Реактор с кипящим слоем
Изобретение относится к конструкциям реактора, используется для получения газов из различных твердых углеводородных топлив в кипящем слое и позволяет повысить качество и стабильность конечного продукта. Реактор содержит цилиндрическую камеру, газораспределительную решетку и две концентрические погруженные в слой трубы. Центральная труба располагается на расстоянии Z = 0,2 H от газораспределительной решетки и имеет заслонку и собственное дополнительное газораспределительное устройство, которые монтируются с расстоянием между собой Z≥0,2 H на полой вертикальной тяге с возможностью ее вертикального перемещения. Внешняя труба опирается на газораспределительную решетку и имеет окна высотой H≥0,2 H. Окна размещаются на расстоянии 250-300 мм ниже уровня кипящего слоя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„Я0„„1518000 A 1 (5д 4 B 01 J 8 18
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
С
CO
CO
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 4!62930/31-26 (22) 18.(2.86 (46) 30.10.89. Бюл. (х0 40 (71) Уральский политеxH Изоо ретен и « относ ится к облас ги химического машиностроения, а более конкретно к аппаратам с кипящим слоем для получения газов из различных твердых угл«водородных топлив. Цель изобретения — — повышение качества и стабильности состава готового продукта. Иа чертеже представлена схема реактора. Реактор содержит устройство 1 для подачи сырого топлива, патрубок 2 для отвода продуктов сгорания, газоотборную трубку 3, патрубок 4 для отвода синтез-газа, паровой котел 5, центральную трубу 6, кипящий слой 7 угля, кипящий слой 8 полукокса и золы, окна 9, дополнительное газораспределительн<к устройство 10, плотный слой 11 полукокса, засло><ку 12. колпачки 13, газораспределительную решетку 14. трубу 15 для слива золы, трубу 16 для подвода пара, теплоизоляцию 17, реторту 18, внешнюю трубу 19, щелевые отверстия 20 для выхода воздуха в слой, воздухоподводяп<ую грубу 21, пагрубок 22 для отвода летучих, уплотне2 h: t÷åñTB Центральная труба располагается на расстоянии 2=0,2Н от газораспределительной реп<етки и имеет заслонку и собственное д<>пол нительное газораспределительч<ое устр< «ство. которые монтируются с расстоянием междл собой z )0,2È на полой вертикальной тяге с возможностью ее вертикального п«р<мец<«ния. Внешняя труба опирается на газораспреде.<ит«льную решстку и имеет окна высо<ой ll)0,2Л. Окна размещаются на растоянии 250 — 300 мм ниже уровня кипя цего слоя. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. ния 23, полую вертикально перемещаемую тягу 24. Реактор работает следующим образом Г!ри работе реактора на готовом полукоксе функция центральной трубы 6 — камеры полукоксования — сводится только к нагреву полукокса до рабочей температуры, при этом заслонка 12 и дополнительное газораспределительное устройство 10 опущены на тяге 24 в крайне нижнее положение и реактор работает при расчетной опTèмальной производительности. Открытый зазор между заслонкой 12 и торцом центральной трубы 6 больше или равен 0,2 Н высоты слоя. Это значит, что перемешивание частиц двух смежных слоев в центральной 6 и внешней 19 трубах при условии непрерывного подвода исходного материала происходит с максимальной интенсивностью, т. е, дальнейшее увеличение указанного зазора уже не увеличит эту интенсивность. На этом же основании выбираем размер окон во внешней трубе и расстояние между заслонкой 12 и дополнительным газораспределительным устройством 10. 1518000 При laмене полукокса каменным или <>урым углем, антрацитом или сланцами возникает необходимость предварительного по.(учения полукокса из этого топлива с тем, чтобы конечный продукт синтез-газ — был того же качества, что и при использова1(ии полл кокса., 1ля Bl ого В центральной трубе 6 должен произойти процесс полукоксования как можно более полно. Это обеспечивается п>полнительным подводом тепла и увеличением времени пребывания частиц в зоне II().1óKîêcoB3HHÿ. Опасность представляет ВО<мож ность подмешивания газообразных llpo.1уктОв иолукоксования — летучих в .11!IT(з-газ. В основном такое подмешивание IIp<)H(x()дит при попа,чании в зону газифи .;О(ии ч;)с)иц lollлива, Hp полностью от1!(ни(их летучие В камере полукоксования, (lри уменьшении выходного зазора из кам phl 6 полукоксования путем подъема <полоцки 12 возрастет ollpoTHBление Bhlxo. .(у частиц из зоны полукоксования, вследстВис чего в нач<ч.чьный момент поток частиц из кам pll 6 полукоксования уменьшается, c!,lpoã<> ToIlëHB3 и выво.1 твердого продукта I I ().! X KO К (. О В 3 H И Я В Ы Р 3 В и И В 3 Ю Т С и И Н 3 Cl X П И Т снова PT3öHoí3pHûé режим работы реактора при той же его производительности, но уже с более Высоким уровнем кипящего слоя 7 В центральной трубе 6. УнеличсHII(ВысoThl кипящего слоя 7 H(.! и ит ИОДВОД к II(MX тспча, по(КО,Т ьку увеличится (юнс рхность тсплообмена м(ж..(у «лосм 7 и газовой полостью смежной Внешней трубы 19 33 счет Вовлечения В теплообмен дополнительной поверхности це(пральной трубы 6, эквивалентной l l р и р (1 и(е и и (о B hl c (>T hl у p0 13 H H <.;l o H 7.,Я;1 и интенсификации теплообмена наружнл (о стен ку центральной трубы 6 можно Ор<брить. Увеличение объема слоя 7 частиц при постоянном ра xolp через него материала снизит концентрацию сырого материала В этом слое и, pсли (читать кипящий слой камерой идеального смешения Ilo твердой фаЗЕ, тО КОНЦЕНтРЗЦИЯ «CblPh(X» чаСГИЦ На выходе из него будет ниже, чем при полностью открьпой заслонке 12. Над дополнительным газораспределите lhHh(M устройстВом 1(1, HP препятствующим просыпанию м;(териала дальше, находится кипящий слой 7, ниже него находится слой частиц, сползаюших в плотном слое 11 к выходу, не перемешиваясь. HocKoъьку в подрешеточную зону (плотный слой 11) попадает материал, нагретый до рабочей температуры, то неоткоксовав шиеся частицы угля, попавшие в эту область, будут продолжать выделять летучие, т. е. процесс полукоксования будет про1р должаться. Мало того, если процесс полукоксования не полностью завершился в центральной трубе 6, то В смежной внешней трубе 19 этот процесс может продолжаться, пока 15 частица не выйдет из этой трлбы во внешнюк> камеру (камеру газификации), расположеннук> между внешней трубой 19 и регop li)ll 18, lpр(з Окна 9 во Внешней трубе 19. Летучие, образовавшиеся Во внешней трубе 19, нс выходят из нее в камеру газификации и не подмешиваются к получаемому синтез-газу, а сгорают. Сжигание части получаемого синтез-газа и летучих, образовавшихся во внешней трубе 19, протекает в кольцевом зазоре между центральной 6 и внешней 19 трубами в струе воздуха, подаваемогo !lo трубе 21 и выходящего В зону всплесков кипящего слоя 8 через отверстия 20. Продукты сгорания отводятся из в:(ешней трубы 19 через патрубок 2. Для To((), чтобы подаваемый на сгорание вторичный воздух не попадал в камеру (азификации через окна 9 и не сжигал газ, окна располагают на расстоянии 250 — 300 мм от уровня Ввода воздуха в слой, т. е. от уровня кипящего слоя. Это объясняется тем, что при подаче струи воздуха в плотную 35 фазл кипящего слоя, ее дальнобойность не превыша=т 0,25 -0.3 м. Тепло вглубь слоя персносится перемешиваюшимися части нами Чистый синтез-газ из камеры газификации через патрубок 4 поступает к потреби40 телю. Это происходит потому, что движение газа в сплошной фазе кипящего слоя имеет стержневой характер, а пузыри формирук)тся из псевдоожижаюшего агента, т. е. пара. Следовательно, по сравнению с 4 5 11 P oT oT H I l o 51 т Р 3 е к т О Р и Я Q B H?K P H H H « c bl P o H >> астицы намно(о удлинилась и, кроме того, дополнительно увеличилось время полукоксоВания за счет пребывания частицы в плотном слос 11 под дополнительным газораспределительным устройством 10 в центральной трубе 6. Чем хуже, с точки зрения прогрева и выхода летучих (крупное, влаж-! IoP, большое содержание летучих), топливо, тем выше поднимается на тяге 24 заслонка 12, а с ней и дополнительное газораспределительное устройство 10. Возрастает 55 поверхность теплообмена и зона плотного сл<>я 11, т. е. подводится больше тепла, уменьшается концентрация «сырых» частиц в слое и увеличивается располагаемое время 1518000 Формула изобретения j „. л в > (> зв ггпдтн» лл.ф ?>< «» Г > 1— «»" сЗ =г («» > "l7 (.о«то в итез в . 1, 1;«;> р<»> Реник>ор О <:не«ивы Iехрел И. Вере< К< 1,>< ><>р?1 I I;l>,lll Ви » ;и (>53(>, I тираж 485 I I<»(till«ít>< В11И!4!1И Го«< дврственног<> к<>ми>етв но изобретении» и открытичч нри ГК11 Г (.«. Р 113035, Москвн. Ж 35, Р>>» >н«кич ниб., л 4, 5 11рои>вот<тв< нно-излвте.>н«кий комбинат «!IaT«»T», l Ужгорол. >о Гигирин;>, l Производительность практически ограничивается высотой центральной трубы 6 над уровнем кипящего слоя 8 в камере газификации. При заполнении центральной трубы 6 кипящим слоем 7 дальнейшее поднятие заслонки 12 вызовет необходимость снижения производительности реактора, поскольку заслонка 12 может быть поднята настолько, что центральная труба 6 заполнится до конца и питатель начнет работать вхолостую. По сути дела производительность устанавливается автоматически и определяется скоростью истечения частиц из центральной трубы 6. Сигналом для поднятия заслонки 12 может служить повышение содержания метана или водорода в синтез-газе (P 4 или Pg /Р о + 2Рсо >) относительно стехиометрических. Газовый анализ можно производить на ИК-спектрометре, подавая туда газ из газозаборной трубки. Пар на ожижение слоя 7 в центральной трубе 6 подводится в полость тяги 24 и выходит через колпачки дополнительного газораспределительного устройства 10. При прохождении пара к устройству 10 происходит его прогрев и охлаждение тяги 24, препятствующее ее перегреву и поломке. Для предотвращения выброса п ыли и летучих из центральной трубы 6 при движении тяги 24 вверх-вниз предусмотрены уплотнения 2Л. l. Реактор с кипящим слоем для газификации твердых топлив, включаю(ций цилиндрическую вертикальную камеру с газораспределительной решеткой и две концентрические погруженные в слой трубы, устройства для подвода твердого те>цг>ин(>, псевдоожижающего агента, вторичноп> воздуха и вывода газообразных продуктов и золы, отличающийся тем, что, с целью повышения качества и стабильности состава конечного продукта, центральная труба снабжена заслонкой и газораспределительным устройством, закрепленными на полой вертикальной тяге с возможностью ее вертикального перемещения, при этом смежная концснтричная труба установлена на газо распределительной решетке, 2. Реактор по и. . отличающиися Tt »1, 20 что нижний конец центральной трубы размешен на расстоянии z )0.2 Н от газор;<определительной решетки, расстоянн< между заслонкой и газораспредечиT<ëьным устройством, размещенными в центральной трубе и монTированными на полой верTèêàëьной тяге Zt)Z, а высота окна в смежной конценTðè÷íой камере /1>)0.2 Н, где Н вЂ” расстояние от газораспределительной решетки до отверстий ВВо3,> вторнчног< в<>зд > х >.
