Патент на изобретение №2177022
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПИРОЛИЗА ПРИРОДНОГО ГАЗА В АЦЕТИЛЕН ЭНЕРГИЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ
(57) Реферат: Область использования: производство ацетилена, химическая промышленность и газопереработка. Сущность изобретения состоит в том, что при электродуговом пиролизе природного газа в ацетилен при средней температуре 1650oС в прианодную и прикатодную части электродугового нагревателя подают смесь водорода и часть природного газа при соотношении объемных расходов сырья и водорода в диапазоне 0,2 до 1, а остальную часть сырья (>70% общего его расхода) предварительно нагревают до температуры выше 600oС и подают в зону столкновения нагретых анодного и катодного потоков на входе в реактор, поддерживая общее соотношение объемных расходов сырья и водорода через реактор равным или более 1,5:1. В качестве источника водорода возможно использование части хвостовых водородсодержащих газов, образующихся после очистки газов пиролиза от сажи, смол, гомологов ацетилена и выделения из них ацетилена. Способ позволяет снизить энергозатраты на получение ацетилена, снизить сажеобразование, повысить ресурс непрерывной работы плазмотрона и реактора. 1 з.п. ф-лы. Изобретение относится к процессам получения ацетилена из углеводородов С1-С3 и природного газа с использованием электрической энергии. Известны способы получения ацетилена пиролизом газообразных углеводородов C1-С3 энергией электрической дуги, например электрокрекинг природного газа, реализованный в промышленных масштабах (в Германии, Румынии, РФ) (Антонов В. Н. , Лапидус А.С. Производство ацетилена. – М.: Химия, 1970, с. 134). Основные недостатки электрокрекинга: – значительное сажеобразование (10-12 г/нм3); – образование пироуглерода на стенках, деталях конструкции и малый ресурс длительности непрерывной работы электродугового нагревателя-реактора; – малый ресурс работы электродугового устройства; – низкая степень превращения сырья в целевой продукт (менее 45%). Известны способы пиролиза углеводородов C1-С3 энергией теплоносителя (водорода), нагретого в электрической дуге, – так называемый плазмохимический пиролиз. Указанные способы включают стадии нагрева водорода в электрической дуге, горящей между анодом и катодом, подачи сырья в струю нагретого водорода перед входом в реактор, смешения его с теплоносителем, выдержки при температурах 1500-1700oC с образованием ацетилена и закалки образовавшихся продуктов реакции (Антонов В.Н., Лапидус А.С. Производство ацетилена. – М.: Химия, 1970, с. 147-152). Основными недостатками указанных способов являются: – необходимость высокоэнтальпийного нагрева теплоносителя (до 5-6 кВт  ч/м3 H2), что может быть достигнуто с тепловым КПД электродугового нагревателя не более 70%;– требуемая высокая чистота водорода (более 99%), необходимая для увеличения стойкости электродов – анода и катода; – малый ресурс длительности работы устройств для осуществления указанного способа. Целью изобретения является исключение указанных недостатков. Это достигается тем, что в прикатодную и прианодную части дуги подают смесь водорода и части углеводородного сырья при объемном соотношении расходов углеводородов и водорода в диапазоне от 0,2:1 до 1:1, предпочтительно 0,43: 1. Остальную часть сырья, 70% и более от общего расхода подогревают до температуры выше 600oC и подают спутно в зону столкновения нагретых в дуге потоков на входе в реактор, поддерживая общее соотношение расходов углеводородов и водорода в реакторе равными или более 1,5:1 при средней температуре 1650oC. При этом в качестве источника водорода возможно использование хвостовых газов, образующихся из газов пиролиза после их очистки и выделения из них ацетилена. Пример 1. В прианодную и прикатодную части электрической дуги электродугового нагревателя Y-типа подают по 35 нм3/ч водорода, 15 нм3/ч природного газа (соотношение углеводороды – водород 0,43:1), а в зону столкновения нагретых в дуге указанных потоков, расположенных под углом 60-90o по отношению друг к другу на входе в реактор, подают спутно подогретый до 650oC природный газ в количестве 75 нм3/ч (общее соотношение: природный газ – водород 1,5: 1). Электрическая мощность плазмотрона – 400 кВт. Удельный расход энергии на нагрев и реакцию составляет – 2,3 кВт ч/нм3 плазмобразующего газа.
Выход ацетилена – 46 кг/ч. Удельные энергозатраты составили – 8,7 кВт ч/кг ацетилена. Общее количество пирогаза 274 нм3/ч, количество сажи – 700 г/ч, т.е. 2,6 г/нм3 пирогаза.
Пример 2.
В прианодную и прикатодную части электрической дуги нагревателя того же типа, что и в примере 1, вместо водорода подают часть хвостового газа по 35 нм3/ч, содержащего 92% водорода, 4% углеводородов, 1,5% азота и 2,5% оксида углерода, а также 13 нм3/ч природного газа. Остальные параметры, выход ацетилена и удельные энергозатраты те же, что и в примере 1. Работа плазмотрона стабильна.
При подаче смеси в приэлектродные области с отношением расхода углеводородов к расходу водорода менее 0,2:1 нарушается стабильность работы электродугового нагревателя, а при соотношении более 1:1 увеличиваются количество сажи до 8 г/нм3 и удельные энергозатраты на получение ацетилена до 9,5 кВт ч/кг.
Формула изобретения
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 06.09.2002
Номер и год публикации бюллетеня: 16-2004
Извещение опубликовано: 10.06.2004
|
||||||||||||||||||||||||||
