₂ и одна СО, т.е. содержание водорода в синтез-газе составит 75 об.%.

Использование предлагаемого технического решения позволяет повысить содержание водорода в синтез-газе и исключить балластный азот в его составе.

Устройство для получения синтез-газа, состоящее из каталитического риформера, содержащего запальную свечу, патрубок для подачи природного газа, патрубок выхода синтез-газа, штуцеры для подачи и отвода охлаждающей жидкости, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено электролизером с источником электропитания, причем электролизер патрубком выхода кислорода соединен с патрубком для подачи кислорода в каталитический риформер, а патрубком выхода водорода - с патрубком выхода синтез-газа.