УСТРОЙСТВО КОНВЕРСИИ ОКИСИ УГЛЕРОДА
CARBON MONOXIDE CONVERSION DEVICE

Изобретение относится к устройствам для паровой конверсии окиси углерода и может быть использовано, например, при получении водорода в химической промышленности.
Известна установка для производства водорода методом паровой каталитической конверсии легких углеводородов [Альбом технологических схем процессов переработки нефти и газа. Под ред. Б.И. Бондаренко. М.: РГУ, 2003, с. 60], включающая, в том числе, устройство конверсии окиси углерода в составе котла-утилизатора, двух адиабатических каталитических реакторов с котлом-утилизатором, расположенным между ними.
Недостатком известного устройства является низкая глубина конверсии окиси углерода вследствие неоптимального профиля температур в реакторах из-за отсутствия узлов для отведения тепла реакции из реактора.
Наиболее близок по технической сущности к заявляемому изобретению способ получения водорода из углеводородного сырья [RU 2394754, опубл. 20.07.2010, МПК С01В 3/34, С01В 3/12], осуществляемый на установке, которая включает, в том числе, устройство конверсии окиси углерода, оснащенное линиями ввода синтез-газа и вывода водородсодержащего газа, состоящее из парового котла-утилизатора (охладителя) и охлаждаемого каталитического реактора паровой конверсии окиси углерода (конвертора), размещенных на линии подачи синтез-газа.
Основным недостатком данного устройства является невозможность получения водородсодержащего газа высокого давления из-за низкой относительной влажности синтез-газа в этих условиях, приводящей к невозможности обеспечить требующееся соотношение воды и окиси углерода в синтез-газе при температуре процесса конверсии.
Задача изобретения - получение водородсодержащего газа высокого давления.
Техническим результатом является повышение давления водородсодержащего газа за счет использования в качестве конвертора нескольких охлаждаемых каталитических реакторов, между которыми расположены сатураторы, соединенные с линией вывода водного конденсата, что позволяет восполнять химический расход воды при конверсии окиси углерода независимо от давления процесса.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве конверсии окиси углерода, состоящем из охладителя и конвертора, размещенных на линии подачи синтез-газа, оснащенном линиями ввода синтез-газа и вывода водородсодержащего газа, особенностью является то, что в качестве охладителя используют охладитель-сепаратор, оснащенный линией вывода водного конденсата, а в качестве конвертора используют несколько охлаждаемых каталитических реакторов, между которыми на линиях подачи частично конвертированного газа, соединяющих реакторы, расположены сатураторы, соединенные с линией вывода водного конденсата и с линией подачи смеси части синтез-газа и части водного конденсата.
В качестве охладителя-сепаратора может быть использован, например, дефлегматор, оснащенный охлаждаемым тепломассообменным блоком. В качестве сатуратора могут быть использованы сатураторы, например, пленочного или барботажного типов, известные из уровня техники. При необходимости отдельные аппараты могут быть объединены в один многофункциональный аппарат.
Расположение на линиях подачи частично конвертированного газа, соединяющих реакторы, сатураторов, соединенных с линией вывода водного конденсата и с линией подачи смеси части синтез-газа и части водного конденсата, позволяет вести процесс конверсии при пониженной температуре и повышенном давлении путем регулирования температуры и содержания паров воды в частично конвертированном газе, поступающем во второй и последующие реакторы, что обеспечивает и глубокую конверсию окиси углерода, и высокое давление водородсодержащего газа.
Предлагаемое устройство конверсии окиси углерода (чертеж) включает охладитель-сепаратор 1, несколько охлаждаемых реакторов каталитической конверсии окиси углерода (условно показано три реактора 2-4), сатураторы 5 и 6, расположенные между реакторами, линии подачи синтез-газа 7, вывода водородсодержащего газа 8, а также технологические линии 9-17.
Синтез-газ, поступающий в устройство по линии 7, например, из конвертора углеводородного сырья, разделяют на две части, большую часть по линии 9 подают в нижнюю часть охладителя-сепаратора 1, выполненного, например, в виде дефлегматора, где охлаждают, например, подготовленной водой, полученный охлажденный и осушенный синтез-газ по линии 10 подают в реактор 2, где происходит конверсия окиси углерода в двуокись с образованием водорода. Полученный частично конвертированной газ по линии 11 направляют для увлажнения в сатуратор 5, в который из низа охладителя-сепаратора 1 по линии 12 подают часть водного конденсата, а для регулирования температуры по линии 13 направляют смесь, полученную из части водного конденсата и части синтез-газа, подаваемых по линиям 14 и 15 соответственно. Увлажненный, подогретый до температуры конверсии частично конвертированной газ из сатуратора 5 подают в реактор 3. Далее процесс повторяется аналогично в сатураторе 6 и реакторе 4. Из последнего реактора по линии 8 выводят водородсодержащий газ высокого давления. При необходимости балансовое количество водного конденсата или подают по линии 16 в линию 9, или выводят по линии 17 из линии 12 (показано пунктиром).
Таким образом, предлагаемое устройство конверсии окиси углерода позволяет получить водородсодержащий газ высокого давления и может быть использовано в промышленности.