Автотермический реактор для получения синтезгаза Советский патент 1992 года по МПК B01J8/04 C01B3/38 

Изобретение касается конструкции реактора для получения синтез-газа.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса.

На чертеже представлен автотермический реактор, вертикальныйразрез.

Реактор содержит корпус 1, теплообменную камеру 2, патрубок 3 для ввода смеси водяного пара с исходным углеводородным газом, реакционные трубь 4, закрепленные в трубных решетках 5 и 6. В реакционных трубах расположен первый неподвижный слой катализатора 1. Этим катализатором может быть любой пригодный для риформинга катализатор, например никель. Стенка корпуса 1 имеет изнутри футеровку 8, например, из армирующей керамики, которая сводит к минимуму теплоперенос через кожух. Реактор содержит устройство для направления потока, выполненное в виде конического отражателя 9с трубой 10, сооВщающегося с реакционными трубами непосредственно около трубной решетки 6, обеспечивая проход прореагировавших, частично реформированных газов из реакционных труб 4 в камеру 11 сгорания, которая находится в нижней части реактора. Хотя представленный отражатель 9 имеет форму конуса, могут использоваться и другие конфигурации отражателя.

В нижней части реактора предусмотрен второй впускной патрубок для ввода кислорода или обогащенного кислородом воздуха в камеру сгорания. Рядом с концом, вертикально проходящей трубы 10 установлена перегородка 12 для отделения камеры 11 сгорания от теплообменной камеры 2. В перегородке 12 предусмотрены отверстия 13, через которые проходит продукт реакции. образующийся при сгорании, и входит во вторую зону 14 катализатора. Продукт, образующийся при сгорании, может проходить через данную зону катализатора и подвергаться дополнительному или вторичному риформингу с образование.м необходимого синтез-газа, В этом случае катализатором риформинга может быть любой общеизвестный катализатор, выбранный специалистом в данной области.

По мере того как образующийся синтезгаз проходит из второй зоны катализатора вверх, он посредством отражателей 15 потока направляется к наружной стороне реакционных труб 4 так, что обеспечивается непосредственное контактирование между реакционными трубами и горячим потоком продукта. Это, в свою очередь, обеспечивает эффективную утилизацию экзотермической теплоты сгорания для эндотермической реакции, протекающей внутри реакционных труб 4.

В непосредственной близости от впускного патрубка 3 предусмотрен выпускной патрубок 16, через который удаляется синтез-газ для очистки и дальнейшей обработки с целью получения аммиака (или какого-либо другого продукта в зависимости от типа реакционного процесса).

Реактор включает лазы 17 и 18, служащие для технического обслуживания и профилактического ремонта. Реактор может быть снабжен дополнительными впускными и выпускными патрубками для распределения потока, ввода дополнительного топочного газа или водяного пара в камеру сгорания.

Реактор работает следующим образом.

Исходный углеводородный газ вводится в корпус 1 реактора через впускной патрубок 3 при температуре 482-704°С. Смесь проходит через отверстия в трубной решетке 5 и через реакционные трубы 4, выходит из реакционных труб через конический отражатель 9, проходит через трубу 10 и выходит в нижнюю часть реактора и в реакционную камеру 11 при температуре 593-760°С. Кислород или обогащенный кислородом воздух при температуре в пределах от комнатной до 38°С вводится в камеру сгорания через впускной патрубок 19 для осуществления процесса горения. Продукт, полученный в результате сгорания, имеет температуру 1374-1926°С и проходит вверх через отверстия 13 в перегородке 12 и вторую зону 14 катализатора, в результате чего происходит вторичный риформинг,

Смесь образующегося при вторичном риформинге синтез-газа имеет температуру 815-1149°С и направляется вверх, приходя

в непосредственный контакт с реакционными трубами 4, в результате чего .осуществляется теплообмен, обеспечивающий нагрев смеси водяного пара с исходным углеводородным газом внутри труб 4. Температура охлажденной смеси синтез-газа составляет 538-704°С.

Реакционные трубы 4 в трубных решетках 5 и 6 подвешены внутри реактора к его

0 стенке на подвесках 20. Это позволяет использовать тонкостенные трубы, которые менее дорогостоящи и имеют лучшие характеристики теплопереноса, чем трубы большого сечения. Поскольку тонкостенные трубы

5 обладают более высокой прочностью на растяжение, чем на сжатие, то их монтируют внутри реакционного сосуда путем подвешивания, в противном случае они могут деформироваться или даже разрушиться.

Формулаизобретения

1.Автотермический реактор для получения синтез-газа, содержащий теплообменную камеру, патрубок для ввода водяного

5 пара и исходного газа в теплообменную камеру, реакционные трубы, заполненные катализатором и установленные в теплообменной камере для выполнения первой стадии риформинга, устройство для

0 направления потока, выполненное в виде конического отражателя с трубкой, в нижней части которой расположена перегородка для направления потока из реакционных труб в камеру сгорания, имеющую патрубок

5 для поступающего газа, патрубок вывода синтез-газа, расположенный в верхней части теплообменной камеры, и футеровку, о тличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, камера сгорания расположена под перегородкой, имеющей отверстия для выхода продуктов сгорания, причем на перегородке, расположенной между камерой сгорания и теплообменной камерой, установлен второй слой

5 катализатора для выполнения второй стадии риформинга.

2.Реактор поп. 1,отличающийся тем, что. футеровка размещена изнутри реактора.

0 3, Реактор по пп. 1и2, отличающийс я тем, что реакционные трубы установлены на подвесках.

Изобретение относится к конструкции автоматического реактора и позволяет повысить эффективность процесса. Автотермический реактор содержит корпус вертикального тиаа с теплообменной камерой, расположенной над слоем катализатора вторичного риформинга и камерой сгорания. При этом в теплообменной камере размещены реакционнее трубы с катализатором внутри. 2 з,п.ф-лы, 1 ил.