RU2441837C2 - Method of producing carbon monoxide - Google Patents
Method of producing carbon monoxide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2441837C2 RU2441837C2 RU2010115556/05A RU2010115556A RU2441837C2 RU 2441837 C2 RU2441837 C2 RU 2441837C2 RU 2010115556/05 A RU2010115556/05 A RU 2010115556/05A RU 2010115556 A RU2010115556 A RU 2010115556A RU 2441837 C2 RU2441837 C2 RU 2441837C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon
- gasification
- gas
- zone
- carbon monoxide
- Prior art date
Links
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 19
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 45
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 28
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 19
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 13
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 13
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 abstract 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 7
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 6
- 239000005997 Calcium carbide Substances 0.000 description 5
- YGYAWVDWMABLBF-UHFFFAOYSA-N Phosgene Chemical compound ClC(Cl)=O YGYAWVDWMABLBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 5
- CLZWAWBPWVRRGI-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 2-[2-[2-[2-[bis[2-[(2-methylpropan-2-yl)oxy]-2-oxoethyl]amino]-5-bromophenoxy]ethoxy]-4-methyl-n-[2-[(2-methylpropan-2-yl)oxy]-2-oxoethyl]anilino]acetate Chemical compound CC1=CC=C(N(CC(=O)OC(C)(C)C)CC(=O)OC(C)(C)C)C(OCCOC=2C(=CC=C(Br)C=2)N(CC(=O)OC(C)(C)C)CC(=O)OC(C)(C)C)=C1 CLZWAWBPWVRRGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 3
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000011335 coal coke Substances 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000011437 continuous method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Industrial Gases (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к химической технологии неорганических продуктов, конкретно к непрерывному получению технического монооксида углерода, который в промышленности используют для производства фосгена и других продуктов.The invention relates to the chemical technology of inorganic products, specifically to the continuous production of technical carbon monoxide, which is used in industry for the production of phosgene and other products.
Монооксид углерода (далее СО) входит в состав целого ряда промышленных газовых потоков. В азотной промышленности для производства аммиака и метанола в громадных количествах производят синтез-газ. В металлургических производствах СО содержится в доменных, мартеновских, конверторных газах. В химической промышленности СО образуется в высокотемпературных процессах получения фосфора, карбида кальция. Из таких газовых смесей чистый СО может быть выделен адсорбционным или криогенным способами. Однако СО является взрывоопасным (область воспламенения 12,5-74% об.) и токсичным (предельно-допустимая концентрация в рабочей зоне 20 мг/м3) газом. Он сжижается только при температуре минус 191,5°С, поэтому его получают непосредственно на месте использования.Carbon monoxide (hereinafter referred to as CO) is part of a number of industrial gas streams. In the nitrogen industry, synthesis gas is produced in huge quantities to produce ammonia and methanol. In metallurgical production, СО is contained in blast furnace, open-hearth, and converter gases. In the chemical industry, CO is formed in high-temperature processes for the production of phosphorus, calcium carbide. Of these gas mixtures, pure CO can be isolated by adsorption or cryogenic methods. However, CO is explosive (ignition region 12.5-74% vol.) And toxic (maximum permissible concentration in the working area of 20 mg / m 3 ) gas. It liquefies only at a temperature of minus 191.5 ° C, so it is obtained directly at the place of use.
Известен способ производства СО путем конверсии исходных газов O2:H2:CO2, взятых в соотношении (0,175-0,193):1:(0,601-0,643) в шахтном конверторе с никелевым катализатором при избыточном давлении на выходе до 0,05 МПа и температуре 800-890°С. На выходе получают парогазовую смесь с соотношением пары H2O: газ как 0,414:1, в которой газ имеет состав, % об.: CO2 - 26,54; СО - 30,04; H2 - 43,33; N2 - 0,07; CH4 - 0,018. Реакционные газы очищают от основной массы паров H2O конденсацией путем охлаждения до 30-40°С, от CO2 - жидкостной абсорбцией, от Н2 - селективной диффузией через полимерную мембрану, от остатка паров H2O - на твердом адсорбенте. Выделенные потоки CO2 и Н2 возвращают на конверсию [RU 2373146, С01В 31/18, 2009.20.11]. Недостатком способа является наличие сложной системы для выделения из реакционной парогазовой смеси целевого СО и последующей организации рецикла непрореагировавших потоков СО2 и Н2.A known method for the production of CO by converting the source gases O 2 : H 2 : CO 2 taken in the ratio (0.175-0.193): 1: (0.601-0.643) in a shaft converter with a nickel catalyst at an outlet pressure up to 0.05 MPa and temperature 800-890 ° С. At the output, a gas-vapor mixture is obtained with a pair ratio of H 2 O: gas as 0.414: 1, in which the gas has a composition,% vol .: CO 2 - 26.54; СО - 30.04; H 2 - 43.33; N 2 - 0.07; CH 4 - 0.018. The reaction gases are purified from the bulk of the H 2 O vapor by condensation by cooling to 30–40 ° C, from CO 2 by liquid absorption, from H 2 by selective diffusion through the polymer membrane, and the remaining H 2 O vapor from the solid adsorbent. The selected streams of CO 2 and H 2 return to conversion [RU 2373146, C01B 31/18, 2009.20.11]. The disadvantage of this method is the presence of a complex system for the separation of the target CO from the reaction gas-gas mixture and the subsequent organization of the recycling of unreacted flows of CO 2 and H 2 .
Известен способ получения СО в газогенераторе с плотным слоем твердого топлива при использовании кислородного дутья [Высокотемпературные теплотехнические процессы и установки / Под редакцией А.Д.Ключникова. - М.: Энергоатомиздат, 1989, с.119]. В нижней окислительной зоне газогенератора протекают реакции образования двуокиси углерода с большим выделением теплаThere is a method of producing CO in a gas generator with a dense layer of solid fuel using oxygen blasting [High-temperature heat engineering processes and installations / Edited by A.D. Klyuchnikov. - M .: Energoatomizdat, 1989, p.119]. In the lower oxidation zone of the gas generator, carbon dioxide formation reactions with a large heat release occur
Выше в зоне без кислорода образуется целевой СО по обратимой реакцииAbove, in the zone without oxygen, the target CO is formed by a reversible reaction
Реакция (3) протекает с поглощением тепла, что сопровождается снижением температуры реакционных газов и сдвигом химического равновесия влево. Для полной конверсии СО2 в СО температура газов на выходе должна быть выше 950°С, для чего в окислительной зоне поддерживают температуру выше 1200°С. Однако при такой температуре минеральная часть топлива плавится. Образующийся шлак при контакте с дутьевым газом застывает, что является основным недостатком данного способа.Reaction (3) proceeds with heat absorption, which is accompanied by a decrease in the temperature of the reaction gases and a shift of the chemical equilibrium to the left. For the complete conversion of CO 2 to CO, the temperature of the outlet gases must be higher than 950 ° C, for which a temperature above 1200 ° C is maintained in the oxidation zone. However, at this temperature, the mineral part of the fuel melts. The resulting slag in contact with the blast gas solidifies, which is the main disadvantage of this method.
Известен способ получения СО, который включает начальный разогрев углеродсодержащего материала до температуры не выше 1150°С; первичное взаимодействие углеродсодержащего материала с нагретым исходным СО2 с получением и сбором в предварительно отвакуумированный газгольдер первичного газа, содержащего не менее 95% СО; затем вторичное взаимодействие углеродсодержащего материала с циркулирующим из газгольдера первичным газом с получением вторичного газа, содержащего не менее 98% СО; в завершение адсорбционную очистку вторичного газа до 99% СО и сбор полученного газа [RU 2324647, МПК С01В 31/18, C10J 3/20, F23B 50/00 20.05.2008]. Недостатками такого способа являются периодичность наработки СО, а также необходимость многократного нагрева и охлаждения газовых потоков.A known method for producing CO, which includes the initial heating of the carbon-containing material to a temperature not exceeding 1150 ° C; the primary interaction of the carbon-containing material with the heated source of CO 2 with the receipt and collection in a pre-evacuated gas tank of the primary gas containing at least 95% CO; then the secondary interaction of the carbon-containing material with the primary gas circulating from the gas holder to produce a secondary gas containing at least 98% CO; in conclusion, the adsorption purification of secondary gas to 99% CO and the collection of the obtained gas [RU 2324647, IPC СВВ 31/18, C10J 3/20, F23B 50/00 05/20/2008]. The disadvantages of this method are the frequency of production of CO, as well as the need for multiple heating and cooling of gas streams.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является непрерывный способ производства СО путем газификации твердого углерода, предпочтительно кокса, смесью из кислорода и двуокиси углерода с объемным соотношением О2 к СО2 от 1:1 до 1,3:1 в реакторе в форме усеченного конуса, причем газовую смесь в реактор подают через охлаждаемые вводные сопла, расположенные на боковой стенке реактора и направленные вниз, каналы вывода полученного СО размещают на стороне реактора, противоположной расположению вводных сопел или в верхней части реактора, а жидкий шлак выводят периодически или постоянно из нижней части реактора (прототип) [US 4564513, кл. С01В 31/18, 14.01.1986].Closest to the proposed invention is a continuous method for the production of CO by gasification of solid carbon, preferably coke, with a mixture of oxygen and carbon dioxide with a volume ratio of O 2 to CO 2 from 1: 1 to 1.3: 1 in the reactor in the form of a truncated cone, the gas mixture is fed into the reactor through cooled inlet nozzles located on the side wall of the reactor and directed downward, the output channels of the obtained CO are placed on the side of the reactor opposite to the location of the inlet nozzles or in the upper part of the reactor, and idky slag periodically or continuously withdrawn from the bottom of the reactor (prototype) [US 4564513, cl. SB 31/18, 01/14/1986].
Основным недостатком данного способа является ограниченная надежность из-за возможности застывания жидкого шлака, особенно в реакторе малой производительности.The main disadvantage of this method is the limited reliability due to the possibility of solidification of liquid slag, especially in a low-capacity reactor.
Задачей заявляемого изобретения является создание способа получения монооксида углерода с расширенными технологическими возможностями.The task of the invention is to provide a method for producing carbon monoxide with advanced technological capabilities.
Техническим результатом заявляемого изобретения является расширение функциональных возможностей способа за счет повышения надежности процесса непрерывного получения СО путем организации вывода минерального остатка в твердом состоянии.The technical result of the claimed invention is to expand the functionality of the method by increasing the reliability of the process of continuous production of CO by organizing the withdrawal of mineral residue in the solid state.
Это достигается тем, что в способе производства монооксида углерода, включающем подачу в зону газификации встречными потоками нагретого углеродсодержащего материала и газовой смеси, содержащей кислород и двуокись углерода, вывод и последующую очистку полученного монооксида углерода, согласно изобретению используют газовую смесь с мольным соотношением кислорода к двуокиси углерода от 0,2:1 до 0,9:1, причем подачу смеси газов осуществляют порциями через слой углеродсодержащего материала в количествах, обеспечивающих поддержание температуры в зоне газификации в диапазоне от 950 до 1200°С.This is achieved by the fact that in the method of producing carbon monoxide, which comprises supplying heated carbon-containing material and a gas mixture containing oxygen and carbon dioxide to the gasification zone, removing and subsequently purifying the obtained carbon monoxide, according to the invention, a gas mixture with a molar ratio of oxygen to dioxide is used carbon from 0.2: 1 to 0.9: 1, and the supply of a mixture of gases is carried out in portions through a layer of carbon-containing material in quantities that ensure the maintenance of temperatures ry in the gasification zone in the range of 950 to 1200 ° C.
На рисунке представлена условная схема непрерывного производства монооксида углерода - СО в соответствии с изобретением.The figure shows a schematic diagram of the continuous production of carbon monoxide - WITH in accordance with the invention.
Основной агрегат получения СО имеет зону сушки углеродсодержащего материала 1, зону газификации 2 и зону вывода твердых остатков 3.The main unit for producing СО has a drying zone for carbon-containing material 1, a gasification zone 2, and a zone for removing solid residues 3.
Углеродсодержащий материал, поток 4, непрерывно или небольшими порциями подают в верхнюю часть зоны сушки 1, в которой его нагревают до температуры 600-1000°С для удаления влаги и летучих углеводородов. Образующуюся парогазовую смесь, поток 5, выводят из верхней части зоны сушки 1. Из нижней части зоны сушки 1 подготовленный углеродсодержащий материал подают в верхнюю часть зоны газификации 2.The carbon-containing material, stream 4, is fed continuously or in small portions to the upper part of the drying zone 1, in which it is heated to a temperature of 600-1000 ° C to remove moisture and volatile hydrocarbons. The resulting vapor-gas mixture, stream 5, is withdrawn from the upper part of the drying zone 1. From the lower part of the drying zone 1, the prepared carbon-containing material is fed to the upper part of the gasification zone 2.
В нижнюю часть зоны газификации 2 под слой углеродсодержащего материала вводят первую порцию исходной смеси кислорода и двуокиси углерода, поток 6. Последующие порции исходной смеси газов вводят непосредственно в слой углеродсодержащего материала в разные по высоте зоны газификации, например потоки 7 и 8. При температуре в зоне газификации выше 950°С получают СО, который выводят из верхней порции зоны газификации 2, поток 9. Полученный поток СО затем охлаждают, очищают от пыли, соединений серы, осушают и непрерывно направляют на использование. Образовавшийся твердый остаток выводят через сборник твердых остатков 3, поток 10.The first portion of the initial mixture of oxygen and carbon dioxide, stream 6, is introduced into the lower part of gasification zone 2 under the layer of carbon-containing material, stream 6. Subsequent portions of the initial mixture of gases are introduced directly into the layer of carbon-containing material in different gasification zones, for example, flows 7 and 8. At gasification zone above 950 ° C receive CO, which is removed from the upper portion of gasification zone 2, stream 9. The resulting CO stream is then cooled, cleaned of dust, sulfur compounds, dried and continuously sent for use . The resulting solid residue is discharged through the solid residue collector 3, stream 10.
В качестве углеродсодержащего материала используют активированный или прокаленный древесный уголь; малосернистые марки торфяного, каменноугольного или нефтяного кокса; измельченный графит или карбид кальция. Последний взаимодействует с кислородом и двуокисью углерода с образованием оксида кальция, который может быть использован для осушки газов до точки росы минус 20°СActivated or calcined charcoal is used as the carbon-containing material; low-sulfur grades of peat, coal or petroleum coke; ground graphite or calcium carbide. The latter interacts with oxygen and carbon dioxide to form calcium oxide, which can be used to dry gases to a dew point of minus 20 ° С
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что для производства монооксида углерода используют смесь кислорода и двуокиси углерода с мольным соотношением от 0,2:1 до 0,9:1. При использовании только двуокиси углерода СО2 всю необходимую тепловую энергию для нагрева реагентов до рабочей температуры и для проведения эндотермической реакции (3) или (4) следует подводить от внешнего источника, как правило электронагревателя. Если использовать только кислород О2, в ходе процесса по экзотермическим реакциям (1, 2) или по реакции (5) выделяется избыточная тепловая энергия, возникает опасность образования жидкого шлака из минерального остатка, а также увеличивается расход углеродсодержащего материала. Использование для газификации смеси кислорода и двуокиси углерода с мольным соотношением от 0,2:1 до 0,9:1 дает возможность производить монооксид углерода с минимальным расходом тепловой энергии от внешнего источника и минимальным расходом углеродсодержащего материала. Ввод газовой смеси в слой углеродсодержащего материала несколькими порциями обеспечивает выравнивание температуры в зоне газификации и ее поддержание в необходимом диапазоне от 950 до 1200°С.Comparative analysis with the prototype shows that for the production of carbon monoxide using a mixture of oxygen and carbon dioxide with a molar ratio of from 0.2: 1 to 0.9: 1. When using only carbon dioxide CO 2, all the necessary thermal energy for heating the reagents to the operating temperature and for carrying out the endothermic reaction (3) or (4) should be supplied from an external source, usually an electric heater. If only oxygen O 2 is used , during the process of exothermic reactions (1, 2) or reaction (5), excess thermal energy is released, there is a danger of the formation of liquid slag from the mineral residue, and the consumption of carbon-containing material also increases. The use of oxygen and carbon dioxide mixtures with a molar ratio of 0.2: 1 to 0.9: 1 for gasification makes it possible to produce carbon monoxide with a minimum consumption of thermal energy from an external source and a minimum consumption of carbon-containing material. The introduction of the gas mixture into the layer of carbon-containing material in several portions ensures equalization of temperature in the gasification zone and its maintenance in the required range from 950 to 1200 ° C.
Ниже представлены примеры непрерывного получения данным способом 50 м3/ч СО (при нормальных условиях), достаточного для производства 200 кг/ч фосгена.Below are examples of the continuous production of 50 m 3 / h of CO (under normal conditions) in this way, sufficient to produce 200 kg / h of phosgene.
Пример 1. В зону сушки непрерывно или небольшими порциями подают 28,1 кг/ч древесного угля с начальной температурой 20°С, который содержит, % мас.: углерод - 80; влага - 10; кислород связанный - 5; водород связанный - 3; минеральный остаток - 2. От внешнего источника подводят 7,5 кВт тепловой энергии и проводят карбонизацию при температуре 650°С. Получают 14,4 м3/ч газа пиролиза, имеющего состав, % об.: Н2 - 59,4; СО - 13,4; Н2О - 12,8; СН4 - 8,4; CO2 - 5,8; N2 - 0,2. В зону газификации непрерывно пятью порциями вводят 25,9 м3/ч газовой смеси с мольным соотношением O2:СО2 как 0,9:1, которая содержит 3% об. N2. В зону газификации подводят 10,2 кВт тепловой энергии и ведут процесс при температуре 950-1000°С. Получают 51,9 м3/ч целевого газа, содержащего, % об.: СО - 97,7; N2 - 1,5; СО2 - 0,8. Твердый остаток процесса газификации в количестве 1,3 кг/ч содержит 54% мас. углерода.Example 1. In the drying zone continuously or in small portions serves 28.1 kg / h of charcoal with an initial temperature of 20 ° C, which contains,% wt .: carbon - 80; moisture - 10; bound oxygen - 5; hydrogen bound - 3; mineral residue - 2. 7.5 kW of thermal energy is supplied from an external source and carbonization is carried out at a temperature of 650 ° C. Obtain 14.4 m 3 / h of pyrolysis gas having a composition,% vol .: H 2 - 59.4; СО - 13.4; H 2 O - 12.8; CH 4 - 8.4; CO 2 - 5.8; N 2 - 0.2. 25.9 m 3 / h of a gas mixture with a molar ratio of O 2 : CO 2 as 0.9: 1, which contains 3% vol., Is continuously introduced into the gasification zone in five portions continuously. N 2 . 10.2 kW of thermal energy is fed into the gasification zone and the process is conducted at a temperature of 950-1000 ° C. Get 51.9 m 3 / h of the target gas containing,% vol .: CO - 97.7; N 2 - 1.5; СО 2 - 0.8. The solid residue of the gasification process in an amount of 1.3 kg / h contains 54% wt. carbon.
Пример 2. В зону сушки подают 25 кг/ч кокса с начальной температурой 20°С, который содержит, % мас.: углерод - 87,0; влага - 1,0; кислород связанный - 0,5; водород связанный - 0,5; сера связанная - 0,5; минеральный остаток - 10,5. От внешнего источника подводят 11,4 кВт тепловой энергии и прокаливают кокс при температуре 850°С. Получают 2,4 м3/ч пирогаза, который содержит, % об.: Н2 - 71,8; СО - 21,2; H2S - 4,1; СН4 - 1,5; H2O - 1,1; СО2 - 0,3. В зону газификации подводят 30 кВт тепловой энергии и тремя порциями по высоте слоя кокса вводят 26,2 м3/ч газовой смеси с мольным соотношением О2:СО2 как 0,5:1, которая содержит 3% об. N2. При температуре 1050-1100°С получают целевой газ в количестве 51 м3/ч, который содержит, % об.: СО - 98,2; N2 - 1,5; CO2 - 0,2. Образующийся при газификации кокса твердый остаток в количестве 6 кг/ч содержит 56% мас. углерода.Example 2. In the drying zone serves 25 kg / h of coke with an initial temperature of 20 ° C, which contains,% wt .: carbon - 87.0; moisture - 1.0; bound oxygen - 0.5; hydrogen bound - 0.5; sulfur bound - 0.5; mineral residue - 10.5. 11.4 kW of thermal energy is supplied from an external source and coke is calcined at a temperature of 850 ° C. Get 2.4 m 3 / h of pyrogas, which contains,% vol .: H 2 - 71.8; СО - 21.2; H 2 S - 4.1; CH 4 - 1.5; H 2 O - 1.1; СО 2 - 0.3. 30 kW of thermal energy are fed into the gasification zone and 26.2 m 3 / h of gas mixture with a molar ratio of O 2 : CO 2 of 0.5: 1, which contains 3% vol., Are introduced in three portions along the height of the coke layer. N 2 . At a temperature of 1050-1100 ° C, the target gas is obtained in an amount of 51 m 3 / h, which contains,% vol .: CO - 98.2; N 2 - 1.5; CO 2 0.2. The solid residue formed during gasification of coke in an amount of 6 kg / h contains 56% wt. carbon.
Пример 3. В зону сушки подают карбид кальция в количестве 42,5 кг/ч, который имеет состав, % мас.: СаС2 - 84,5; СаО - 8,3; С - 2,2; Са(ОН)2 - 1,0; сера связанная - 0,3; инертные вещества - 3,7. Карбид кальция нагревают до температуры 1000°С частью потока реакционного газа в количестве 43 м3/ч. Этот охлажденный газ (поток 5) газодутьевым устройством возвращают в среднюю часть зоны газификации (поток 7). В зону газификации двумя порциями по высоте слоя карбида кальция вводят 31,6 м3/ч газовой смеси с 0,8% об. N2 и мольным соотношением O2:CO2 как 0,2:1. При температуре 1100-1200°С в автотермическом режиме без подвода внешней тепловой энергии получают 51 м3/ч газа, имеющего состав, % об.: СО - 99,2; N2 - 0,5; H2S - 0,2; H2 - 0,1. Из этого потока H2S удаляют методом адсорбции. В результате газификации получают также 37,8 кг/ч твердого остатка, который содержит, % мас.: СаО - 90,7; (СаС2+С) - 5,1; инертные вещества - 4,2. Такой твердый остаток плавится только при температуре выше 1500°С.Example 3. In the drying zone serves calcium carbide in the amount of 42.5 kg / h, which has a composition,% wt .: CaC 2 - 84.5; CaO - 8.3; C is 2.2; Ca (OH) 2 - 1.0; sulfur bound - 0.3; inert substances - 3.7. Calcium carbide is heated to a temperature of 1000 ° C. with a portion of the reaction gas stream in an amount of 43 m 3 / h. This chilled gas (stream 5) by a gas blower is returned to the middle of the gasification zone (stream 7). 31.6 m 3 / h of a gas mixture with 0.8% vol. Are introduced into the gasification zone in two portions along the height of the calcium carbide layer. N 2 and a molar ratio of O 2 : CO 2 as 0.2: 1. At a temperature of 1100-1200 ° C in autothermal mode without supplying external thermal energy, 51 m 3 / h of gas is obtained having a composition,% vol .: CO - 99.2; N 2 - 0.5; H 2 S 0.2; H 2 - 0.1. H 2 S is removed from this stream by adsorption. As a result of gasification, 37.8 kg / h of solid residue is also obtained, which contains,% wt .: CaO - 90.7; (CaC 2 + C) - 5.1; inert substances - 4.2. Such a solid residue melts only at temperatures above 1500 ° C.
Рассмотренные примеры показывают, что газификация углеродсодержащего материала газовой смесью с мольным соотношением кислорода к двуокиси углерода от 0,2:1 до 0,9:1 и ее подача в углеродсодержащий материал несколькими порциями по высоте слоя с поддержанием температуры в пределах от 950 до 1200°С позволяет непрерывно производить монооксид углерода с содержанием основного вещества не менее 98% об.. При мольном соотношении кислорода к двуокиси углерода менее 0,9:1 газификация является эндотермическим процессом, необходимая температура поддерживается интенсивностью подвода тепловой энергии от внешнего источника. Это исключает возможность самопроизвольного разогрева углеродсодержащего материала выше температуры плавления минерального остатка, обеспечивает вывод минерального остатка в твердом, сыпучем состоянии и, в результате, повышает надежность непрерывного производства монооксида углерода.The considered examples show that gasification of a carbon-containing material with a gas mixture with a molar ratio of oxygen to carbon dioxide of 0.2: 1 to 0.9: 1 and its supply to the carbon-containing material in several portions along the height of the layer while maintaining the temperature in the range from 950 to 1200 C allows you to continuously produce carbon monoxide with a basic substance content of at least 98% vol. At a molar ratio of oxygen to carbon dioxide of less than 0.9: 1, gasification is an endothermic process, the required temperature is maintained tsya intensity of heat energy from an external source. This eliminates the possibility of spontaneous heating of the carbon-containing material above the melting temperature of the mineral residue, provides the conclusion of the mineral residue in a solid, loose state and, as a result, increases the reliability of the continuous production of carbon monoxide.
Получаемый СО предназначен для синтеза на установках с номинальной производительностью порядка 200 кг/ч фосгена, который для обеспечения безопасности необходимо сразу расходовать. Заявляемое изобретение позволяет плавно изменять поток получаемого СО и нарабатываемого фосгена, а при необходимости быстро остановить и затем запустить производственную цепочку, которая включает непрерывные процессы получения СО, производства и последующего использования фосгена.The resulting CO is intended for synthesis in plants with a nominal productivity of about 200 kg / h of phosgene, which must be consumed immediately to ensure safety. The claimed invention allows you to smoothly change the flow of the obtained CO and produced phosgene, and if necessary, quickly stop and then start the production chain, which includes continuous processes for the production of CO, production and subsequent use of phosgene.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010115556/05A RU2441837C2 (en) | 2010-04-19 | 2010-04-19 | Method of producing carbon monoxide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010115556/05A RU2441837C2 (en) | 2010-04-19 | 2010-04-19 | Method of producing carbon monoxide |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010115556A RU2010115556A (en) | 2011-10-27 |
| RU2441837C2 true RU2441837C2 (en) | 2012-02-10 |
Family
ID=44997752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010115556/05A RU2441837C2 (en) | 2010-04-19 | 2010-04-19 | Method of producing carbon monoxide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2441837C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2650171C2 (en) * | 2012-12-21 | 2018-04-09 | Басф Се | Parallel preparation of hydrogen, carbon monoxide and carbon-comprising product |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3635672A (en) * | 1969-03-25 | 1972-01-18 | Total Energy Corp | Method of gasifying carbonaceous materials to a carbon monoxide fuel gas product |
| US4272555A (en) * | 1979-09-21 | 1981-06-09 | Monsanto Company | Conversion of carbon-containing materials to carbon monoxide |
| US4564513A (en) * | 1983-11-11 | 1986-01-14 | Bayer Aktiengesellschaft | Process for the production of carbon monoxide |
| CN1303910A (en) * | 1999-07-02 | 2001-07-18 | 西北化工研究院 | Gasification process for reducing CO2 to prepare CO |
| US6565824B1 (en) * | 2000-10-16 | 2003-05-20 | Gene E. Lightner | Production of carbon monoxide from carbon dioxide and carbon |
| CN1597871A (en) * | 2004-02-18 | 2005-03-23 | 江苏大学 | Technical process for gasification of fluidized-bed CO gasifying furnace and apparatus thereof |
| RU2324647C1 (en) * | 2006-07-21 | 2008-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Ростхим" | Device for production of carbon monooxide from carbon materials |
| CN101381628A (en) * | 2008-10-30 | 2009-03-11 | 唐山科源环保技术装备有限公司 | Coal gasification method using oxygen-rich air, CO2 flue gas and steam as gasifying agents |
-
2010
- 2010-04-19 RU RU2010115556/05A patent/RU2441837C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3635672A (en) * | 1969-03-25 | 1972-01-18 | Total Energy Corp | Method of gasifying carbonaceous materials to a carbon monoxide fuel gas product |
| US4272555A (en) * | 1979-09-21 | 1981-06-09 | Monsanto Company | Conversion of carbon-containing materials to carbon monoxide |
| US4564513A (en) * | 1983-11-11 | 1986-01-14 | Bayer Aktiengesellschaft | Process for the production of carbon monoxide |
| CN1303910A (en) * | 1999-07-02 | 2001-07-18 | 西北化工研究院 | Gasification process for reducing CO2 to prepare CO |
| US6565824B1 (en) * | 2000-10-16 | 2003-05-20 | Gene E. Lightner | Production of carbon monoxide from carbon dioxide and carbon |
| CN1597871A (en) * | 2004-02-18 | 2005-03-23 | 江苏大学 | Technical process for gasification of fluidized-bed CO gasifying furnace and apparatus thereof |
| RU2324647C1 (en) * | 2006-07-21 | 2008-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Ростхим" | Device for production of carbon monooxide from carbon materials |
| CN101381628A (en) * | 2008-10-30 | 2009-03-11 | 唐山科源环保技术装备有限公司 | Coal gasification method using oxygen-rich air, CO2 flue gas and steam as gasifying agents |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА ИЗ УГЛЯ./Под ред. Ю. Фальбе. - М.: Химия, 1980, с.161, строки 15, 16, с.197, строка 15, с.225, строки 5-11 снизу. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2650171C2 (en) * | 2012-12-21 | 2018-04-09 | Басф Се | Parallel preparation of hydrogen, carbon monoxide and carbon-comprising product |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010115556A (en) | 2011-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102844410B (en) | Method and apparatus for processing carbonaceous feedstock into gasification gas | |
| ES2572620T3 (en) | Production of synthesis gas through controlled oxidation of biomass | |
| KR102189389B1 (en) | Process for utilizing blast furnace gases, associated gases and/or biogases | |
| Huang et al. | Synthesis gas production from biomass gasification using steam coupling with natural hematite as oxygen carrier | |
| RU2650171C2 (en) | Parallel preparation of hydrogen, carbon monoxide and carbon-comprising product | |
| RU2600650C2 (en) | Gas stream production | |
| RS52604B (en) | PROCEDURE AND DEVICE FOR TREATMENT OF EXHAUST GASES CONTAINING CO2 | |
| US20240425368A1 (en) | Process to conduct an ammonia cracking reaction in a fluidized bed reactor | |
| RU2441837C2 (en) | Method of producing carbon monoxide | |
| JP2015507031A (en) | Counterflow gasification method using synthesis gas as working medium | |
| US20210380417A1 (en) | Process and Device for Producing Hydrogen, Carbon Monoxide and a Carbon-Containing Product | |
| AU2021314836B2 (en) | Process to conduct an endothermic steam reforming reaction in a fluidized bed reactor | |
| JP5659532B2 (en) | Catalyst for reforming tar-containing gas, method for producing the same, and method for reforming tar-containing gas | |
| JP2005279361A (en) | Waste material treatment method | |
| JP6351429B2 (en) | Hydrogen gas production apparatus and hydrogen gas production method | |
| JP5659533B2 (en) | Catalyst for reforming tar-containing gas, method for producing the same, and method for reforming tar-containing gas | |
| JP5720107B2 (en) | Catalyst for reforming tar-containing gas, method for producing the same, and method for reforming tar-containing gas | |
| RU2630118C1 (en) | Method for processing of carbon-containing raw material in reactor with metal melt | |
| RU2781139C1 (en) | Method for producing hydrogen, carbon monoxide and a carbon-containing product | |
| JP6726700B2 (en) | Tar reforming apparatus and tar reforming method | |
| Mendiara et al. | Chemical looping reforming of generator gas | |
| WO2025073661A1 (en) | Process for preparing methanol from pyrolytic hydrogen | |
| HK1179644B (en) | Method and apparatus for processing of carbon-containing feed stock into gasification gas |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120420 |