Изобретение относится к устройству для производства синтез-газа при повышенном давлении из углеводородов, в частности природного газа, лигроина и/или нефтепереработки, в части каталитического эндотермического риформинга.
Целью изобретения является повышение надежности и возможности регулирования состава получаемого син- тез-газа.
На фиг.1 изображен реактор с подвешенными трубами для риформинга, разрез; на фиг.2 - реактор со стоящими трубами для риЛорминга, разрез; на фиг.З - сечение А-А на фиг.1 и 2; на фиг.4 - сме сительная зона с установленными под углом подводящими
устройствами; на фиг.5 - подводящее устройство , разрез.
Реактор содержит корпус 1, включающий зону риформинга и зоны окисления и смешения. В зоне риформинга размещены трубы 2, заполненные катализатором, в нижней части которых, в зоне окисления и смешения, установлены сопла 3. Корпус 1 снабжен входной камерой 4, включающей входящий патрубок 5, а также подводящими , устройствами 6, размещенными в зоне окисления и смешения для подвода окислителя, углеводородов и пара.
Шаг, диаметр и расположение сопел 3 имеют большое значение для требующегося расстояния плоскости сопел от плоскости подводящих устройств 6.
Јь
vj
оо со со ел
См
Скорость выхода, диаметр сопел и расположение подводящих устройств 6 вместе с соотношением диаметра в све- ту смесительной зоны и диаметра окружности, огибающей вокруг,труб 2 для риформинга, обеспечивают существование потока, обозначенного стрелками. Достаточная протяженность смесительной зоны в осевом направлении является предпосылкой необходимого времени нахождения реагирующего газа в этой зоне.
Устройство работает следующим образом.
Через входной патрубок 5 поступает первое частичное количество углеводородов, перемешанных с паром, во входную камеру 4 и распределяется по заполненным катализатором трубам 2 для риформинга. Смесь протекает через эти трубы с поглощением тепла и превращением согласно реакции каталитического парового риформинга. Риформированный газ, получившийся в результате частичной реакции, течет с большой скоростью из сопел 3 в смесительную камеру.
Введенные через подводящие устройства 6 среды, такие как окислитель, углеводороды, могут дополнительно содержать пар, реагируют как между собой, так и с газами окружающей среды.
Направление, скорость и масса введенных сред создают в смесительной зоне вихревой поток с вертикальной осью и с зоной пониженного давления в его центре. Определенное расположение создающих вихревой поток подводящих устройств 6 к соплам 3 обеспечивает то, что риформированный газ шлюзуется из сопел 3 в нижнюю часть смесительной камеры, а также то, что риЛормированннй и окислительный газы при непрерывном перемешивании и реакции внутри вытекают по спирали, вблизи от дна смесительной камеры, отклоняются и по спирали текут обратно к направлении снабженной трубами части реактора для того, чтобы в виде синтезггаза из кольцевого пространства 7, образованного стенкой реактора и секцией труб для риформинга, войти в основном радиально вверх в секцию труб.
Кольцевое пространство 7, сужающееся В зоне не снабженных оболочкой частей 8 труб 2 для риформинга обес0
5
0
5
0
5
0
5
0
5
печивает то, что газы могут втекать в названную форму без препятствий со стороны газов, выходящих из сопел 3. В этой зоне синтез-газ отдает свое тепло трубам 2 для риформинга в основном за счет излучения. После вхождения в трубы-оболочки 9 теплопередача к трубам для риформинга является конвективной. Кольцевые зазоры между трубами-оболочками 9 и трубами 2 для риформинга выбираются такими, что синтез-газ охлаждается за достаточно короткое время. Установленные при этом скорости потока обеспечивают очень хорошую теплопере- дачу к трубам 2 для риформинга.
Синтез-газ, по возможности сильно охлажденный, покидает устройство через штуцер 10. Кольцевые зазоры устанавливаются и фиксируются с помощью распорных элементов 11, таких, например, как спирали, осепараллель- ные шины, провода или кулачки. Для того, чтобы добиться по возможности равномерного распределения синтез- газа по всем кольцевым зазорам, трубы 2 для риформинга снаружи и трубы-оболочки 9 внутри, преимущественно в зоне кольцевых зазоров,обработаны. Распорные элементы 11 позволяют различное расширение трубы-оболочки 9 и трубы 2 для риформинга Они позволяют далее трубам для риформинга по отдельности или всем вместе удаляться после открытия фланца 12 из труб-оболочек и вставляться в них соответственно.
Между собой трубы-оболочки имеют опору друг относительно друга по меньшей Мере в одной плоскости. Опоры 13 позволяют каждой трубе индивидуально растягиваться.
Трубы-оболочки 9 на одной стороне открыты в сторону части парциального окисления, соответственно смесительной камеры и на другой стороне открыты в сторону выпускной камеры 14. Это обеспечивает разгрузку от давления разделительной плиты 15. Разделительная стенка 16 является основанием труб 2 для риформинга.
Из-за высоких температур в обеих частях реактора они снабжены надлежащей огнеупорной футеровкой 17.
Обращенная к горячему газу сторо- ,на футеровки, вследствие восстанавливающей атмосферы газов, должна быть технически свободна от SiOj.
Для того, чтобы защищить оболочку высокого давления в аварийном случае от высоких температур, устройство может снабжаться водяной рубашкой или установкой Шпренклера.
Устройство с камерой окисления и смешения, находящейся внизу, и с
подвешенными трубами 2 для риформинга (фиг.1), после установления катали- заторных решеток на входе труб для риформинга, может устанавливаться и эксплуатироваться в обратном положении.
Первое частичное количество углеводородов, смешанных с паром, подается через входной патрубок 5 во входную камеру 4 и распределяется по заполненным катализатором трубам 2 Гфиг.2). Смесь течет через эти трубы с поглощением тепла и превращением, согласно реакции каталитического парового риформинга, частичной реакции. Газ, получающийся в результате частичной реакции, течет с высокой скоростью из сопел 3 в смесительную камеру. Выходная скорость, а также шаг, диаметр и расположение сопел 3 имеют большое значение для требующегося расстояния плоскости сопел 3 от плоскости подводящих устройств 6. Скорости истечения, диаметр сопел и расположение подводящих устройств 6 совместно с соотношением диаметра в свету смесительной камеры и диаметра огибающей окружности вокруг труб 2 для риформинга обеспечив ают существование (обозначенного стрелками) потока. Достаточная протяженность смесительной зоны в осевом направлении обеспечивает необходимое время для нахождения реагирующих газов в этой зоне.
Введенные через подводящие устройства 6 среды окислитель и углеводороды могут содержать пар, реагируют как между собой, так и с газами окружающей среды.
Направление, скорость и масса введенных сред создают в смесительной камере вихревой поток с вертикалы ной осью и с зоной пониженного давления в его центре. Определенное распо- ,ложение создающих вихревой поток подводящих устройств 6 к соплам 3 обеспечивает то, что газы из сопел 3 шлюзуются в основном через Центр вихревого потока в нижнюю часть смесительной камеры при непрерывном пере
- 4789956
мешивании и реакции, текут по спирали обратно вблизи от периферии смесительной камеры в направлении части реактора, снабженной трубами, для того, чтобы поступить в кольцевое пространство 7, ограниченное стенкой реактора и секцией труб для риформинга и заполненное катализатором, а также пройти через слой катализатора.
15
20
30
10
Катализатор создает приближение к равновесию метана, благодаря чему остаточное содержание метана в газе уменьшается еще больше. Кроме тепла, потребляемого для этой реакции, газ передает тепло к расположенным в слое катализатора трубам 2 для риформинга. Теплоотдача к трубам 2 для риформинга в этой зоне может согласовываться с требованиями реакции, например, за счет внутренней или внешней изоляции и/или уменьшения диаметра труб соответственно за счет надлежащего вы- 25 бора шага труб для риформинга, за счет размера первого кольцевого пространства 7 и/или выбранного объема катализатора. Газ, покидающий слой катализатора в кольцевом пространстве с высокой температурой, протекает через насыпную массу некаталитических частиц, например, наполнительных частиц 18 при дальнейшей отдаче заметного количества тепла трубам 2. Он входит в виде охлажденного готового газа через стенку 19 с отверстиями в выпускную камеру 14 и выходит оттуда через штуцер 10.
За счет выбора надлежащих по форме и материалу наполнительных частиц может достигаться как желаемая теплопередача, так и желаемая скорость охлаждения. Следующими возможными средствами для достижения этих целей являются выбор шага труб, использование больших тел вытеснения или применения поверхностей увеличенных труб 2.
Слой катализатора в кольцевом пространстве 7 лежит на наполнительных частицах 18, их несет на себе стенка 19 с отверстиями, которая опирается на трубы 2 риформинга. Можно также расположить эту опору непосредственно на разделительной стенке 16 или на стенке реактора. Трубы 2 для риформинга за счет по меньшей мере одной перфорированной и секционированной распорной плиты 20 зафиксиро35
40
45
50
55
ваны по их шагу, так что каждая труба может расширяться индивидуально. Распорную плиту 20 несут на себе наполнительные частицы.
Устройство отличается также тем, что не требуется фланец 12 аппарата (Аиг.1). Катализатор и наполнительные частицы 18 могут отсасываться через люк 21. Катализатор из труб может также выводиться шлюзованием через люк в камере 4, если решетка катализатора 22 выполнена вынимаемой.
Шесть подводящих устройств 6 расположены на одинаковом расстоянии на окружности смесительной камеры так, что напряжение их выходных сопел, показанное направлением газовых струй, образует с направлениями соответствующих радиальных струй,например радиальной струи, угол об. Газовые струи создают желаемый вихревой поток, обозначенный в основном стрелками (фиг.З).
14789958
ся наибольшей температурной нагрузке дна 27 и затем вновь выходит через фланец 34.
10
Формула изобретения
1. Устройство для производства синтез-газа при повышенном давлении из углеводородов, в частности природного газа нефти или газа нефтепереработки., содержащее цилиндрический корпус переменного сечения, включающий камеру риформинга с размещенными в ней и обогреваемыми снаружи трубками, на основаниях которых расположен катализатор, и камеру смешения большого диаметра, при этом трубки с катализатором одним i 2о концом закреплены в камере риформинга, а свободные-концы размещены в камере смешения, и технологические патрубки, отличающееся тем, что, с целью повышения надежно15
0
Формула изобретения
1. Устройство для производства синтез-газа при повышенном давлении из углеводородов, в частности природного газа нефти или газа нефтепереработки., содержащее цилиндрический корпус переменного сечения, включающий камеру риформинга с размещенными в ней и обогреваемыми снаружи трубками, на основаниях которых расположен катализатор, и камеру смешения большого диаметра, при этом трубки с катализатором одним i о концом закреплены в камере риформинга, а свободные-концы размещены в камере смешения, и технологические патрубки, отличающееся тем, что, с целью повышения надежно5
Изобретение относится к устройствам для производства синтез-газа и позволяет повысить надежность и регулировать состав получаемого синтез-газа. Устройство содержит корпус, включающий камеру риформинга и камеру смешения большего диаметра. В камере риформинга размещены трубы с катализатором, а в камере смешения - технологические патрубки для подачи реагентов, при этом отношение расстояния от оси технологических патрубков до основания трубок с катализатором к диаметру окружности, описанной вокруг трубок с катализатором, составляет 0,15-1, технологические патрубки расположены под углом 5 - 15°. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.
Газовые струи с наклоном под углом 25 сти и возможности регулирования состар к горизонтали поступают в смесительную камеру. Сопла подводящих устройств 6 образуют плоскость, в которой лежат все горизонтали. Расстояние h между этой плоскостью и плоскостью, образованной соплами 3 на концах труб 2 для риформинга, является важным. В случае необходимости подводящие устройства могут располагаться также не в одной, а в больше плоскостях.
Ведущие к . соплам 23 трубопроводы
24для окислителя введены отдельно в подводящее устройство 6 (фиг.З). Частичное количество углеводородов подводится отдельно через трубопровод
25к соплу 26. После вхождения в подводящее устройство все трубопроводы 24 и 25 окружены цилиндрической оболочкой, сваренной с образующим стенку сопла дном 27, обращенным к смесительной камере, и дном 28, а также дном 29. Проходы названных трубопроводов через днища 27-29 также сварены. Через полое пространство 30, ограниченное оболочкой 31, названными днищами и названными трубопроводами, протекает вода, которая входит через фланец 32, проходит через раз30
35
40
45
50
ва получаемого синтез- ние расстояния от оси патрубков до основания лизатором к диаметру о санной вокруг трубок с составляет 0,15-1.
(Соотношению t А + 0,3 d - диаметр отверстий, ,ние от оси патрубка до бок с катализатором.
ч
делительную стенку 33 подвергающего- покрыты катализатором.
0
5
0
5
0
ва получаемого синтез-газа, отношение расстояния от оси технологических патрубков до основания трубок с катализатором к диаметру окружности, описанной вокруг трубок с катализатором, составляет 0,15-1. в
(Соотношению t А + 0,317# hf где d - диаметр отверстий, К - расстоя- ,ние от оси патрубка до основания тру бок с катализатором.
ч
Фиг.1
2#Г4В88жг5 5ия:5ав вЈж$ яЈ&Ј:&Ј&&81
16
О I
Л .1.- Л
JJ1 IJ ф ф
Г2ВД
669it7l
23
21
Фиг. 5
J/
| Заявка ФРГ № 3244252, кл | |||
| Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
