156269. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagyfűtőértékű gázkeverékek előállítására
3 156269 4 A találmány nagyabb szénatomszámú szénhidrogének reformálásával metánban dús gáz előállítására szolgáló eljárásra vonatkozik, melyet — széndioxid lehetséges eltávolítása és adott esetben propánnal és/vagy butánnal való 5 dúsítás után — a fent említett kritériumokkal összhangban földgázhelyettesítőként használhatunk. Megemlítjük, hogy az eljárás feltételeinek a fent megállapított határ feletti hőmérsékletekre való módosításával szónhidrogének- -JQ bői és kisebb szénatomszámú alkanolokiból különböző célokat szolgáló szintézis gázokat vagy dúsított hidrogént nyerhetünk, főleg akkor, ha a reaktorban viszonylag kis túlnyomással dolgozunk. A hidrogén és szintézis gáz ilyen elő- 15 állítása túl van jelen találmány határain. Ismert, hogy szénhidrogének refanmálásával változó metántartalmú gázokat állíthatunk elő, melyek 4500—5000 kcal/Nim3 fűtőértékű városi géz előállításának kiindulási gázai lehetnek. Az 20 is ismert, hogy alaposabb reformálásslal hidrogénben és szénmonoxidban dús világítógázokat állíthatunk elő, melyeik a hidrogén vagy számos célra használható — melyek közül az ammónia-, a metanil- és az oxo-szintézist említhetjük 25 — szintézisgáz előállításának kiinduló anyagai. Ezen eljárások többségénél az alapelv az, hogy a szénhidrogéneket oxigéntartalmú gázzal reagáltatjuk, leggyakrabban vízgőzzel, de lőhet széndioxiddal is. Ezt a reakciót megfelelően ma- 30 gas hőmérsékleten és nagy nyomáson végezzük. A refortmálás termodinamikai egyensúlya elméletileg azt igéri, hogy a métán-tartalom és ennélfogva a fűtő'érták a növekvő nyomassál, 35 a reaktorban miért csökkenő kimenő hőmérséklettel és a csökkenő O : C aránnyal (oxigén : :szén, a reformálásria használt gázban, főleg vízgőzben levő oxigén és a reakcióikeverékben, t azaz a szénhidrogénekben és esetleg a széndi- 40 oxidban levő szón aránya) nő; és fordítva, a metäntartalom és ennélfogva a fűtőérték csökken a csökkenő nyomással, a reaktorban mért növekvő hőmérséklettel és a növekvő O : C aránnyal. 45 A találmány szerinti eljárás földgáz-ihelyettesítők előállítására különösen aTkalmias, mivel lehetővé teszi, hogy nagyobb szénatomszámú szénhidrogének reformálásánál a reaktorban a kimenő hőmérséklet 200 C°-ig süllyedjen (bár 50 előnyösen nem használunk 350 C°-nál alacsonyabb hőmérsékletet), az O : C arány pedig 0,8-ig-Ismeretes, hogy a reformáló eljárások nyersanyagai a nagyabb szénatamszáimú szénhiclro- 55 gének, különösen a benzinre vagy a könnyű párlatokra jellemző foinnpontlhatárú — kb. 40— 250 C° közötti — szénhidrogének, valamint a propán és bután. Ilyen és hasonló szénhidrogének rendkívül nagy mennyiségben és olyan 60 áron állnak rendelkezésre, hogy városi gázként használható, könnyen éghető gázokká való átalakításuk gazdaságilag jövedelmező, éppúgy mint csúcsterheléseknél földgázvezetékbe való adagolásuk. 65 Ismert, hogy a kérdéses típusú reformáló eljárásokban olyan katalizátorokat használunk, melyek aktív komponensei a periódusos rendszer VIII. csoportjaiba tartozó fémek vagy réz, ezek vegyületei és keverékei, és bár a leggyakrabban használt fém a nikkel, gyakran egy vagy több alkálifém és/vagy alkáliiföldfóm vegyülettel komlbináljuk. Az említett típusú nagyob szénatómszámú szénhidragének keverékeinek, például könnyűbenzineknek (az úgynevezett ,,naftá"-nak) a leírt módon vízgőzzel való reakciója a legismertebb eljárásokban a kis fűtőértékű úgynevezett „híg gáz"^t eredményezi, amely normál városi gázként csak nagyobb fűtőértékű gázzal való dúsítással használható, és amelyet a gyakorlatban nem lehet földgáz-íbelyettesítőlként használni. Így ha könnyűbenzint vízgőzzel normális, isimert feltételek között — azaz a hidragén és oxigén aránya, H : O = 2,87 és az oxigén és a szén aránya, O : C = 3,0 a betáplált gázkeverékben, a nyomás 20 atmoszféra, a reaktorban a kimenő hőmérséklet 800 C° — ismert katalizátor jelenlétében reagáltatják, egy tipikus esetben száraz állapotban a következő elemzési adatokkal jellemzett gázt kapják: 67,5% H2 , 13,5% CO, 12,5% C02 és 6,5% CH 4 . Ha ezt a gázt vízzel a szénmonoxid fő részének széndioxiddá és hidrogénné alakítására konvertálják, a gáz tipikusan a következő összetételű: 70,8% H2 , 2,2% CO, 21,2% C02 és 5,8% CH 4 , mely 2788 kcal/Nm3 égésnőnek felel meg, levegőre vonatkoztatott relatív fajsúlya 0,424. Ismert, hogy az eljárást alacsonyabb reakcióhőmérsékleten és nagyobb nyomáson végezve nagyabb, például egészen 4700 kcal/Nm3 -ig terjedő fűtőértékű termékgázt kapnak, az eljárás paraimiéterei: H : O arány = 3,18 O :C .arány =1,87 nyomás = 30,3 kg/cm2 kimenő hőmérséklet = 674 C°. Lényegesen alacsonyabb hőmérséklet esetén — ha a reaktorban a kimenő hőmérséklet 450 és 550 C° között van — ismert, hogy a katalizátor aktivitását és ennélfogva élettartamát nemcsak az aktív nikkel-tartalom határozza meg, hanem az alkálifém vegyületek jelenléte — melyek polimerizációs inhibitorok — is, mivel a szénihidrogének ebben a hőmérséklet-tartományban egyébként nem reagálnak tovább a katalizátor felületén vagy nem távoznak el erről a felületről elég gyorsan ahhoz, hagy a polimerizációt elkerüljük. Az ilyen alacsony hőmérsékletű eljárás katalizátorát előnyösen a nikkel- és alumíniumnsók vizes oldatát lúggal kezelve a nikkel- és alúmíniumjvegyületek együtt-lecsapásával készítik, melyet a csapadék mosása, szárítása, granulálása vagy tablettázása és végül a nikkel-vegyület fém nikkellé való redukálása követ. A granuláció folyamán kívánt esetben alkálifém vagy alkáliföldfém, oxidját, hidroxidját vagy karbonátját adják hozzá. 2
