Реактор для автотермической конверсии углеводородного газа Советский патент 1985 года по МПК B01J8/00 

Изобретение относится к аппаратам для проведения каталитической конверсии углеводородов и может быть использовано при термической обработке изделий в контролируемой атмосфере и при восстановлеНИИ металлов.

Известно устройство для термокаталитической очистки отходящих газов содержащее корпус, топо-аую камеру со струйной горелкой, ДОЖИ ательную камеру, смесительное устройство и теплообменник. В кольцевом пространстве между горелкой и перегородкой установлена концентричная перегородка и многолепестковый клапан 1.

Однако данное устройство неприменимо для осуществления процесса автотермической каталитической конверсии углеводородного газа с воздухом, так как предназначено для термокаталитической очистки отходящих газов.

Известен также реактор для автотермической каталитической конверсии природного газа с воздухом, который состоит из узла горения, узла смещения и узла катализа. Эти узлы размещены вдоль общей вертикальной оси, образуют общий осевой канал для прохода газов и заключены в общий герметичный футерованный корпус. Узел горения пре -ставляет собой камеру горения, образованную футеровкой корпуса. На входе в камеру установлен прикрепленный к торцу корпуса двухпроводный смеситель с патрубками ввода первичного газа и первичного воздуха. Узел смешения и узел катализа представляют собой соответственно камеры смешения и катализа, образованные футеровкой корпуса. Между камерами горения и смещения размещен узел ввода вторичного воздуха, состоящий из входного патрубка, коллектора и радиальных каналов в футеровке. Между камерами смешения и катализа размещен узел ввода вторичного газа, состоящий из входного патрубка, коллектора и радиальных каналов в футеровке 2.

Недостатком известного устройства являются повыщенные потери тепла и вследствие этого пониженная степень конверсии и пониженный выход целевого продукта (СО-гНг).

Целью изобретения является повышение выхода восстановителей путем снижения по терь тепла и увеличения полноты конверсии.

Поставленная цель достигается тем, что в реакторе для автотермической конверсии углеводородного газа, имеющем корпус, камеру горения, камеру катализа, патрубки для подачи воздуха и первичного газа вывода конвертированного газа и ввода вторичного газа, камера горения расположена над камерой катализа и выполнена в виде конического перфорированного стабилизатора, соединенного узким концом с патрубком для подачи первичного газа, снабженного сопловой насадкой, и цилиндрического перфорированного рассекателя, соединенного с щирокой частью стабилизатора и установленного концентрично относительно корпуса, при этом патрубок для подачи воздуха присоединен к верхней части корпуса выше стабилизатора, а ввод вторичного газа расположен между камерой горения и камерой катализа.

На чертеже изображен реактор, продольный разрез.

Реактор содержит камеру горения и камеру катализа, соединенные одна с другой герметично. Камера горения расположена в верхней части реактора и содержит нефутерованный цилиндрический корпус 1, к которому присоединен патрубок 2 для подачи воздуха, патрубок 3 для подачи первичного газа, снабженный сопловой насадкой 4, к которой присоединен узкой частью стабилизатор 5, выполненный в виде перфорированного конуса, и рассекатель 6, выполненный в виде перфорированного цилиндра и установленный концентрчно относительно корпуса 1. Между стабилизатором 5 и верхним торцом корпуса 1 расположен патрубок 2. Рассекатель 6 присоединен к широкой части стабилизатора 5 и образует вместе с ним камеру горения.

Камера катализа размещена в нижней части реактора и содержит футерованный корпус 7 с патрубком 8 для вывода конвертированного газа, присоединенным к его нижней части. В днище корпуса закреплен герметизированный патрубок 9 для выгрузки катализатора. Камера катализа расположена по ходу газов после камеры горения. Между ними размещен ввод вторичного газа, содержащий корпус 10 с патрубком 11 для ввода вторичного газа и радиальные каналы 12 для прохода вторичного газа. Кольцевое пространство между корпусом 10 и футеровкой является коллектором вторичного газа.

Реактор работает следующим образом.

Первичный углеводородный газ через патрубок 3 и сопловую насадку 4 вводят в камеру горения, а общий поток воздуха через патрубок 2 вводят в верхнюю часть корпуса 1, откуда через отверстия стабилизатора 5, а также через кольцевой зазор и отверстия в рассекателе 6 он поступает в камеру горения рассредоточенным потоком, обеспечивая по ходу газов вдоль оси плавное изменение коэффициента расхода воздуха и смещение избь1точного воздуха с продуктами полного сгорания первичного газа при ос 3,0-5,0.

Вторичный газ через патрубок 11, коллектор и радиальные каналы 12 вводят в поток нагретого газа, входящего в камеру горения.

Поток реагирующих газов после смешения поступает в камеру катализа, где происходит неполное окисление вторичного угле водородного газа кислородом воздуха и продуктами полного горения - двуокисью угл,ерода и водяным паром - до образования целевого продукта (смеси СО и Н с примесями СОг, , СН, остальное - азот), который через, патрубки 8 отводят к потребителю.

Применение предлагаемого реактора уменьшает вероятность сажеобразования на

катализаторе, так как плавное повышение коэффициент избытка воздуха в камере сгорения исключает проскок горячих продуктов сгорания к месту ввода вторичного газа, что может иметь место в известном 2. При этом увеличивается срок службы катализатора и выход СО + НдПрименение предлагаемого реактора существенно упрощает систему автоматики, так как для стабилизации параметров требуется всего один регулятор соотношения воздух - газ вместо 2-3.

РЕАКТОР ДЛЯ АВТОТЕРМИЧЕСКОЙ КОНВЕРСИИ УГЛЕВОДОРОДНОГО ГАЗА, имеющий корпус, камеру горения, камеру катализа, патрубки для подачи воздуха и первичного газа, вывода конвертированного газа и ввода вторичного газа, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода восстановителей путем снижения потерь тепла и увеличения полноты конверсии, камера горения расположена над камерой катализа и выполнена в вИде конического перфорированного стабилизатора, соединенного узким концом с патрубком для подачи первичного газа, снабженного сопловой насадкой, и цилиндрического перфорированного рассекателя, соединенного с широкой частью стабилизатора и установленного концентрично относительно корпуса, при этом патрубок для подачи воздуха присоединен к верхней части корпуса выше стабилизатора, а ввод вторичного газа расS положен между камерой горения и камерой (Л катализа. О5 1C 4 о: