Трубчатая печь для каталитического расщепления углеводородов

 

Трубчатая печь предназначена для каталитического расщепления углеводородов в целях производства синтез-газа. Сущность изобретения: трубчатая калориферная печь имеет многочисленные трубы, расположенные в топочной камере и содержащие катализатор. В трубах производят синтез-газ, содержащий прежде всего водород, окись и двуокись углерода. На внешних сторонах концов горловин труб есть опасность карбидообразования (пыльная коррозия металла). Чтобы предотвратить коррозию, на внешний участок концов горловин труб подают газо- или парообразную защитную среду, не содержащую окись углерода. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение касается трубчатой (калориферной) печи для каталитического расщепления углеводородов в целях производства неочищенного синтеза газа, содержащего прежде всего водород, окись и двуокись углерода, причем печь в топочной камере имеет многочисленные трубы, содержащие катализатор.

Трубчатые печи подобного рода известны. Они служат, например, для каталитического расщепления природного газа, причем полученный синтез газ используют, например, для синтеза метанола. В трубах обычно поддерживается давление в пределах 1-20 бар, а неочищенный синтез газ на конце горловин труб имеет температуру от 700 до 1000^oC. При этом обнаружено, что конец горловины трубы подвержен воздействию коррозии металла вследствие карбидообразования, что приводит к разрушению металлического материала.

В основу изобретения положена задача эффективно защитить концы горловин труб и вокруг них, подверженные опасности коррозии металла. Согласно изобретению это осуществляется в трубчатых печах тем, что, по меньшей мере, несколько труб на внешнем участке конца горловины, на котором проходит неочищенный синтез газ и который расположен за пределами топочной камеры, содержат устройство подачи газо- или парообразной защитной среды, не содержащей окись углерода. Эта защитная среда препятствует воздействию коррозии на особенно подверженном ей участке вокруг концов горловин труб из-за содержащего окись углерода синтез газа. Температурный диапазон, при котором происходит пыльная коррозия металла, находится в пределах 500-850^oC в зависимости от содержания CO.

Преимущественно внешняя сторона конца горловины, по меньшей мере, нескольких труб имеет камеру для ввода защитной среды. Эта камера обычно соединена с огнеупорной футеровкой, окружающей конец горловины трубы.

На фиг. 1 представлено горизонтальное сечение трубчатой (калориферной) печи; на фиг. 2 увеличенное изображение конца горловины трубы в продольном сечении.

В огнеупорном корпусе (1) расположена топочная камера (2), в которой снаружи нагреваются многочисленные, вертикально проходящие трубы (3). Для нагрева служит несколько горелок (4), работающих на природном газе. В трубы (3) через питающие трубопроводы (5) поступает газообразная смесь, содержащая углеводороды и водяной пар, которую превращают в неочищенный синтез газ, содержащий прежде всего водород, окись и двуокись углерода. С температурой в пределах 700-1000^oC, а преимущественно, по меньшей мере, 800^oC, синтез газ течет по трубам вниз и через конец горловины (3a) поступает в трубопровод (6).

Обнаружено, что пыльной коррозии металла подвержены прежде всего внешние стороны концов горловины (3a) и их окружение, причем металл разрушается вследствие образования карбидов. Это карбидообразование, вызываемое путем распада окиси углерода в реакции 2CO _→ CO₂ + C, будет особенно интенсивным в температурном режиме от 500 до 850^oC. Температуры этого режима обычно проявляются на внешней стороне концов горловин (3a) и их окружения.

Сборный трубопровод (6) по внешней стенке снабжен огнеупорной футеровкой (6a), которая охватывает и концы горловин (3a) труб (3). Огнеупорная футеровка обладает известной пористостью, так что можно рассчитывать на то, что синтез газ проникает насквозь и с относительно низкими температурами попадает на внешнюю сторону концов горловины (3a), что и приводит к коррозии.

Для защиты концов горловин (3a) и вокруг них от коррозии вследствие карбидообразования конец каждой горловины имеет подводящий трубопровод (7), который подает газо- или парообразную защитную среду от главного трубопровода (8). В отношении защитной среды речь может идти, например, о водороде, водяном паре, азоте или двуокиси углерода.

На фиг. 2 видно, как среда по трубопроводу (7) вначале направляется в камеру (9), которая находится внутри конусообразного расширения (10) сборного трубопровода (6). Расширение (10) на верхнем конце (10a) сварено с трубой (3). Защитная среда предотвращает пыльную коррозию металла как на внешней стороне конца горловины (3a), так и на внешней стороне расширения (10). Огнеупорная футеровка (6a) сборного трубопровода (6) охватывает конец горловины (3a) трубы (3). Футеровка (6a), образованная, например, из набивной массы, несколько пористая, так что защитная среда из камеры (9) может диффундировать насквозь и по сборному трубопроводу (6) отводиться вместе с синтез газом.

Как видно из фиг.1 и 2, трубопровод (7), идущий от главного трубопровода (8) и направляющий защитную среду, проводится до определенного участка непосредственно на внешней стороне вдоль соответствующей трубы (3) вниз. При этом горячий газ внутри трубы (3) путем косвенного теплообмена обеспечивает нагревание защитной среды в трубопроводе (7) так, что он с повышенной температурой поступает в камеру (9). Путем нагревания среды избегают тепловых напряжений на участке конца горловины (3a).

Формула изобретения

1. Трубчатая печь для каталитического расщепления углеводородов для производства неочищенного синтез-газа, содержащего водород, окись и двуокись углерода, причем печь имеет множество труб, расположенных в топочной камере и содержащих катализатор, отличающаяся тем, что по меньшей мере несколько труб на внешнем участке конца своей горловины, на котором проходит неочищенный синтез-газ и который расположен вне топочной камеры, имеют устройство подачи газо- или парообразной защитной среды, не содержащей окись углерода.

2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что внешняя сторона конца горловины по меньшей мере нескольких труб имеет камеру для ввода защитной среды.

3. Печь по п.1 или 2, отличающаяся тем, что конец горловины по меньшей мере нескольких труб имеет огнеупорную футеровку.

4. Печь по одному из пп.1 3, отличающаяся тем, что защитную среду подводят по трубопроводу, который проходит по определенному участку непосредственно вдоль внешней стороны соответствующей подающей синтез-газ трубы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2