165510. lajstromszámú szabadalom • Eljárás hidrogénben dús gázok előállítására könnyű szénhidrogénekből, előnyösen nitrogénben dús földgázból

3 165510 4 szos módon egy égő segítségével kell bevinni, másrészt a termékgázban és a füstgázban nagy mennyiségben jelenlevő kihasználható hőmennyiség főtömegében csak hulladék gőz előállítására hasznosítható, igy az előállitott gőzfelesleg célszerű hasznosítása válik szükségessé. Ehhez járul még az, hogy a fűtési szakaszt tulajdonképpen veszteségidőként kell számításba venni, továbbá fütőszakaszban képződő füstgázok nem kívánt módon a vasmassza oxidációját okozzák. Az egyenáramú elv alkalmazása eset éri a vasmasszában a reakció lefutás szempontjából hátrányos körülmények alakulnak ki. Az oxidációs szakaszban a vízgőz által közvetlenül átáramoltatott vasmassza rétegek előnyösen oxidálódnak, mivel a következő rétegekben a hidrogén parciális nyomása növekszik és a maradék szénhidrogén további elbontását ez kedvezőtlenül befolyásolja. Analóg módon alakulnak a viszonyoka következő redukciós szakaszban is. A vasmassza előzőleg nagymértékben oxidálódott értegeinek megy végbe most elsősorban a redukciója, mivel ott a redukciós gázban legmagasabb a hidrogén és szénmonoxid koncentrációja és a következő rétegeken való átáramolás során ez fokozatosan csökken. Ezáltal a vasmassza egyenetlenül vesz részt a redukcióban, ennek pedig kedvezőtlen kihatása van az élettartamra és a konverziós fokra. Az ellenáramú elv alkalmazása esetén ugyan az egyenáramú elv előbb felsorolt hátrányai elkerülhetők, ezzel szemben azonban a képződő gázok hasznosítható hőt art almának felhasználása jelentős berendezésigényt támaszt. Mindkét esetben a felhasználható hőmennyiség hasznosítása a folyamat önfenntartó lefolytatása érdekében nem kielégítő módon oldható meg. Emiatt a termikus hatásfok az előállitott termékgáz mennyiségére számítva alacsony. A találmány célkitűzése a vasmasszában végbemenő reakciőfolyamat tökéletesítése az egyenáramú eljáráshoz képest, ezzel egyidejűleg a képződő hasznosítható hőmennyiség maximális felhasználása a tulajdonképpeni reakciőfolyamatban az ismert egyenáramú eljárásokhoz képest tökéletesebb módon, hogy a specifikus termékgáz-teljesitmény megnövelhető, a specifikus hőenergia ráfordítás pedig csökkenthető legyen. A kitűzött feladat a találmány szerint tehát a vas-vizgőz-eljárási elvnek a szénhidrogének termikus-katalitikus hasítási elvével való kombinációján alapuló uj eljárás kidolgozása abból a célból, hogy az egyenáramú és az ellenáramú eljárás specifikus hátrányai messzemenő módon kiküszöbölhetők legyenek. Ehhez az szUkséges, hogy a vasmasszában végbemenő reakciőfolyamatot az egyensúlyi körülmények figyelembevételével optimális módon alakitsuk ki és ezzel egyidejűleg mind az oxidációs, mind a redukciós szakaszokban képződő gázmennyiségekben levő hasznos hőmennyiségeket a szUkséges vizgőz előállításán kivül a folyamat hőegyensúlyának fenntartása érdekében hasznosítsuk. A találmány szerint a redukciós szakaszt két részszakaszra osztjuk fel. Az előző oxidációs szakaszban oxidálódott vasmasszát egymást követően mindkét irányban a berendezésben előállitott redukciós gázzal átáramoltatjuk. Ezáltal válik lehetővé a vasmasszán belüli rétegződésből eredő redukciós fokozatokat kiegyenlíteni és a redukciós gázok kihasználását az egyenáramú eljáráshoz képest ja-5 vitani. Ez kényszerűen egyUtt jár az oxidációs fázisban képződött vizgőz messzemenő elbomlásával. Ez feltételezi azt, hogy a vasmasszát mindkét áramlási irányban egy hasító katalizátor előtéttel kell ellátni a redukciós gázok előállítására, amely 10 katalizátor az áramlási arányok megváltozásakora redukciós maradékgázok katalitikus elégetésére szolgál. A vasmasszával egyenáramú áramlási irányban utánkapcsolt hasitó katalizátor ezenkívül a termikus-katalitikus bontás oxidációs szakasza 15 közben, a könnyű szénhidrogének elbontásánál a vizgőz fölösleg hasznosítására alkalmazható. A találmány kivitelezésére alkalmas berendezés ennek következtében, az elrendezés sorrendjében a következő részekből áll: hőcserélő és/vagy 20 regenerátor, hasító katalizátor, a redukciós maradékgázok katalitikus elégetésére alkalmas keverőkamra, vasmassza, a redukciós maradékgázok katalitikus elégetésére alkalmas keverőkamra, hasitó katalizátor, végül regenerátor és/vagyhőki-25 cserélő. A találmány műszaki és műszaki-gazdasági előnyei abban foglalhatók össze, hogy a vasmaszszában a redukciós szakasz közben kedvezően végbemenő reakciófolyamattal a redukciós gázok csak-30 nem teljes mértékű átalakítása, az oxidációs szakasz közben pedig a vizgőz csaknem teljes mértékű elbomlása következik be. Ennek az a következménye, hogy az időegységre számított hidrogén kihozatal a bevitt vasmasszát tekintve az egyenáramú 35 elv alapján elérhető értékhez képest javul és megközelíti az ellenáramú elvvel elérhető előnyöket. Ezenkívül lehetségessé válik a redukciós gáz előállításánál felszabaduló reakcióhő-mennyiség hasznosításával és a redukciós maradékgázok kata-40 lítikus elégetésével mindkét irányban a teljes eljárás hőháztartását ugy összehangolni, hogy egy pótlólagosan beiktatandó szakaszos fűtés kiküszöbölhető. Ezzel elkerülhetők az ismert eljárásoknál fellépő vesztes ég id ők, ez pedig tovább növeli ab-45 szolút mértékben a termékgáz előállítását. A bevitt nyersanyag fajlagos szükségletének csökkentésével a termékgáz kihozatalra számítva megjavítható az eljárás termikus hatásfoka. A találmányt közelebbről az alábbi kiviteli pél-50 dában ismertetjük: Az ábrán vázlatosan feltüntetett berendezést először a hideg állapotból az 1 égővel az eljárási hőmérsékletre emeljük. Ezután a 13 bekötésen bevezetett nitrogénben dus földgáz és a 2 bekötésen bevezetett, valamint a 3 regenerátorban előmelegített levegő keverékét a 4 hasitó katalizátor fölött reagáltatjuk. A képződött szénmonoxid- és hidrogén-tartalmú redukciós gáz redukálja az 5 vasmasszát. A vasmasszából kilépő maradékgázt levegő hozzákeverése után, amelyet a 12 bekötésen keresztül vezetünk a folyamatba, a 12 keverő kamrában a (• hasitó katalizátor segítségével katalitikusan elégetjük. A forró égésgázokat a 7 hulladékhő kazánban gőz előállítására hasznosítjuk és az égésgázok a 8 füstgáz kilépésen távoznak a beren-2