Устройство для получения синтез-газа



Устройство для получения синтез-газа
Устройство для получения синтез-газа

 


Владельцы патента RU 2523824:

Общество с ограниченной ответственностью "ВТР" (RU)

Изобретение относится к области химии. Устройство для получения синтез-газа из жидких или газообразных углеводородов состоит из секционного корпуса 1 с двухслойными металлическими охлаждаемыми стенками 2, внутренней полости 3, форсуночной головки 4 для подачи сырья и кислорода, расположенной в верхней части корпуса 1. Оно также снабжено парогенератором 6 водяного пара, выход которого подключен к входу системы охлаждения стенок реактора и ввода пара внутрь реакционной камеры, смесителем 7 горючего с перегретым водяным паром, выход которого соединен с форсуночной головкой 4. Выход из системы охлаждения стенок реактора соединен со смесителем 7 горючего с паром. Имеется испаритель 8 горючего, выход которого соединен со смесителем 7 горючего с паром, форсуночная головка 4 является теплообменником, с помощью которого осуществляется постепенное смешение компонентов до заданного соотношения с последующим прогревом готовой смеси. Секции корпуса соединены между собой фланцами-коллекторами, посредством которых осуществляется ввод пара внутрь реактора и обеспечивается работа охлаждающего тракта. Изобретение позволяет снизить расход топлива установки газогенерации, улучшить экологические показатели, повысить качество получаемого синтез-газа и снизить его стоимость. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области химического машиностроения, а именно к установкам для получения синтез-газа из углеродного сырья. Изобретение может быть использовано в химической, нефтехимической, энергетической и других смежных отраслях промышленности для переработки углеводородного сырья с получением синтез-газа, используемого для энергетических и технологических целей.

Известен «Генератор синтез-газа» по патенту РФ 2408417, кл. B01J 7/00 от 10.01.2011, включающий реакционную камеру сгорания, узлы подачи газообразного углеводородного горючего, окислителя, воды, смесительную головку с системой воспламенения и охлаждаемое сопло. Реакционная камера состоит из трех расположенных соосно и последовательно секций, внутренние полости которых образуют цилиндрический рабочий канал. Первая секция выполнена в виде охлаждаемого цилиндра и снабжена смесительной головкой, которая состоит из расположенного по оси секции узла подачи окислителя со спрямляющей решеткой и системой воспламенения, узла подачи углеводородного горючего, представляющего собой расположенные в расширяющейся части смесительной головки под углом к оси рабочего канала форсунки горючего. Вторая секция представляет собой охлаждаемую вставку, имеющую участок с внутренним диаметром, меньшим диаметра рабочего канала, при этом на конической поверхности сужающегося участка вставки расположено не менее трех центробежных форсунок ввода воды. Третья секция выполнена в виде неохлаждаемого или охлаждаемого цилиндра и снабжена охлаждаемым соплом с узлами подачи воды охлаждения.

Недостатком данного генератора является водяное охлаждение стенок реактора, что создает эффект «холодной стенки» и, как следствие, увеличение выхода сажи. Также к недостаткам относятся непроизводительные теплопотери от сброса нагретой воды, используемой для охлаждения металлических стенок.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению, принятым за прототип, является «Реактор для получения синтез-газа» по патенту РФ 2392297, кл. C10J 3/34 от 20.06.2010, включающий корпус с водяной магистралью и с двухслойными металлическими водоохлаждаемыми стенками и внутренней полостью, горелку для ввода топлива и кислорода или парокислородной смеси, расположенную в верхней части корпуса, патрубок для отвода газа, расположенный в нижней части корпуса, отличающийся тем, что в корпусе выполнены кольцевые коллекторы, один из которых расположен в верхней части корпуса и присоединен к водяной магистрали, а другой расположен в нижней части корпуса и присоединен трубопроводом к горелке, также корпус дополнительно снабжен, например, одним поясом завесы, выполненным в виде кольцевого щелеобразного канала с реданами, и соединен с внутренней полостью, расположенной между двухслойными металлическими водоохлаждаемыми стенками.

Недостатком данного устройства является охлаждение стенок реактора водой, что создает эффект "холодной стенки" и способствует увеличению выхода сажи. Кроме того, недостатком является объединенная с системой охлаждения система парогенерации и ввода пара внутрь реактора через кольцевой щелеобразный канал с реданами, что делает систему охлаждения зависимой от внутрикамерных процессов, снижая тем самым надежность работы установки.

Задачами предлагаемого изобретения являются:

1) Использование водяного пара в качестве охладителя реактора и в качестве сырья, что позволит улучшить экологические показатели установки, приведет к снижению энергетических потерь, более равномерному распределению температуры по сечению реактора, позволит минимизировать выход сажи, что в конечном итоге ликвидирует необходимость использования сажеосадителей.

2) Разделение линий внешнего охлаждения реактора паром и ввода пара внутрь реакционной зоны, что исключает возможность воздействия внутрикамерных процессов на систему охлаждения, вследствие чего повышается надежность установки.

3) Предварительное смешение и прогрев компонентов топлива в форсуночной головке до поступления их в реакционную зону, что приведет к снижению расхода компонентов топлива и, как следствие, к снижению стоимости целевого продукта.

Поставленные задачи решаются следующим образом.

К нижней части реактора присоединен парогенератор, выход которого соединен с системами внешнего охлаждения и ввода пара внутрь реактора. Для использования пара в качестве сырья, помимо ввода пара внутрь реактора, устройство снабжено испарителем горючего и смесителем испаренного горючего с водяным паром. Секции реактора соединены между собой фланцами-коллекторами, посредством которых осуществляется ввод пара внутрь реактора и обеспечивается работа охлаждающего тракта. Для предварительного смешения и прогрева сырья применена форсуночная головка-теплообменник.

На Фиг.1 приведено схематическое изображение установки для получения синтез-газа. Реактор включает секционный корпус 1 с двухслойными металлическими стенками 2, охлаждаемыми водяным паром, и внутренней полостью 3, форсуночную головку-теплообменник 4 для ввода парогазовой смеси и кислорода, расположенную в верхней части корпуса 1. Горячим телом для форсуночной головки-теплообменника 4 служит перегретый водяной пар, входящий из системы внешнего охлаждения. Секции корпуса 1 соединяются с помощью фланцев-коллекторов 5, которые обеспечивают подвод пара для наружного охлаждения реактора и ввод пара внутрь реакционной зоны. Выход реактора соединен с парогенератором 6, горячим телом для которого является синтез-газ, выходящий из реакционной камеры. Устройство снабжено смесителем горючего с перегретым водяным паром 7, выход которого соединен с реакционной камерой. Устройство снабжено испарителем горючего 8, выход которого соединен со смесителем горючего с перегретым водяным паром 7. Реактор снабжен запальным устройством 9.

Форсуночная головка-теплообменник состоит из следующих основных деталей и узлов (Фиг.2):

- огневое днище 10;

- внутреннее днище 11;

- среднее днище 12;

- верхнее днище 13;

- наружное днище 14;

- промежуточное кольцо 15;

- верхнее силовое кольцо 16;

- нижнее силовое кольцо 17;

- компенсационное кольцо 18;

- перегородка 19;

- двухкомпонентные форсунки 20;

- фланец 21.

Головка имеет три полости: полость парогаза 22, образованная верхним 13 и наружным 14 днищами; полость кислорода 23, образованную средним 12 и верхним 13 днищами; полость перегретого водяного пара - зону теплообмена 24, образованную огневым 10 и внутренним днищами 11. Двухкомпонентные форсунки 20 имеют внутреннюю 25 и наружную 26 части.

Установка для получения синтез-газа работает следующим образом.

Парогазовая смесь (испаренное горючее и водяной пар) из смесителя 7 и кислород, который является окислителем, поступают на форсуночную головку-теплообменник 4, где происходит постепенное смешение компонентов (парогаза и кислорода) и прогрев уже готовой смеси. После поступления во внутреннюю полость реактора смесь воспламеняется (первоначальное воспламенение осуществляется с помощью запального устройства 9). Во внутренней полости реактора проходит реакция образования синтез-газа. Температура внутри реактора в верхней зоне достигает 1200-1300°С. В нижней части реактора через фланцы-коллекторы 5 осуществляется ввод водяного пара во внутреннюю полость, благодаря чему проходит доокисление и паровая конверсия образовавшегося в верхней части реактора состава. Паровая конверсия способствует улучшению качества конечных продуктов, уменьшению выхода побочных веществ. После прохождения нижней части реактора температура синтез-газа равна 1100-1200°С. Далее синтез-газ поступает в парогенератор 6, на выходе из которого температура синтез-газа снижается до 500-600°С. Водяной пар, полученный в парогенераторе 6, разделяется на две линии и через обратные клапаны (на рисунке не показаны) поступает на охлаждение стенок реактора и на фланцы-коллекторы 5 для ввода внутрь реактора. Перегретый пар, использованный для охлаждения реактора, поступает в качестве теплоносителя на форсуночную головку-теплообменник 4, а затем разбивается на два потока, один из которых в качестве теплоносителя поступает в испаритель горючего 8, а другой - в смеситель 7. Полученный синтез-газ, прошедший через теплообменник, поступает потребителю.

Форсуночная головка-теплообменник работает следующим образом.

Кислород поступает в полость кислорода 23 и далее - в наружную часть двухкомпонентных форсунок 26. Парогаз поступает в полость парогаза 22 и далее - во внутреннюю часть двухкомпонентных форсунок. Проходя по внутренней части двухкомпонентных форсунок, парогаз через отверстия перетекает в наружную часть двухкомпонентных форсунок, где смешивается с кислородом. Диаметр отверстий увеличивается по длине форсунки. Диаметры отверстий подобраны таким образом, чтобы обеспечивалось постепенное смешивание компонентов. На нижнем участке форсунок (в зоне теплообмена 24), где компоненты полностью перемешаны в заданном соотношении, осуществляется прогрев смеси перегретым водяным паром, выходящим из системы охлаждения реактора. После прогрева смесь попадает в реактор. Кроме прогрева смеси водяной пар, проходящий через зону теплообмена, выполняет функцию охладителя относительно горячего огневого днища.

Изобретение позволяет снизить расход топлива установки газогенерации, улучшить экологические показатели, минимизировать выход сажи, повысить качество получаемого синтез-газа и снизить его стоимость.

1. Устройство для получения синтез-газа из жидких или газообразных углеводородов, состоящее из секционного корпуса с двухслойными металлическими охлаждаемыми стенками, внутренней полости, форсуночной головки для подачи сырья и кислорода, расположенной в верхней части корпуса, отличающееся тем, что устройство снабжено парогенератором водяного пара, выход которого подключен к входу системы охлаждения стенок реактора и ввода пара внутрь реакционной камеры, устройство снабжено смесителем горючего с перегретым водяным паром, выход которого соединен с форсуночной головкой, выход из системы охлаждения стенок реактора соединен со смесителем горючего с паром, устройство снабжено испарителем горючего, выход которого соединен со смесителем горючего с паром, форсуночная головка является теплообменником, с помощью которого осуществляется постепенное смешение компонентов до заданного соотношения с последующим прогревом готовой смеси.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что секции корпуса соединены между собой фланцами-коллекторами, посредством которых осуществляется ввод пара внутрь реактора и обеспечивается работа охлаждающего тракта.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике переработки углеводородного сырья, в частности природного газа, и может быть использовано при получении углеродных нанотрубок и водорода.

Изобретение относится к области химии. Фотокатализатор для получения водорода из водного раствора глицерина под действием видимого излучения состава: Pt/Cd1-xZnxS/ZnO/Zn(OH)2, где: x=0,5-0,9, массовая доля платины составляет 0,1-1%, готовят из смеси растворов солей кадмия и цинка, гидроксиды которых осаждают путем добавления гидроксида натрия.

Изобретение относится к способу обработки природного газа с высоким содержанием сероводорода. Способ проведения доработки сверхкислого природного газа с содержанием сероводорода, выше или равным 60 об.%, с получением водорода включает: а) подачу сверхкислого природного газа в реактор реформинга, функционирующий при температуре от 900 до 1500°C и атмосферном давлении или давлении немного ниже атмосферного, для получения смеси, по существу состоящей из дисульфида углерода (CS2) и водорода (H2), б) охлаждение продуктов реакции, отделение дисульфида углерода от остающейся реакционной смеси, содержащей водород, и извлечение водорода, в) сжигание при высокой температуре дисульфида углерода с кислородсодержащим газом для получения газовой смеси, по существу состоящей из CO2 и SO2, г) подачу по меньшей мере части горячих газов от сжигания дисульфида углерода на стадию реформинга в качестве источника тепла для поддержания эндотермической реакции стадии (а) и д) предоставление газообразных продуктов сгорания дисульфида углерода, также поступающих со стадии (г), в качестве промежуточных продуктов для химических синтезов ниже по потоку или для их удаления путем закачивания в конкретные геологические структуры.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности и при изготовлении стационарных и транспортных источников топлива. Восстанавливают оксид железа путем его термолиза при нагреве инертным газом с получением кислорода при температуре выше 1200°C и давлении выше 0.1 МПа.

Изобретение относится к области химии. Газообразную смесь воздуха или кислорода с водяным паром готовят в смесителе путем подачи компонентов смеси вдоль оси смесителя, представляющего собой цилиндрический канал, разделенный перегородками.

Изобретение относится к области химии. Реактор 1 для получения водорода содержит корпус 2, патрубок 10 для подачи воды, патрубок 11 для выхода водорода и патрубок 12 для удаления продуктов реакции водного окисления.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения водород-метановой смеси включает использование в качестве источника сырья двух параллельных потоков, содержащих низшие алканы.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности, в системах производства топлива для транспорта и в стационарных энергоустановках. Способ преобразования солнечной энергии в химическую и аккумулирования ее в водородсодержащих продуктах включает производство биомассы с использованием солнечной энергии, которую подвергают реакции парокислородной каталитической конверсии с получением продуктов реакции, содержащих водород и диоксид углерода.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для получения синтез-газа из биомассы проводят предварительную обработку биомассы, включающую измельчение биомассы до получения частиц размером 1-6 мм и высушивание сырья до влажности 10-20 вес.%.
Изобретение относится к области химии. Метан подвергают конверсии с водяным паром на катализаторе, в качестве которого используют жидкий шлак медного производства, через который продувают парогазовую смесь в течение 1-1,5 с и температуре расплава 1250-1400°С с последующей регенерацией катализатора периодической продувкой его кислородом воздуха.

Изобретение относится к способу и аппарату для подачи суспензии при высокой температуре и давлении, такой как технологическая суспензия из блоков выщелачивания процесса Байера.

Изобретение предназначено для получения различных видов битумов и производных продуктов на их основе, например водно-битумных эмульсий, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и химической отраслях промышленности, в строительстве, в том числе дорожном.

Изобретение относится к способу непрерывного осуществления газожидкостных реакций в трубчатом реакторе высокого давления и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой, парфюмерно-косметической, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к сопловым реакторам и способам их использования, в частности для крекинга углеводородов. .

Изобретение относится к универсальной химической технологии синтеза различных веществ методом химического инициирования автотермических гетерогенных реакций в системах жидкость-жидкость, жидкость-газ при проведении реакционных процессов в адиабатических условиях и может быть использовано в химической, нефтехимической, биохимической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к способу дозирования количества, по меньшей мере, одного твердого катализатора из частиц и/или вспомогательного вещества процесса в реакторе (5), содержащем псевдоожиженный слой (11) из частиц в, по меньшей мере, частично газообразной среде, в которой количество катализатора и/или вспомогательного вещества процесса дозируют периодически в предписанные временные интервалы в псевдоожиженном слое (11) в, по меньшей мере, одной точке дозирования (10), где поток текучей среды в каждом случае вводят в реактор (5) так, чтобы образовалась область, имеющая пониженную плотность частиц в псевдоожиженном слое (11) вокруг точки или точек дозирования (10), и количество катализатора или катализаторов и/или вспомогательного вещества или вспомогательных веществ процесса затем дозируют в этой области, при этом поток текучей среды вводят периодически за период от 0,5 до 60 секунд, и количество катализатора измеряют после задержки от 0,5 до 3 секунд после начала введения потока текучей среды.

Изобретение относится к оборудованию для проведения химических процессов, в частности гидролиза, этерификации, ацидолиза кремнийорганических мономеров и других реакций, протекающих с выделением токсичных газообразных продуктов, и может быть использовано в химической, пищевой и фармацевтической промышленности.

Изобретение относится к способу и системе для получения пентафторида фосфора (PF5) посредством непрерывного фторирования фосфора. Способ получения пентафторида фосфора включает доставку белого фосфора в реактор в виде жидкости или в виде пара, непрерывную доставку регулируемого потока элементарного фтора в реактор таким образом, чтобы элементарный фтор взаимодействовал с фосфором с образованием по существу чистого пентафторида фосфора, регулирование температуры в реакторе и отбор пентафторида фосфора из реактора. Система (100) для получения пентафторида фосфора включает источник элементарного фтора, источник белого фосфора (108), реактор (104), первый вход (112), соединяющий источник фтора с реактором, второй вход (110), соединяющий источник фосфора с реактором, где система приспособлена для подачи регулируемого потока источника элементарного фтора на непрерывной основе в реактор, и выходной патрубок (118), присоединенный к реактору для прохождения пентафторида фосфора в сборочный агрегат. Предложены простой и эффективный способ и система для получении пентафторида фосфора прямым фторированием жидкого или газообразного фосфора. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил., 7 пр.
Наверх