SU863511A1 - Способ получени азотноводородной газовой смеси - Google Patents

Description

(54) СПСХ:ОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЗОТОВОДОРОДНОЙ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

1

Изобретение относитс  к производст ву технологических газов и может быть использовано при получении азотоводородной газовой смеси, примен емой в качестве защитной и восстановительной атмосферы в металлургии и в других отрасл х промышленности.

Известны способы получени  аэотоводородных газовых смесей неполным сжиганием аммиака и смешением раз- . дельно получаемых электролитического водорода и технического азота 1. Указанные способы отличаютс  сложностью технологии, значительными энергозатратами и высокой стоимостью продукта.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ получени  азотоводородной газовой смеси каталитической высокотемпературной конверсией углеводородных газов при коэффициенте избытка воздуха А.1 с последующей каталитической очисткой продуктов конверсии от окиси углерода и абсорбционной очисткой от других примесей в слое цеолитов. Сжигание углеводородов при этом производ т при 9001000°С . В качестве катализатора не-.пользуют никель, нанесенный на гранулированный носитель-глинозем 2. Указанный способ св зан с использованием катализаторов конверсии углеводородных газов, что ограничивает возможность изменени  производительности камеры каталитического сжигани  в широких пределах. Допустимый температурный предел рабо10 ты катализаторов (1200-1300 С) не позвол ет получать смеси с низким содержанием водорода и измен ть его в значительных пределах. Сравнительно низкие температуры конверсии при15 вод т к высокой концентрации вредных примесей в продуктах конверсии.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение концентрации примесей, расширение пределов регулировани  содержани  водорода в азотоводородной смеси, а также повышение экономичности процесса. Цель достигаетс  описываемьЬл способом получени  азо25 товодородной газовой смеси высокотемпературной конверсией углеводородных газов при коэффициенте избытка воздуха d.l в слое зернистого огнеупорного материала при 1600-1800 С. При этом в качестве огнеупорного материала используют преимущественно корунд, муллит, хромомагнезит. Технологи  способа состоит в следующем . Смесь углеводородного сырь с воз духом при коэффициенте избытка воздуха 0,6-0,95 сжигают в зернистом слое огнеупорного материала, после чего продукты горени  проход т катал тическую очистку от окиси углерода на низкотемпературном катализаторе конверсии и совместную очистку от углекислого газа и паров воды в стационарном слое цеолитов. В качестве огнеупорного материала, образующего зернистый слой, используют термостабильные окислы, например, корунд, муллит, периклаз, хромомагнезит, в виде шарообразных гранул размером 0,05-0,1 от диаметра камеры сжигани  и пористостью не более 30%. Указанный предел в размерах гранул обеспечивает необходимую эффективность про хождени  реакции гидрогенизации вред ных примесей. Дл  придани  стойкости огнеупорного сло  в восстановительно атмосфере в используетлле окислы ввод т окись железа и двуокись кремни  в количестве 0,12-0,15 вес,% и 0,40 ,5 вес.%, соответственно. Регенерацию цеолитов при совместной очистке :У; у т екислого газа и паров воды .ц т без нагрева путем создани  перепада давлений при адсорбции и оагенерации. Парепад давлений при с1дсорбции и регенерации создают вакуумированием регенерируемого адсорбера с одновременной подачей в него 5-10% очищенного газа из другого адсорбера. Пример. К смесителю камеры сжигани  подвод т углеводородный гфиродный) газ, предварительно очищенный от сернистых соединений, и сжатый воздух. Расходы углеводородного газа и воздуха контролируют расходомерами и устанавливают в необходимее соотнесении , соответствую щем коэффициенту избытка воздуха ci 0,6-0,95. Подготовленную газо-воздушную смесь подают в конический диффузор камеры сжигани , где происходит ее сгорание. Зернистый слой огнеупора позвол ет поддерживать температуру в верхней зоне зернистого сло , равной 1600-1800°С, и достигнуть теплонапр женности камеры 5-10 ккал/м. Значительна  поверхность контакта продуктов горени  с огнеупором обеспечивает снижение температуры на выходе из камеры до 700-950 С без применени  специальных охладителей. Дальнейшее снижение температуры продуктов горени  происходит в водоохлаждаемой трубе, соедин ющей выход камеры сжигани  с конвертором окиси углерода. Концентраци  кислорода в продуктах горени  не превышает 0,001%, окислов азота - 0,0003%. На вход конвертора окиси углерода подают вод ной пар, который смешивают с продуктги ш горени . Соотношение Пар - газ устанавливают равным 0,30 ,5, Парогазовую смесь при 200°С направл ют в конвертор окиси углерода, заполненный катализатором. Остаточна  концентраци  окиси углерода в газе на выходе из конвертора составл ет менее 0,005%. Одновременно в конверторе газ проходит очистку от кислорода и окислов азота, концентрации которых на выходе из конвертора не превышают соответственно 0,0003 и 0,0001%, Температура во всех зонах конвертора не превышает 250°С, После конвертора окиси углерода газ провод т через трубчатый вод ной холодильник, где вод ной пар конденсируют и отвод т из системы. Из холодильника газ с температурой не выше +30°С подают в один из двух адсорберов системы сушки и очистки от углекислого газа. Адсорберы, заполненные цеолитом, работают попеременно в режиме адсорбции и регенерации в течение 5-10 мин,Переключение с адсорбции на регенерацию осуществл ют вакуумными вентил ми и управл ют автоматически с помощью специального устройства. При регенерации адсорбента соответствующие вентили отключают его от рабочей линии и соедин ют с вакуумным насосом. Одновременно в регенерируемый гщсорбер подают 5-10% очищенного газа. Полное давление в сщсорбере при регенерации не превышает 20 мм рт. ст. Увеличение давлени  приводит к значительному снижению эффективности регЪнерации , Концентраци  углекислого газа на выходе системы очистки не превышает 0,005%, паров воды -0,002%. Одновременно газ очищаетс  от окиси углерода до остаточной концентрации не более 0,001%, Дл  сглаживани  пульсации давлени  при переключении адсорберов, на выходе системы очистки устанавливают ресивер. Сжигание смеси углеводородного газа с воздухо в зернистом слое огнеупора по предложенному способу обеспечивает высокую полноту сгорани . Проскок исходной горючей смеси через зернистый слой практически исключен благодар  большой поверхности контакта газа с поверхностью, нагретой до высокой температуры. Температура в верхней части зернистого сло  достигает 1600-1800с, Наличие зоны с темперавурой, близкой к адиабатической, позвол ет значительно увеличить глубину регулировани  производительности камеры, способствует снижению остаточной концентрации углеводородных газов, обеспечивает стабильность концентрации основных компонентов, вход щих в состав продуктов горени  (COjCOg, Нцг 2 Благодар  высокой температуропроводкости зернистого сло  обеспечиваетс  интенсивное охлаждение продуктов горени , что существенно снижает габарисгы камеры и создает благопри тные услови  дл  снижени  концентрации вредных примесей.

Совместна  очистка азотоводородной газовой смеси от углекислого га за и паров воды на цеолитах обеспечивает удгшение примесей до остаточных концентраций менее 0,005 об.% по СО и 0,002% по Hjp, благодар  чему существенно расшир етс  область применени  смеси.

Claims (2)

1. Способ получени  азотоводородной газовой смеси высокотемпературной конверсией углеводородных газов при коэффициенте избытка воздуха«i 1,, отличающийс   тем, что, с целью уменьшени  концентрации вредных примесей в продуктах сгорани  с -И повышени  экономичности процесса, конверсию газовоздушной смеси ведут в слое.зернистого.огнеупорного материала при 1600-1800 С.

2. Способ по п. 1, отличающий о   тем, что в качетсве огне0 упорного материала используют преимущественно корунд, муллит, хромомагнезит .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1,Андреев Ф.А., Каргин С.И. Технологи  св занного азота. М,, Хими  , 1966, с. 18-62.

2.Эстрин Б.М. Производство и применение контролируемых атмосфер. М., Метанурги , 1973, с. 105-208.