Установка для проведения эндотермических реакций

 

УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭНДОТЕРМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ, содержащая печь, камеру сгорания, вертикально установленные по концентрическим окружностям цилиндрические реакторы, снабженные перегородками для равномерного распределения греющих газов, и устройства для подачи горючего газа и окислителя, отличающаяс я тем, что, с целью упрощения конструкции и уменьшения металлоемкости, под камерой сгорания размещены реакторы , над которыми установлены уст ройства для подачи горючего и окислителя , при этом реакторы, расположенные вблизи стенок камеры сгорания, I снабжены экранами. СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 5(5I) В 01 J 8 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ!

К IlATEHTY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ!ТИЙ (21) 2558698/23-26 (22) 22.12.77 (31) 753335 (32) 22.12.76 (33) США (46) 23.02.84. Бюл.Р 7 . (72) Ричард Аллан Седерквист, Джордж

Рональд Крар, Дональд Феликс Зидлау (СНА) и Оле Ломхольт Олесен (Дания) (71) (0пайтед Текнолоджиз Корпорейшн (США) (53) 66.023(088.8) (56) 1. Генкин A.Ý. Оборудование химических заводов. М., 1970, с.298299. (54)(57) УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ

ЭНДОТЕРМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ, содержащая печь, камеру сгорания, вертикально установленные по концентрическим окружностям цилиндрические реакторы, снабженные перегородками для равномерного распределения. греющих газов, и уотройства для подачи горючего газа и окислителя, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения конструкции и уменьшения металлоемкости, под камерой сгорания размещены реакторы, над которыми установлены устройства для подачи горючего и окислителя, при этом реакторы, расположенные вблизи стенок камеры сгорания, снабжены экранами.

1075947

- Изобретение относится к установкам для проведения каталитических реакций, в частности для получения гаэов из углеводорбдного сырья.

Известны установки для проведения каталитических реакций превращения углеводородного сырья в промышленные газы, например водород, представляющие собой нагревательную печь, в которой расположены трубы, заполненные катализатором. Каждая труба с катали-10 затором представляет собой реактор, внутри которого подают реакционные газы, а снаружи обогревают теплом, получаемым в печи при сжигании горю- чего. 15

Однако процессы такого типа„например паровой риформинг углеводородного сырья, проводят при высокой температуре, поэтому основным типом ,теплопередачи от греющих газов к реакторным трубам является излучение.

Это обстоятельство не позволяет расположить большое количество труб компактно в печи, поскольку трубы около стенки нагреваются больше, чем трубы, окруженные другими трубами. Таким образом, в известных устройствах существует неравномерность. распределения тепла, которая снижает эффективность использования устройства, умень-.. шая срок службы и коэффициент использования тепла внутри печи.

Известны также аппараты для прове-. дения каталитических реакций, которые содержат в корпусе вертикально. установленные по концентрическим окружнос., 35 тям цилиндрические реакторы (трубы с катализатором), снабженные перегородками в межтрубном пространстве для улучшения теплопередачи за счет луче,испускания (1) . 40 (Однако, поскольку зти аппараты требуют подачи греющих газов извне, преимущества, связанные с улучшением теплопередачи размещением перегород= ки, уменьшаются из-за потерь тепла в подводящих трубопроводах. Кроме того, такое решение требует повышенных затрат материалов.

Целью изобретения является упрощение конструкции и уменьшение металлоемкости.

Это достигается тем, что в установке для проведения эндотермических реакций, содержащей печь, камеру сгорания, вертикально установленные по концентрическим окружностям цилиндри ческие реакторы, снабженные перегородками для равномерного распределения греющих газов, и устройства для пода,чи греющего газа и окислителя, под камерой сгорания размещены реакторы, 60 под которыми установлены устройства для подачи горючего и окислителя, при этом реакторы, расположенные вблизи стенок камеры сгорания, снабжены экранами. 65

На фиг.1 изображено расположение реакторов внутри печи (направление потоков показано стрелками) на фиг.2разрез А-A на фиг.1.

Установка содержит печь 1, камеру 2 сгорания.со средствами сжигания топливного газа — форсунками 3, патрубок 4 для ввода в камеру сгорания окислителя и вертикально установленные цилиндрические реакторы 5. Каждый реактор состоит из двух коаксиально установленных труб б и 7, между которыми в кольцевом пространстве (реакционной камере) засыпаны гранулы катализатора, .находящиеся на сетке 8 на входе в реакционную камеру.

Можно применять любой катализатор

Парового риформинга, например никелевый. В верхней части камера закрыта колпаком 9. Центральная труба имеет отверстия в нижней части, а в верхней части соединена с кольцевым пространством. Внутри центральной трубы концентрично установлена цилиндрическая вставка 10, наружный диаметр которой несколько меньше внутреннего диаметра центральной трубы, за счет чего создается кольвевая регенерационная камера 11. Зазор между вставкой 10 и центральной трубой сохраняется эа счет выступов 12.

Регенерационная камера изолирована от горячих газов печи. Для максимально суммарной производительности реактора важно предотвратить нагрев продуктов реакции внутри реакционной камеры ""::à счет тепла газов печи.

Нижняя часть реакторов находится в нагревательной части печи, предназначенной для увеличения теплообмена между печными газами, в которой раэмещена цилиндрическая обечайка

13, образующая с реакционной камерой зазор, в котором размещен теплопроводный набивочный материал, например шарики из окиси алюминия. Пространство между соседними реакторами заполнено нетеплопроводным материалом, например керамическими волокнами, находящимися на плите 14, установленной по всей длине печи и снабженной отверстиями, через которые про ходят реакторы 5. B н;;жней части печи расположень1 коллекторы для отвода продуктов реакции, технологического топлива и вь1хода печных газов, В верхней части каждого реактора имеются перегородки 15, выпол- ненные в виде муфт-экранов. Муфть; вокруг реакторов, расположенные вблизи стенок камеры сгорания, выполнены из нержавеющей стали,они =-кранируют реакторы от радиантного тепла стенок камеры сгорания.

Установка работает следующим об- разом.

Смесь водяного пара и углеводородного горючего поступает из коллек1075947 тора в нижнюю часть реактора через - поступает в камеру 2 сгорания через отверстие 16 в стенке реактора, по- кольцевой проход 21, образованный водача в коллектор осуществляется че- круг каждой форсунки 3. Сгорание горез патрубок 17. Смесь сразу нагре- рючего и воздуха происходит r камере вается печными газами, текущими про» 2 сгорания. Наружные перегородки 15 тивотоком через зазор между реакци- 5 на реакторах близ камеры сгорания заонной камерой и цилиндрической обе- щищают эти реакторы от избыточного чайкой 13, и начинает реагировать в радиантного нагрева стенками печи. присутствии частиц катализатора. По Другие муфты помогают равномерно расмере продвижения горючего водяного пределять тепло среди всех реакторов., пара и продуктов реакции вверх по ре- Я Горячие газы поступают в кольцевой акционной камере, они продолжают ре- зазор между наружной стенкой реактоагировать и поглощать дополнительное ра и цилиндрической перегородкой 15 тепло. На выходе температура продук- и выходят по трубе 22, отдавая тепло тов реакции достигает максимума, го- реакторам. рячие продукты реакции поступают в 1 . Изобретение позволяет компактно регенерационную.камеру 11. По мере располагать, несколько реакторов в прохождения продуктов реакции поре- печи, обеспечивая при этом равномергенерационной камере тепло отводится . ное распределение тепла всем реактообратно в реакционную камеру. Затем рам, а также предотвращать избыточ. они поступают в коллектор для отвода . ное и неравномерное нагревание реакпродуктов реакции через отверстия 18 о торов вблизи стенок печи. и выводятся иэ реактора по трубе 19 Степень конверсии в предложенной и либо для дальнейшей переработки, ли- установке составляет 95% и суммарны бо для хранения или потребления. термический КПД реактора равен 90%.

Горючее для печи поступает в кол- Максимальное среднее колебание темлектор по трубе 20,затем проходит в 5 пературы между реакторами или по оккамеру 2 сгорания через форсунку 3. ружности данного реактора по одной

Воздух поступает через патрубок 4 и и той же оси составляет 15,6 С.

)075947

1075947

А-А

Составитель Г.Савинов

Редактор И.Николайчук .ТехредМ.Гергель Корректор Г.Решетник

Заказ,526/52 Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ПГП "Патент.", г.ужгород, ул.Проектная,4