Конвертор газа

 

Изобретение относится к конструкции конвертора газа и может быть использовано в производствах продуктов синтеза путем конвертирования газовых смесей, например цианистого водорода. Техническим результатом является увеличение выхода целевого продукта и производительности аппарата. Указанный технический результат достигается тем, что в конверторе газа, содержащего корпус, внутри которого установлена катализаторная сетка, газовые теплообменные трубы, крышку и патрубки для подвода и отвода газа и воды, крышка снабжена конусообразным перфорированным распределительным устройством для подачи контактного газа, имеющим переменную проницаемость, а газовые теплообменные трубы выполнены в виде пучка трубок, закрепленных в трубных решетках под катализаторной сеткой, причем не менее четырех трубок, равномерно распределенных на входной трубной решетке, имеют U-образную форму, на выходе у которых установлены заглушки с выполненными в них боковыми отверстиями, расположенными на уровне входной трубной решетки для выхода охлажденного газа вдоль ее поверхности. 2 ил.

Изобретение относится к конструкции конвертора газа и может быть использовано в производствах продуктов синтеза путем конвертирования газовых смесей, например цианистого водорода.

Известен конвертор, содержащий корпус с теплообменной рубашкой, внутри которой установлена катализаторная сетка, крышку, сетку и патрубки для подвода и отвода газа (Бобков С.С. и др. Синильная кислота. М. "Химия", 1970, с. 117, рис. 16).

Недостатком данного устройства является недостаточная закалка газов, которая уменьшает выход целевого продукта, а также низкая надежность из-за неравномерности охлаждения рубашки.

Известен конвертор газа, в котором внутри корпуса под катализаторной сеткой установлены водоохлаждаемые трубы, соединенные с теплообменной рубашкой (а.с. N 927291, М. кл. B 01 J 1/00, 1982 г.).

Недостатком данного изобретения является недостаточная закалка газов, т. к. установленные водоохлаждаемые трубы в какой-то степени повышают закалку газов за счет увеличения теплообменной поверхности, но приводят к неравномерной работе катализаторной сетки, что уменьшает выход целевого продукта.

Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является конвертор газа, содержащий нижнюю камеру и соединенную с ней посредством газовых труб верхнюю камеру с конусным днищем, в которой размещена катализаторная сетка, а по оси под сеткой размещена обечайка с конусообразной крышкой, опирающейся нижним торцом на конусное днище (а.с. N 1380772, М. кл. B 01 J 19/00, 1988 г.).

В этой конструкции не обеспечивается закалка газов по всему сечению аппарата, что снижает его производительность.

Задачей предлагаемого изобретения является создание новой конструкции конвертора газа, позволяющего организовать равномерное по всему сечению аппарата охлаждение конвертируемого газа, обеспечивая полную закалку газа.

Новая конструкция конвертора газа также создает прямолинейный профиль скорости контактного газа при подходе к зоне реакции, что обеспечивает равномерную конверсию газа по всему сечению аппарата.

Техническим результатом является увеличение выхода целевого продукта и производительности аппарата.

Указанный технический результат достигается тем, что в конверторе газа, содержащем корпус, внутри которого установлена катализаторная сетка, газовые теплообменные трубы, крышку и патрубки для подвода и отвода газа и воды, причем крышка снабжена конусообразным перфорированным распределительным устройством, имеющим переменную проницаемость, а газовые теплообменные трубы выполнены в виде пучка трубок, закрепленных в трубных решетках под катализаторной сеткой, причем не менее четырех трубок имеют U-образную форму, равномерно расположены на входной трубной решетке, на выходе у которых имеются заглушки с выполненными в них боковыми отверстиями, расположенными на уровне входной трубной решетки для выхода охлажденного газа вдоль ее поверхности.

Переменная проницаемость распределительного устройства для подачи контактного газа выравнивает профиль скорости газа и делает профиль скорости газа при подходе к катализаторной сетке практически прямолинейным, что обеспечивает проход контактного газа через катализаторную сетку с одинаковой скоростью и обеспечивает одинаковое время пребывания реакционного газа в зоне реакции, т. е. достигается равномерная конверсия газа по всему сечению аппарата.

Выход охлажденного до 300^oC газа через отверстия в заглушке трубок U-образной формы вдоль поверхности входной трубной решетки предохраняет ее от перегрева, так как охлажденный газ, выходящий из боковых отверстий, прижимается нагретым до 1000^oC конвертируемым газом, идущим сверху от катализаторной сетки, к поверхности входной трубной решетки и изолирует ее от горячего газа. Чтобы охлажденный газ распределялся по всей поверхности входной трубной решетки достаточно не менее четырех трубок U-образной формы. Постепенно смешиваясь с горячим поступающим газом, охлажденный газ увлекается в газовые теплообменные трубки, а на входную трубную решетку поступает новая порция охлажденного газа. Благодаря такой защите от перегрева трубная решетка располагается в непосредственной близости от катализаторной сетки и конвертируемый газ из зоны реакции поступает в газовые теплообменные трубки, охлаждаемые водой, и температура его быстро понижается, тем самым обеспечивается закалка газа по всему сечению конвертора.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованиям изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения при образовании на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательный уровень".

На фиг. 1 изображен конвертор газа, продольный разрез; на фиг. 2 - устройство заглушки на конце U-образной газовой трубки.

Конвертор содержит корпус 1, крышку 2, снабженную распределительным устройством 3 для подачи контактного газа и имеющего переменную проницаемость. Внутри корпуса 1 под катализаторной сеткой 4 расположены газовые теплообменные трубы 5, выполненные в виде пучка трубок, закрепленных в трубных решетках 6 и 7. Не менее четырех газовых трубок 8 имеют U-образную форму и расположены на одинаковом расстоянии друг от друга на входной трубной решетке 6. На выходе газовых трубок 8 установлены заглушки 9, в которых выполнены боковые отверстия 10, расположенные на уровне входной трубной решетки 6 для выхода охлажденного конвертированного газа вдоль ее поверхности. Корпус 1 снабжен патрубками 11 для подвода и 12 для отвода охлаждающей воды, патрубком 13 для подвода контактного газа и патрубком 14 для отвода конвертированного газа из конвертора.

Конвертор работает следующим образом: Контактный газ, например смесь аммиака, метана и кислорода, с температурой 100^oC поступает в корпус 1 конвертора газа через патрубок 13 на перфорированное распределительное устройство 3, имеющего переменную проницаемость, которая обеспечивает одинаковую скорость прохождения контактного газа через катализаторную сетку 4, где происходит его конверсия, т. е. образование цианистого водорода в результате окисления метана и аммиака. В процессе конверсии на катализаторной сетке 4 газ разогревается до температуры ≈1000^oC и поступает в газовые теплообменные трубы 5, где он отдает свое тепло охлаждающей воде в межтрубном пространстве, поступающей через патрубки 11 и уходящей через патрубок 12. Охлажденный до 300^oC конвертируемый газ через патрубок 14 выводится из конвертора. Часть охлажденного до 300^oC конвертированного газа через U-образные трубки 8 возвращается на входную трубную решетку 6 и через отверстия 10 в заглушках 9 растекается равномерно по всей поверхности трубной решетки 6, укрывая ее от горячего конвертируемого газа, который поступает с катализаторной сетки 4 в газовые теплообменные трубы 5.

Выполнение перфорированного распределительного устройства 3 с переменной проницаемостью обеспечивает проход контактного газа через катализаторную сетку 4 с одинаковой скоростью, тем самым достигается одинаковое время пребывания контактного газа в зоне реакции и обеспечивается равномерная конверсия газа по всему сечению аппарата.

Выполнение части газовых теплообменных трубок 8 U-образной формы предохраняют от перегрева входную трубную решетку 6 за счет возврата части охлажденного газа, выходящего через боковые отверстия 10 в заглушках 9 и позволяет расположить входную трубную решетку 6 в непосредственной близости к катализаторной сетке 4, тем самым обеспечивается охлаждение конвертированного газа сразу после выхода из зоны реакции, тем самым достигается полная закалка газа по всему сечению конвертора и исключается разложение целевого продукта и увеличивается его выход и производительность аппарата.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий: - конвертор газа предназначен для получения продуктов синтеза, например цианистого водорода; - для заявляемого изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов; - способ, воплощающий заявленное изобретение при его осуществлении, способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Формула изобретения

Конвертор газа, содержащий корпус, внутри которого установлена катализаторная сетка, газовые теплообменные трубы, крышку и патрубки для подвода и отвода газа и воды, отличающийся тем, что крышка снабжена конусообразным перфорированным распределительным устройством для подачи контактного газа, имеющего переменную проницаемость, а газовые теплообменные трубы выполнены в виде пучка трубок, закрепленных в трубных решетках под катализаторной сеткой, причем не менее четырех трубок, равномерно расположенных на входной трубной решетке, имеют U-образную форму, на выходе у которых установлены заглушки с выполненными в них боковыми отверстиями, расположенными на уровне входной трубной решетки для выхода охлажденного газа вдоль ее поверхности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2