Спосіб одержання газу, який містить водень і оксид вуглецю, при сухому гасінні коксу та реактор для його здійснення

Изобретение относится к коксохимической промышленности и может быть использовано для получения газа, содержащего водород и оксид углерода в процессе сухого тушения кокса. Известен способ получения газа, содержащего водород и оксид углерода, заключающийся в том, что предварительно нагретую до 700 - 750°C смесь углеводородов и водяного пара в соотношении пар - углеводороды 1,05 : 1,10 по объему однократно пропускают через раскаленный кокс для его охлаждения с последующим получением газа, содержащего водород и оксид углерода в соотношении равном 3 [1]. Недостатком аналогичного предлагаемому решения является то, что полученный конвертированный этим способом, газ имеет ограниченное металлургической промышленностью применение, т.е. может быть использован только как восстановительный газ в доменном и др. производствах металлургической промышленности. Известен способ получения газа, содержащего водород и оксид углерода, предназначенного для применения в доменном производстве, принятый за прототип настоящего изобретения. Согласно этому способу на поверхности насыпной массы раскаленного кокса при сухом тушении его смесью коксового и доменного газов, или коксового газа и пара, протекает процесс конверсии углеводородов с образованием газа, содержащего водород и оксид углерода. При этом, при соотношении коксового и доменного газа в смеси 1 : (0,77 - 1,15) соотношение водорода и оксида углерода в целевом газе - продукте превышает а коксового газа не при соотношении и пара при температуре газа на выходе 927 - 1027°C [2]. При увеличении объемного соотношения коксового газа и компонента, содержащего окислитель уменьшается (при отношение или остается неизменным (при а уменьшение величины объемного соотношения реагентов приводит при том и другом окислителе к выделению сажистого углеводорода. Способ осуществляют в установке сухого тушения кокса, принятой за прототип предлагаемого устройства, с использованием раскаленного кокса как непрерывно движущегося насадочного материала, обладающего высокими исходными температурами после выдачи из коксовых печей (1000° - 1050°C). При этом установка включает реактор-теплообменник диаметром 9мм высотой 7м, высота всей камеры тушения 20м. Описанные способ и устройство позволяют повысить выход (процентное содержание) газа, содержащего водород и оксид углерода. Задачей изобретения является получение газа с соотношением равным 1,8 - 2,2, удовлетворяющим требование, предъявленное к синтез-газам, предназначенным для синтеза высокооктановых компонентов неэтилированных (экологически чистых) бензинов. Для решения этой задачи в способе получения газа, содержащего водород и оксид углерода, при сухом тушении кокса охлаждающей смесью, согласно которому на поверхности движущейся насыпной массы раскаленного кокса ведут конверсию углеводородов, согласно изобретению, соотношение углеводородсодержащего и окислительсодержащего газов в охлаждающей смеси составит 1 : (0,27 - 05) соответственно. Для решения задачи получения газа, пригодного для применения в качестве синтез-газа для синтеза высокооктановых компонентов экологически чистых бензинов в. устройстве для осуществления способа, состоящем из установки сухого тушения кокса и производства газа, содержащего водород и оксид углерода, включающей реактор, соотношение площади поперечного сечения и высоты реактора, согласно изобретению, составляет Повышение верхнего предела интервала окислительсодержащего газа в соотношении ведет к газификации кокса и повышенному выходу компонента и, следовательно, к снижению а снижение нижнего предела в указанном интервале приводит к пиролизу угле водородов и выделению сажистого углерода. Заявляемые способ и реактор для получения газа, содержащего водород и оксид углерода, представлены технологической схемой на чертеже (фиг.). Противотоком сходу раскаленного до 1250 1300°C кокса в реактор 1 по центральному газоходу 2 подают из газового смесителя 3 нагретую до 600 750°C охлаждающую смесь. включающую углеводород, содержащий коксовый газ и окислительсодержащий газ в отношении 1 : (0,27 0,5) соответственно. В результате теплообмена с коксом температура газовой смеси поднимается. При достижении 750°C углеводороды взаимодействуют с окислителем, что приводит к конверсии углеводородов и получению полезных компонентов газа и в соотношении (При этом эндотермическая реакция конверсии интенсивно отнимает тепло от кокса). Нагретый до 900 - 1000°C целевой газ отводят по кольцевому каналу 4 в пылеосадительный бункер 5 для осаждения наиболее крупных частичек кокса, а затем в газовый смеситель 3, где он отдает тепло свежему потоку газовой охлаждающей смеси, охлаждаясь при этом до 180 200°C, и газовый оросительный холодильник 6, где он охлаждается до 35 - 40°C. После этого газ направляют в электрофильтр 7 и затем, посредством нагнетателя 8, к потребителю. Исходя из технологически необходимого времени пребывания в реакторе 1 газовой смеси (для обеспечения для охлаждения кокса площадь поперечного сечения реактора принята 54 - 73,6м 2, а высота реактора 4,5 - 5м Пример 1. В качестве углеводородсодержащего газа, участвующе го в охлаждающей смеси, использован коксовый газ, который вводили в газовую смесь в соотношении коксовый газ - диоксид углерода (окислитель) 1 : 0,27 по объему. Удельный расход коксового газа составил 0,29нм 3/кг кокса, расход охлаждающей смеси 0,363нм 3/кг кокса. Время контакта охлаждающей смеси с коксом 6с. Удельный выход синтез-газа 0,61нм 3/т кокса. Отношение Процентное содержание азота в синтез-газе 2,4%. Химический состав, определенный посредством отбора проб, на выходе из реактора 1 и на выходе из электрофильтра 7, отвечает требованиям к синтез-газу, а также соответствует требованиям к восстановительным газам, применяемым в металлургии. Пример 2. В качестве охлаждающей смеси применяли смесь коксового и доменного газа в соотношении 1 : 0,5 по объему и получали газ соотношением и процентным содержанием азота равным 13,8, что также как и в предыдущем примере соответствуе т требованиям к синтез-газу и восстановительному газу. Удельный расход коксового газа составил 0,491нм 3/кг кокса, доменного 0,25нм 3/кг кокса (охлаждающей смеси 0,741нм 3/кг кокса). Время контакта охлаждающей смеси с коксом 6с. Пример 3. В качестве охлаждающей смеси применяли смесь коксового, доменного газа и газа в соотношении 1 : 0,25 : 0,14 по объему и получали целевой газ с соотношением и содержанием азота 7,5%. Уд. расход коксового газа 0,582нм 3/кг кокса, уд. расход доменного газа 0,15нм 3/кг, уд. расход 0,082нм 3/кг. Пример 4. Для охлаждения кокса и получения синтез-газа использовали смесь коксового газа, водяного пара и газа в соотношении 1 : 0,25 : 0,16. Удельный расход коксового газа составил 0,218нм 3/кг кокса, парогазовой смеси 0,362нм 3/кг кокса. Время контакта парогазовой смеси с коксом 6с. Удельный выход синтез-газа 0,459нм 3/кг, который по своему химическому составу соответствует требованиям к восстановительному газу, применяемом в металлургии. количество В табл.1 приведены сравнительные данные, полученные при осуществлении известного и предложенного способов. Из табл.2 видно, что при всех заявляемых соотношениях обеспечивается требуемое соотношение Предлагаемые способ и устройство сравнению с известными позволят: 1) получить газ с соотношением его в по что дает возможность использовать качестве синтез-газа при прочих необходимых усло виях 2) улучшить восстановительные свойства получаемого газа за счет увеличения в нем 3) расширить технологические возможности УСТК, позволяющей производить не только восстановительный газ, но и синтез-газ; 4) снизить угар кокса: 5) интенсифицировать процесс охлаждения кокса за счет увеличения объема тепла на реакцию конверсии на 15 - 55ккал/кг: 6) повысить производительность УСТК по потушенному коксу; 7) повысить удельный выход конвертированного газа по сравнению с удельным расходом охлаждаемой смеси.