Способ получения инертных газов Советский патент 1992 года по МПК C01B23/00 F02C6/00 

Изобретение относится к промышленной теплоэнергетике, в частности к вопросам утилизации горючих вторичных энергоресурсов (ВЭР) при помощи газотурбинных установок (ГТУ).

Известен способ получения инертных газов с помощью ГТУ, в котором используют только высококалорийное топливо.

Наиболее близким к изобретению является способ получения инертных газов, в котором сжигание топлива осуществляют при стехиометрическом соотношении.

Недостатком известного способа является малая эффективность работы из-за необходимости отбирать часть готового продукта, охлаждать ее и возвращать снова в производство для охлаждения продуктов сгорания топлива.

Целью изобретения является повышение эффективности работы.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу получения инертных газов, в котором сжигают топливо при стехиометрическом соотношении с воздухом, охлаждают полученные продукты сгорания

смешением с холодными газами, расширяют смесь в газовой турбине и подают ее потребителю, в качестве холодных газов используют горючие газообразные отходы производства и дополнительно осуществляют каталитическое стехиометрическое дожигание смеси.

В отличие от готового продукта (инертные газы), горючие ВЭР имеют относительно низкую температуру. Поэтому они могут быть использованы для охлаждения продуктов сгорания топлива вместо инертных газов без своего предварительного охлаждения. При этом нет необходимости делать отбор инертных газов и весь их поток можно направлять потребителю, что повышает производительность. Сжигание горючих ВЭР и утилизация их энергии на турбине ведет к экономии топлива, так как при вводе в производство источника бросовой тепловой энергии (горючие ВЭР) достижение необходимой температуры перед турбиной происходит уже при меньшем расходе топлива.

сл

с

VI ю сл

( 00

По известному способу сжигание топлива и ВЭР осуществляется при соотношениях, превышающих стехиометрическое. Поэтому выхлопные газы турбины не являются достаточно чистыми инертными газа- ми из-за содержания в них значительного количества кислорода. По предлагаемому способу сжигание топлива и смеси его продуктов сгорания с ВЭР осуществляют при стехиометрическом соотношении с возду- хом.

На чертеже приведена схема для осуществления предлагаемого способа.

Схема включает компрессоры воздуха 1, топлива 2 и горючих ВЭРЗ, камеру 4 сгора- ния; катализатор 5; газовую турбину 6. а, Ь, с - соответственно зона горения, охлаждающая секция и зона смешения камеры сгорания.

Способ осуществляют следующим об- разом.

Воздух и топливо подают в зону а камеры 4 сгорания компрессорами 1 и 2. ВЭР направляют в секцию b камеры 4 сгорания компрессором 3. Образовавшуюся в зоне с смесь газов подают на катализатор 5 и в турбину 6, после которой направляют потребителю инертных газов.

Поступающее в зону а камеры 4 сгорания с помощью компрессора 2 топливо его- рает за счет его окисления подаваемым в эту же зону компрессором 1 воздухом. Воздух подается в таком количестве, чтобы соблюдалось его стехиометрическое соотношение как с топливом, такие ВЭР. После сгорания топлива в зоне а смесь из продуктов сгорания топлива и необходимого для горения

ВЭР воздуха направляется в зону с, где смешивается с подаваемыми компрессором 3 через секцию в газообразными вторичными энергоресурсами. Образовавшаяся смесь направляется на катализатор 5, где происходит дожигание горючих компонентов. С катализатора 5 смесь, представляющая из себя инертные газы, расширяется в турбине 6 и направляется потребителю.

Пример. При сжигании в стехиометрическом соотношении с воздухом природного газа состава, об. %: СНМ 89,4; СаНе 2,11; СзН82,05;С4Ню1,51;С5Н121,41;С020,1;№ 3,42, с теплотой сгорания 45200 кДж/кг и расходом 0,972 т/ч и абгазов производства нитрила акриловой кислоты (НАК - 150) состава, мас.%: СаЩ 0,06; С2Не 0,04; СзНб 0,265; С2Н8 1,73; С4Ню 0,2; N2 85,9; 02 1,58; С02 4,46; СО 2,22; Н20 3,75, с теплотой сгорания 650 кДж/кг и расходом 120,96 т/ч при температуре газов перед турбиной 900°С и давлении 0,6 МПа, можно получить, т/ч; N2 144; С02 19,4.

Формула изобретения Способ получения инертных газов, заключающийся в сжигании топлива при стехиометрическом соотношении с воздухом, охлаждении полученных продуктов сгорания смешением с холодными газами, расширении смеси в газовой турбине и подаче ее потребителю, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, в качестве холодных газов используют горючие газообразные отходы производства и дополнительно осуществляют каталитическое стехиометрическое дожигание смеси.

Использование:промышлейная теплоэнергетика, в частности утилизация горючих газообразных отходов производств вторичных энергоресурсов - при помощи газотурбинных установок. Сущность изобретения: сжигание топлива при стехиомет- рическом соотношении с воздухом, охлаждение полученных продуктов сгорания смешением с холодными газами, расширение смеси в газовой турбине и подача их потребителю. В качестве холодных газов используют горючие газообразные отходы производств. Дополнительно осуществляют каталитическое стехиометрическое дожигание смеси. 1 ил.