Реактор для автотермической конверсии углеводородного газа

 

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:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4 В 01 J 800

Ю

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

-»»м» " » .: я»ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3704391/23-26 (22) 26.12.83 (46) 23.06.85. Бюл. № 23 (72) Ю. Г. Праженник, Ю. В. Марчук, Б. И. Бондаренко, В. Ф. Пекач, В. С. Щербина, Г. Н. Голошапов и В. И. Дементьев (71) Институт газа АН Украинской ССР (53) 66.023 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 559724, кл. В 01 J 8/00, 1974..

2. Праженник Ю..Г., Стеженьский А. Г., — «XlMiuHa промислов сть», 1965, № 2, Ки)в, с. 57 — 58 (прототип). (54) (57) РЕАКТОР ДЛЯ АВТОТЕРМИЧЕСКОЙ КОНВЕРСИИ УГЛЕВОДОРОДНОГО ГАЗА, имеющий корпус, камеру горения, камеру катализа, патрубки для поÄÄSUÄÄ 1162476 A дачи воздуха и первичного газа, вывода конвертированного газа и ввода вторичного газа, отличйащийся 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 рас- ® положен между камерой горения и камерой катализа.

1162476

10

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 . ую камеру со струйной горелкой. дожи. diåëüíóþ 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 l.àçà с воздухом, так как предназначено для термокаталитической очистки отходящихх 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 .л «вляет 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 смешения 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 повышенные потери тепла и вследствие этого пониженная степень конверсии и пониженный выход целевого продукта (СО+Нг).

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 патруб15

Зо

55 ком 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 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 кон центрчно 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 смешение избыточного 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.

1162476

Составитель Н. Захарова

Редактор Л. Зайцева Техред И. Верес Корректор С. Черни

Заказ 3986/5 Тираж 541 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Поток реагирующих газов после смешения поступает в камеру катализа, где происходит неполное окисление вторичного угле водородного газа кислородом воздуха и продуктами полного горения — двуокисью углерода и водяным паром — до образования целевого продукта (смеси СО и На с примесями СОа, НдО, СН4, остальное азот), который через, патрубки 8 отводят к потребителю.

Применение предлагаемого реактора уменьшает вероятность сажеобразования на катализаторе, так как плавное повышение коэффициента избытка воздуха в камере сгорения исключает проскок горячих п родуктов сгорания к месту ввода вторичного газа, что может иметь место в известном (2). При этом увеличивается срок службы катализатора и выход СО+Нй.

Применение предлагаемого реактора существенно упрощает систему автоматики, так как для стабилизации параметров требуется всего один регулятор соотношения воздух — газ вместо 2 — 3.