[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2177022C1 - Natural gas-into-acetylene pyrolysis process involving electric arc energy - Google Patents

Natural gas-into-acetylene pyrolysis process involving electric arc energy Download PDF

Info

Publication number
RU2177022C1
RU2177022C1 RU2000122926A RU2000122926A RU2177022C1 RU 2177022 C1 RU2177022 C1 RU 2177022C1 RU 2000122926 A RU2000122926 A RU 2000122926A RU 2000122926 A RU2000122926 A RU 2000122926A RU 2177022 C1 RU2177022 C1 RU 2177022C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydrogen
natural gas
acetylene
electric arc
pyrolysis
Prior art date
Application number
RU2000122926A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.В. Добрышев
О.С. Мартынов
Г.Ф. Мурин
Д.И. Словецкий
Original Assignee
ООО Компания "Коста Классик"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ООО Компания "Коста Классик" filed Critical ООО Компания "Коста Классик"
Priority to RU2000122926A priority Critical patent/RU2177022C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2177022C1 publication Critical patent/RU2177022C1/en

Links

Landscapes

  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: industrial organic synthesis. SUBSTANCE: when performing electric-arc pyrolysis of natural gas at average temperature 1650 C, mixture of hydrogen with part of natural gas is fed at volume ratio (0.2-1):1 into anodic and cathodic parts of electric-arc heater, and the rest of raw material (70% of its total amount) is preheated to 600 C and fed into collision zone for heated anodic and cathodic flows at the reactor inlet, while maintaining total volume ratio of natural gas and hydrogen passed through reactor equal to or higher than 1.5:1. As hydrogen source, a part of tail hydrogen-containing gases can be used, which are formed after cleaning pyrolysis gases to remove carbon black, tars, acetylene homologues, and separation of acetylene from the latter. EFFECT: reduced power consumption, reduced carbon black formation, and prolonged continuous running of plasmotron and reactor. 2 cl, 2 ex

Description

Изобретение относится к процессам получения ацетилена из углеводородов С13 и природного газа с использованием электрической энергии.The invention relates to processes for producing acetylene from C 1 -C 3 hydrocarbons and natural gas using electrical energy.

Известны способы получения ацетилена пиролизом газообразных углеводородов C13 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).Known methods for producing acetylene by pyrolysis of gaseous hydrocarbons C 1 -C 3 energy of an electric arc, for example, electrocracking of natural gas, implemented on an industrial scale (in Germany, Romania, Russia) (Antonov V.N., Lapidus A.S. Production of acetylene. - M .: Chemistry, 1970, p. 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%).
The main disadvantages of electrocracking:
- significant soot formation (10-12 g / nm 3 );
- the formation of pyrocarbon on the walls, structural details and a small resource of the duration of the continuous operation of the electric arc heater-reactor;
- small resource of the electric arc device;
- low degree of conversion of raw materials into the target product (less than 45%).

Известны способы пиролиза углеводородов C13 энергией теплоносителя (водорода), нагретого в электрической дуге, - так называемый плазмохимический пиролиз.Known methods for the pyrolysis of hydrocarbons C 1 -C 3 energy coolant (hydrogen), heated in an electric arc, the so-called plasma-chemical pyrolysis.

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).These methods include the steps of heating hydrogen in an electric arc burning between the anode and cathode, supplying raw materials to a stream of heated hydrogen before entering the reactor, mixing it with a coolant, holding it at temperatures of 1500-1700 o C with the formation of acetylene and quenching the reaction products formed (Antonov V.N., Lapidus A.S. Acetylene Production. - M.: Chemistry, 1970, p. 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.
The main disadvantages of these methods are:
- the need for high-enthalpy heating of the coolant (up to 5-6 kW • h / m 3 H 2 ), which can be achieved with a thermal efficiency of an electric arc heater of not more than 70%;
- the required high purity of hydrogen (more than 99%), necessary to increase the resistance of the electrodes - the anode and cathode;
- a small resource of the duration of the operation of devices for implementing the specified method.

Целью изобретения является исключение указанных недостатков. The aim of the invention is to eliminate these disadvantages.

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.This is achieved by the fact that a mixture of hydrogen and part of the hydrocarbon feed is supplied to the near-cathode and anode parts of the arc at a volume ratio of the flow of hydrocarbons and hydrogen in the range from 0.2: 1 to 1: 1, preferably 0.43: 1. The rest of the feed, 70 % or more of the total flow rate is heated to a temperature above 600 o C and fed in a collision zone heated in an arc of the flows at the inlet of the reactor, maintaining the total ratio of the flow of hydrocarbons and hydrogen in the reactor equal to or more than 1.5: 1 at an average temperature of 1650 o C. Moreover, as a source Hydrogen is possible to use tail gas generated from the pyrolysis gases after their purification and isolation of these acetylene.

Пример 1. Example 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.35 nm 3 / h of hydrogen, 15 nm 3 / h of natural gas (hydrocarbon-hydrogen ratio of 0.43: 1) are supplied to the anode and cathode parts of the electric arc of the Y-type electric heater, and these streams are heated into the collision zone, located at an angle of 60-90 o relative to each other at the inlet of the reactor, natural gas is heated up to 650 o C in an amount of 75 nm 3 / h (total ratio: natural gas to hydrogen 1.5: 1). The electric power of the plasma torch is 400 kW. The specific energy consumption for heating and reaction is 2.3 kW • h / nm 3 of plasma-forming gas.

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.The yield of acetylene is 46 kg / h. The specific energy consumption was 8.7 kWh / kg acetylene. The total amount of pyrogas is 274 nm 3 / h, the amount of carbon black is 700 g / h, i.e. 2.6 g / nm 3 pyrogas.

Пример 2. Example 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.Instead of hydrogen, a portion of the tail gas of 35 nm 3 / h containing 92% hydrogen, 4% hydrocarbons, 1.5% nitrogen and 2.5% is fed to the anode and cathode parts of the electric arc of the heater of the same type as in example 1 carbon monoxide, as well as 13 nm 3 / h of natural gas. The remaining parameters, the yield of acetylene and specific energy consumption are the same as in example 1. The operation of the plasma torch is stable.

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.When the mixture is supplied to the electrode regions with a ratio of hydrocarbon to hydrogen consumption of less than 0.2: 1, the stability of the electric arc heater is violated, and when the ratio is more than 1: 1, the amount of soot increases to 8 g / nm 3 and the specific energy consumption for producing acetylene is up to 9, 5 kW • h / kg.

Claims (2)

1. Способ пиролиза природного газа в ацетилен энергией электрической дуги, включающий стадии нагрева потока теплоносителя в электродуговом плазмотроне, подачи природного газа в поток теплоносителя, их смешение, последующего пиролиза природного газа при средней температуре 1650oС и закалки образовавшихся продуктов конверсии, отличающийся тем, что часть природного газа в смеси с водородом подают непосредственно в прианодную и прикатодную части дуги в объемном соотношении сырья и водорода, равном (0,2 - 1) : 1, предпочтительно 0,43 : 1, а остальную часть сырья, равную или более 70% от общего расхода, подогревают до температуры выше 600oС и подают спутно в зону столкновения потоков, нагретых в прианодной и прикатодной частях дуги, поддерживая общее соотношение расходов сырья к водороду, равное или большее 1,5 : 1.1. The method of pyrolysis of natural gas in acetylene by the energy of an electric arc, including the steps of heating the coolant stream in an electric arc plasma torch, supplying natural gas to a coolant stream, mixing them, subsequent pyrolysis of natural gas at an average temperature of 1650 o C and hardening of the resulting conversion products, characterized in that part of the natural gas mixed with hydrogen is fed directly to the anode and cathode parts of the arc in a volume ratio of raw materials and hydrogen equal to (0.2 - 1): 1, preferably 0.43: 1, and the rest a portion of the feedstock, equal to or more than 70% of the total flow rate, is heated to a temperature above 600 o C and fed in a collision zone to the flows heated in the anode and cathode parts of the arc, maintaining a total ratio of the feedstock to hydrogen equal to or greater than 1.5: 1. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве источника водорода используют водородсодержащие хвостовые газы, образовавшиеся из газов пиролиза после их очистки и выделения ацетилена. 2. The method according to claim 1, characterized in that a hydrogen-containing tail gas generated from pyrolysis gases after purification and acetylene evolution is used as a hydrogen source.
RU2000122926A 2000-09-05 2000-09-05 Natural gas-into-acetylene pyrolysis process involving electric arc energy RU2177022C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000122926A RU2177022C1 (en) 2000-09-05 2000-09-05 Natural gas-into-acetylene pyrolysis process involving electric arc energy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000122926A RU2177022C1 (en) 2000-09-05 2000-09-05 Natural gas-into-acetylene pyrolysis process involving electric arc energy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2177022C1 true RU2177022C1 (en) 2001-12-20

Family

ID=20239718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000122926A RU2177022C1 (en) 2000-09-05 2000-09-05 Natural gas-into-acetylene pyrolysis process involving electric arc energy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2177022C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2505586C2 (en) * 2012-01-10 2014-01-27 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Light-duty plant for disposal of resources of small natural gas fields

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АНТОНОВ В.Н., ЛАПИДУС А.С. Производство ацетилена. - М.: Химия, 1970, с.147-152. *
ГРИНЕНКО Б.С., ЗЕЛИЗНЫЙ А.М. Производство ацетилена из природного газа. - Киев: ГОСТЕХИЗДАТ, 1963, с.137-149. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2505586C2 (en) * 2012-01-10 2014-01-27 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Light-duty plant for disposal of resources of small natural gas fields

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7399903B2 (en) carbon black generation system
Cormier et al. Syngas production via methane steam reforming with oxygen: plasma reactors versus chemical reactors
JP2711368B2 (en) Decomposition method of hydrocarbon
ES2356889T3 (en) PROCEDURE FOR DIRECT PIRÓLISIS DE METANO.
Yan et al. Experimental study on coal pyrolysis to acetylene in thermal plasma reactors
JPS60500625A (en) Electric arc conversion method and device
BG63263B1 (en) Heat treatment of carbon materials
JP2893485B2 (en) Electrode wear in plasma torch
Delikonstantis et al. Low-carbon footprint chemical manufacturing using plasma technology
KR20030065483A (en) Conversion of methane and hydrogen sulfide in non-thermal silent and pulsed corona discharge reactors
US3328276A (en) Method for the production of a direct current arc plasma beam suitable for cracking reactions
RU2349545C2 (en) Device for producing technical carbon and hydrogen
CN111278533A (en) Plasma reaction apparatus and method for decomposing hydrogen sulfide
RU2177022C1 (en) Natural gas-into-acetylene pyrolysis process involving electric arc energy
RU2414418C2 (en) Method of producing hydrogen and carbon nanofibres from hydrocarbon gas
RU2320534C1 (en) Chlorine production process
CN103333044B (en) A kind of method of rotary arc plasma pyrolysis industrial by-product gas generation acetylene
JP2001081476A (en) Process and apparatus for conversion of hydrocarbon composition
US11325829B2 (en) Process and apparatus for decomposing a hydrocarbon fuel
CN106866344B (en) Cyclic treatment method for hydrocarbons in asphaltene thermal plasma cracking gas
RU2075432C1 (en) Method of generating synthesis gas
RU106616U1 (en) PLANT FOR PRODUCING A HIGH-CALORNY PLASMOGAS FROM CARBON-CONTAINING WATER-ORGANIC ULTRA-DISPERSION SYSTEMS
RU2803529C1 (en) Method for producing hydrogen and carbon black from natural gas
JP7482164B2 (en) Direct cracking of hydrocarbons
US3236906A (en) Process for preparing acetylene using atomic hydrogen to heat the reaction