Способ получения газа, содержащего азот и диоксид углерода

 

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано для получения инертного газа из топливного газа нефтеперерабатывающих заводов. С целью повышения чистоты целевого продукта в способе получения инертного газа каталитическим сжиганием кислородом воздуха углеводородного топлива с последующим пропусканием продуктов сгорания через дожигательную печь и осушкой сжигание осуществляют в избытке кислорода воздуха а 1,1-1,2. а в продукты сжигания подают водород в стехиометрическом соотношении к кислороду. При сжигании топлива в избытке кислорода получают чистый инертный газ без примесей углеводородов . 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s1)s С 01 В 23/00, 31/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4796079/26 (22): 27.02.90 (46) 15.05.92, Бюл. N. 18 (71) Башкирское специальное конструкторско-технологическое бюро Научно-производственного объединения Грознефтехим" (72) Ф,Р.Исмагилов. В.Е.Шундеев, К.П.Кузьменков и О.К,Маландин (53) 661,961.361(088.8) (56) Равич М.Б. Газ и его применение в народном хозяйстве. M.: Наука, 1974, с.267. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗА, СОДЕРЖАЩЕГО АЗОТ И ДИОКСИД УГЛЕРОДА (57) Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано для получения инертного

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано для получения газа, содержащего азот и диоксид углерода. из топливного газа нефтеперерабатывающих заводов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения инертного газа путем каталитического сжигания кислородом воздуха при 700-900 С углеводородного топлива в стационарном слое катализатора с последующим пропусканием .продуктов сгорания через дожигательную насадку, осушку газа, В качестве катализатора используют насадку из шамота. активированного окислами никеля или железа.

Проведены также дополнительные экс- перименты описанным способом для определения состава получаемого инертного. газа. В качестве углеводородного топлива используют топливный газ Туапсинского. Я2 1733376 А1 газа из топливного газа нефтеперерабатывающих заводов. С целью повышения чистоты целевого продукта в способе получения. инертного газа каталитическим сжиганием кислородом воздуха углеводородного топлива с последующим пропусканием продуктов сгорания через дожигательную печь и осушкой сжигание осуществляют в избытке кислорода воздуха a= 1.1-1,2. а в продукты сжигания подают водород в стехиометрическом соотношении к кислороду. При сжигании топлива в избытке кислорода получают чистый инертный газ беэ примесей углеводородов, 1 табл. НПЗ установок AT — 1,2,3, который направляют двумя параллельными потоками, один из которых сжигают известным способом, а другой — предлагаемым. При этом состав топливного газа, анализируемого периодически через каждые 2 ч хроматографическим методом. одинаков для обоих способов.

Сжигание проводят в реакторе со стационарным слоем катализатора в стехиометрическом количестве кислорода воздуха по отношению к первоначбльному составу топлива, так как регулирование подачи стехиоме рического количества воздуха на практике трудно осуществить для меняющейся многокомпонентной смеси, каковой является топливный газ. Состав последнего периодически через каждые 2 ч анализируют на хроматографе ЛХМ-8Д, так как его состав колеблется во времени.

Результаты экспериментов показали (пример 1), что при сжигании топливного

1733376

55 газа "облегченного" состава, об. :" С =21;

Сг=-",1,5; Сз=30.6; Сд=30.7: С =7,2 происходит полное сгорание углеводородов; образующийся газ после осушки содержит, об. /: Nz=83,3; СО2=12,9: 02=3,8, т.е. в полученном газе образуется непрореагировавший кислород (замер по известному способу через 10 ч), При изменении состава топливного газа по истечении определенного времени, например, при сжигании "утяжеленного" состава, об, : С1=15; Cz=10,4;

Сз=32,6; С4=31,8; С =10,2 в получаемом газе обнаруживаются примеси углеводородов

11,8 об. вследствии недостаточного количества кислорода воздуха для окисления

"тяжелых" углеводородов и окись углерода

0.1 об. (замер через 8 ч). Во всех экспериментах состав топливного газа и получаемого газа, содержащего азот и диоксид углерода, анализировали на хроматографе

ЛХМ-8Д, а количество влаги в продуктах сгорания определяют весовым методом.

При сжигании топливного газа изменяющегося состава образующийся газ содержит примеси углеводородов, окись углеводорода или непрореагировавший кислород воздуха, содержание которого ограничивается до 0,5 об. / регламентом.

Присутствие кислорода воздуха в образовавшемся газе при использовании его на технологических установках, например, для регенерации катализаторов риформинга

АП-64, KP-103, 104, 108 возможно самовоспламенение углеводородного газа, в результате чего на поверхности катализатора происходит интенсивное горение, которое может привести к его спеканию.

Цель изобретения — повышение степени чистоты целевого продукта, Поставленная цель достигается тем, что газ, содержащий азот и диоксид углерода, получают каталитическим сжиганием в стационарном слое катализатора при 700900 С углеводородного топлива в избытке кислорода воздуха Cx= -1,1 — 1,2, а в продукты сгорания подают водород в стехиометрическом соотношении к кислороду воздуха с последующим пропусканием продуктов сгорания через дожигательную печь и осушкой.В качестве катализатора используют насадку из шамота. активированного окислами никеля и железа.

Проведение процесса по предлагаемому способу.

B качестве углеводородного топлива используют топливный газ, поступающий с установки AT-1,?,3 Туапсинского НПЗ, Для получения сопоставимых результатов по качеству получаемого газа исходное сырье направляют двумя параллельными потоками;

45 один из которых сжигают известным способом (см, ссыпку 1), а другой — предлагаемым, Состав топливного газа в параллельных потоках анализируют периодически через каждые 2 ч, Топливный газ сжигают в реакторе со стационарным слоем катализатора в избытке воздуха а =1,1-1,2, а в продукты сгорания подают водород в стехиометрическом соотношении к кислороду, непрореагировавшему при сжигании, с последующим пропусканием продуктов сгорания через дожигательную печь и осушкой. Содержание влаги в продуктах сгорания определяют весовым метсдом. Состав получаемого газа определяют хроматографически, Концентрацию кислорода воздуха и стехиометрического количества водорода, необходимого для удаления непрореагировавшегося кислорода воздуха, поддерживают регулятором соотношения, вход которого связан с датчиком расхода кислорода воздуха, а выход — с исполнительным механизмом на линии подачи водорода. Регулирование соотношения только по 1 компоненту обеспечивает точную дозировку расхода водорода.

Отличительными признаками способа являются сжигание в избытке воздуха а=

1,1 — 1,2; в продукты сжигания подают водород в стехиометрическом соотношении к кислороду.

При использовании способа исключены примеси из газа, содержащего азот и диоксид углерода.

Пример 2 (замеры 1-5), Для получения газа, содержащего азот и диоксид углерода, углеводородное топливо, в качестве которого используют топливный газ установки AT — 1,2,3 Туапсинского НПЗ, направляют двумя параллельными потоками, один из которых сжигают известным способом, а другой — предлагаемым. При этом состав топливного газа, анализируемого периодически через каждые 2 ч хроматографическим методом, практически одинаков для обоих способов, Топливный гаэ, состав которого определен через 2 ч после начала эксперимента,(С =17 об./; Cz=10,4 об. ; Сз=32,6 об. ; С4=31,8 об.,; С =8,2 об, /,) сжигают при 700-900 С в реакторе со стационарным слоем катализатора в избытке воздуха е =1,2 для осуществления полного сгорания топливного газа, В качестве катализатора используют насадку из шамота, активированного окислами никеля или железа. Для удаления из продуктов сгорания непрореагировавшего кислорода воздуха (3,9 об. /) подают водород в стехиометрическом соотношении к кислороду с последующим пропусканием

1733376 продуктов сгорания через дожигательную печь и осушкой, Содержание влаги в продуктах сгорания 20 об.%. Изменяющийся состав топливного газа анализировали в замере 15 через 4,6,8,10 ч.

Пример 3 (замеры 6-8). Аналогично примеру 1 определяем состав получаемого газа при сжигании топливного газа в избытке кислорода воздуха а= 1,15, при этом состав топливного газа изменяется во времени.

Пример 4 (замеры 9 — 11), Аналогично примеру 1 определяем состав получаемого газа при сжигании топливного газа в избытке кислорода воздуха а = 1.10.

Пример 5 (замеры 12 — 14). Аналогично примеру 1 определяем состав получаемого газа при сжигании топливного газа в избытке кислорода воздуха а =1.05.

Данные экспериментов сведены в таблицу.

Из таблицы видно, что независимо от состава исходного топливного газа. подаваемого на сжигание в стационарном слое катализатора при приведенных в таблице условиях, можно получить газ, содержащий азот и диоксид углерода, без примесей углеводородов, кислорода и окиси углерода в избытке кислорода воздуха а =1,1 — 1,2, При подаче избытка кислорода воздуха а = 1,15 полученный газ не содержит примесей.

Сжигание в избытке кислорода воздуха а

=1,05 в полученном газе, содержащем азот и диоксид углерода. обнаруживается незначительное количество окиси углерода вследствие недостатка кислорода воздуха,,При сжигании топливного газа в избытке кислорода воздуха а = 1,25 образующийся газ не содержит примесей. так как происходит полное сжигание топливного газа, но при этом образуется большое количество кислорода воздуха, Для получения . газа. содержащего азот и диоксид углерода без примесей, необходимо подать большое количество водорода для связывания непрореагировавшего кислорода, Их взаимодействие приведет к выделению большого количества тепла, т.е. реакция экзотермическая, что целесообразно, так как может привести к разрушению катализатора или возникает необходимость организовать дополнительный теплосьем.

При сжигании топливного газа в избыт5 ке кислорода воздуха а =1,1-1,2 получают газ, содержащий азот и диоксид углерода, без примесей.

Для получения сравнительных длинных по качеству газа, содержащего азот и диок10 сид углерода, приведены эксперименты по сжиганию топливного газа Туапсинского

НПЗ в псевдоожиженном слое алюмомагнийхромового катализатора в условиях, аналогичных проведению процесса в стационарном

15 слое катализатора. С этой целью стальной реактор с внутренним диаметром 120 мм. снабженный газораспределительной решеткой со свободным сечением 3%, загружают 1 л катализатора полного окисления.

20 В качестве катализатора используют алюмомагнийхромовый катализатор.

После предварительного разогрева слоя катализатора с помощью электрического теплового элемента, размещенного на

25 внешней части корпуса аппарата (до 200 С), в слой катализатора снизу (через решетку) вводят топливный газ Туапсинского НПЗ с установок AT-1,2;3 и в избытке кислород воздуха (a =1,1 — 1,2). Топливо вводят в слой

30 через форсунку, вставленную в воздухораспределительную решетку. Температура проведения процесса 300 — 520 С.

Качество получаемого при этих условиях газа аналогично качеству газа, получае35 мого каталитическим сжиганием в стационарном слое катализатора, т,е. не содержит примесей.

Формула изобретения

Способ получения газа, содержащего

40 азот и диоксид углерода, включающий каталитическое сжигание углеводородного топлива в присутствии кислорода воздуха с последующим пропусканием продуктов сгорания через дожигательную печь, о т л и ч а45 ю шийся тем, что, с целью повышения степени чистоты целевого продукта, сжигание осуществляют в избытке кислорода воздуха а = 1,1 — 1,2, а в продукты сжигания подают водород в стехиометрическом соот50 ношении к кислороду.

1733376

1 !

1 (1

)

I

I !

I ! !

1 !

I

1

I

I

I !

I

I (1 !

I !

1 .. р с (о о

1 С> I

° 1 Z С>

S S

X 1 Г .; (. О !

3 l С. И 0ъ Ф

0ч г . ) и

) (»

1 ... .. . . l н о I с 1

1 (>

1 с

I

I ч !

l I

I г(! с ! 1

I I S (» и с ст

О. С> Н О

Г.ЕО,Ф (>C > I

I 1 (О>С о ю

1

S I v х>о

3 1 (I

V )

1 о с

Ct i ч х

i !

1

1 N

I

I

1

1

1

1 !

1

1

I г4 I г> 1 ((> 1

l I

I о (1 о

Е

>- 1 а с) 1

S

I о

Ф I о и

Ф I

I

1

I

I

1

I

1

I

I

1

1

CO

I I I M

- ) СО

СГ\

ol л—

1 1 Ю 1 си " .О -> 0 \

О м сч (ч сч гч

I 1 1 I

С>

-т и) ОЧ ЛО .О М со л лсо (4 г> о г О

Ю

I > I Ю I с) О! л

О O (A Сг> о о сг> М -С.!

Ln - .> сп >л м а

N CA In N с> а > сп сО ач со сг>

Г 4 л(ncn(лл тсо (n (A л,О со (л

Г со с en(AM

* гчлл(л — . (ОООЛ м-т счсо

O N Г4 (4 N (4 лг лr ллл о - — с!—

ЛЛЛГ» Л((X. I

I () (C

l2 01 Х

Х v>

z с» СЕ

e o (c ()>

Ф Э

ФХ I Cn сесс(е ч

61 Со 0> (Ч Cn 01 а чо Г (Ч м д

Ф счсчсом (ч сч сч — сч

v zz o

ОООООО

lO

О О> О (Л О) Л и о мммсч ( с и (ч

1 М (лг л(-м )

« (4 Ю (о о

V о

Ф I 1 х s с о

Ф I Y

1 ф I C» э с

e l X (! и о (() 1

Nl ес

Ф (о и

)( (n ln cA

CA lA (Л

ЮOO

>Е

1и

Ф О г> > (4

X сч

0I

ГС

l-

П) с с оч

О

О. (О сч (Ч N N (Ч

« л

I 1

) Е с(т г)

О <(Е

I Л ( оооо

4 ф Ф -5

N (4 (Ч N (лл

Л. -С. М М м

«

ЛчО О О (Л>Л (Л

N N СЧ СЧ СЧ N (Ч лл

Оч о> О О >

СО CO CO СО (4 (Ч Г4 (4 лг

N СЧ! (Е Ф о s хсо

v c о о

1- z

Щ () «>

Ill

ООООО ооооо

ООООООО

ООООООО

ООООООО

О О О ОООО

1 (C сс s

Е С V (C ()> и) У

Cl Z rC Ф

СО Е

C)

I-!

I о з

Ю (4 -С .О CO

Щ

r> (Q

L о

L о

Е

Ф

S с с о

>Ф

Щ ! и о н

»

Z с (C ((> о

Ш

О.

4>

i(4

ГЧ (4 «О «(4

Ю сО ЛΠ— л (ч

N О «Г4

-О

СОЛО л

CA

I. CO O CO

Ю

Л а Л Ч> СО О (4 (Г\

CO Х СО СО Г-СО сО

Ю м м

СО ЛСО (Л (Ч (4 \Г\ (» Ai N

«

--О ОO — M ммммммм — о -- — о ммммм о о о

М >MМ

CO «l

"О (4 м

Ч) СО - Т Ч:> .р (4 М (Ч (»4 O мг>(>мм

lA CA сч -:Г

М М СЧ М С4 М

М m M М М (ЫМ м сч (ч о м rn м м г > м м

CA 0> о -о-о-(о нч (т> сч

Оч оо- оCO

Ln N >A î ас> со ecoсо лг л (4 0 > (- СО СО ln СИ (ч (. лсо со н>—

Г 4

О. и

Е (г) I

I !

I ! г

NM= ln

I

I

I а

С) (: Е

Z c; I С 1

Эs I г(О(C о ло а! -4«

Ф(О OS С

G а (> гс М Е(О кхФи*о

ВФ I )

I 1

>о ((> 1 о (->

П) 1

Г) I щ I 4

L I с.> о — 1

L I I о

z О I (>

r с о

1- I Cl

1 (> (>) I I

1 1 I

V 1 I о 1

u > (: !

l !

1 1 I I > I I I 1 I 1 I I

I I I I I I I 1 I 1 I I I I

I 1 1 I I 1 I I I I I (:> сО т т о чо N Cn — co (.e — л (Л вЂ” — — N — N (Ч СЧ (Ч СЧ М ГЧ Ч

1 I I I I 1 I I 1 1 I 1 1 I ч о О - со — о>-з =г ач м-а. со со со co co л со r л л л о л О

СО Co CO СО Co Co Co СО CO СО Co CO СО СО

1 1 I I I I I I 1 1 I 1

1 1 1 I 1 1 1 1 I 1 I I 1 I

- !л-т о ). м г м мо мса сО

«Ю «O O O O O сг> cr) о > сГ1 о > (Г) сг> тО(Ч-Л. ОСООСЧ- .

СЧ-> чоса «» СЧ СЧ (4 NC о гчг (Ч г >-:Г (Г> чО Г СО а

I !

I

1

1

I

I

I

1

1

I

1 (1

1

I

I

1

1

1

1

1

I

I

I

1

I

I

1

I

I

I

I !

1

I

I

1

1

1

1

1

° I

I

1

I

I

1

1

1

I

I

I

1

1

1

I

l

1

I

I

1

1

I !

I

1

I

1

1.

1 !

I !

I