Генератор синтез-газа



Генератор синтез-газа
Генератор синтез-газа
Генератор синтез-газа

 


Владельцы патента RU 2612632:

Климов Владислав Юрьевич (RU)

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Генератор синтез-газа содержит цилиндрический корпус 1, внутри которого с кольцевым зазором установлена камера сгорания 2. Указанная камера сгорания 2 выполнена в виде цилиндра с заглушенным выходным торцом из материала, проницаемого для смеси углеводородного горючего с окислителем. Внутри камеры сгорания размещен рекуператор 4, состоящий из наружной 5 и внутренней 6 труб разного диаметра, установленных одна в другую. Торец наружной трубы 5 выполнен заглушенным. Полость внутренней трубы 6 сообщена с кольцевым зазором 11 между наружной 5 и внутренней 6 трубой. Кольцевая полость 13 камеры сгорания 2, образованная ее стенкой и наружной трубой 5 рекуператора 4, соединена с кольцевой полостью 14 коллектора 3 синтез-газа, размещенного на рекуператоре 4. Во входной части внутренней трубы 6 указанного рекуператора 4 установлено сопло 8. Кольцевая полость 10 между стенкой корпуса 1 и стенкой камеры сгорания 2 соединена с кольцевой полостью 11 между внутренней 6 и наружной трубами 5 рекуператора 4. В кольцевую полость между наружной стенкой рекуператора 4 и стенкой камеры сгорания 2 выведена выходная часть запального устройства 9. Изобретение позволяет повысить производительность, уменьшить габариты и массу генератора синтез-газа путем рекуперации тепла продуктов конверсии. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области химической промышленности, а именно к органическому синтезу, и предназначено для получения синтез-газа.

В современной промышленности основными способами получения синтез-газ являются паровой, парокислородный и автотермический риформинг природного газа. Высокая стоимость перегретого пара, применение дорогостоящих катализаторов и отличающегося высокой сложностью и громоздкостью оборудования, большие удельные капитальные затраты являются существенными недостатками этих способов.

Известен генератор синтез-газа, содержащий реакционную камеру сгорания, узлы подачи газообразного углеводородного горючего, окислителя, воды, смесительную головку с системой воспламенения и охлаждаемое сопло. Реакционная камера генератора синтез-газа состоит из трех расположенных соосно и последовательно секций, внутренние полости которых образуют цилиндрический рабочий канал. Первая секция представляет собой охлаждаемый водой цилиндр, снабженный узлами подвода воды охлаждения и смесительной головкой. Смесительная головка состоит из расположенного по оси секции узла подачи окислителя со спрямляющей решеткой и системой воспламенения и 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. На конической поверхности сужающегося участка вставки расположено не менее трех центробежных форсунок, посредством которых в генератор во время работы вводится вода. Третья секция - это неохлаждаемый или охлаждаемый цилиндр с охлаждаемым соплом (патент РФ №2408417, МПК: B01J 7/00, от 04.06.2009).

Основными недостатками данного генератора синтез-газа являются необходимость охлаждения стенок секций реакционной камеры, подача воды для коррекции состава получаемого синтез-газа.

Известна радиационная горелка, содержащая корпус, инжектор в виде газового сопла со смесительной трубкой и керамическую перфорированную излучающую насадку, при этом керамическая перфорированная излучающая насадка выполнена с возможностью исполнения дополнительно функций экрана и рефлектора, для чего она выполнена в объемной конфигурации в виде полостей с поперечным размером и глубиной не менее 10 мм, причем перфорированными являются только дно полостей, или только стенки, или стенки и дно (патент РФ №2151957, МПК: F23D 14/12 - прототип).

Указанная радиационная горелка работает следующим образом.

Газ, вытекая из сопла в смесительную трубку, инжектирует необходимое количество воздуха, образуя газовоздушную смесь требуемого состава, которая, проникая через перфорированную керамическую насадку, сгорает внутри ее полостей вблизи внутренней поверхности. Поверхность полостей насадки раскаляется до высокой температуры, являясь источником мощного инфракрасного излучения. Часть излучения запирается в вогнутых полостях, поглощается излучающими стенками и увеличивает их температуру до 1000-1200°С, что в свою очередь приводит к увеличению радиационного потока с поверхности. Вогнутая форма и большая глубина полостей насадки затрудняют подмешивание холодного окружающего воздуха в зону химической реакции, а сохранение высокой температуры продуктов, не превышающей 1200°С, на расстоянии порядка 10-20 мм от поверхности, обеспечивает полную завершенность химических реакций, в том числе доокисление CO в CO2, и не приводит к образованию заметного количества окислов азота.

Основным недостатком данной радиационной горелки являются недостаточно оптимальные условия для окислительной конверсии углеводородов в синтез-газ при большом избытке горючего.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание генератора синтез-газа, конструкция которого позволит обеспечить высокую производительность и компактность путем рекуперации тепла продуктов конверсии.

Решение указанной задачи достигается тем, что предложенный генератор синтез-газа согласно изобретению содержит цилиндрический корпус, внутри которого с кольцевым зазором установлена камера сгорания, выполненная в виде цилиндра с заглушенным выходным торцом из материала, проницаемого для смеси углеводородного горючего с окислителем, при этом внутри упомянутой камеры сгорания размещен рекуператор, состоящий из наружной и внутренней труб разного диаметра, установленных одна в другую, причем торец наружной трубы выполнен заглушенным, а полость внутренней трубы сообщена с кольцевым зазором между наружной и внутренней трубой, при этом кольцевая полость камеры сгорания, образованная ее стенкой и наружной трубой рекуператора, соединена с кольцевой полостью коллектора синтез-газа, размещенного на рекуператоре, причем во входной части внутренней трубы указанного рекуператора установлено сопло, при этом кольцевая полость между стенкой корпуса и стенкой камеры сгорания соединена с кольцевой полостью между внутренней и наружной трубами рекуператора, а в кольцевую полость между наружной стенкой рекуператора и стенкой камеры сгорания выведена выходная часть запального устройства.

В варианте исполнения один из торцов камеры сгорания закреплен на коллекторе синтез газа, при этом на другом торце закреплена наружная труба рекуператора.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид генератора синтез-газа в продольном разрезе, на фиг. 2 - продольный разрез генератора синтез-газа в варианте исполнения.

Предложенный генератор синтез-газа содержит корпус 1, камеру сгорания 2, выполненную из материала, проницаемого для смеси углеводородного сырья с окислителем, коллектор синтез-газа 3, рекуператор 4, состоящий из наружной 5 и внутренней трубы 6, при этом на его торце закреплен тройник 7, сопло 8, а также запальное устройство 9.

Между корпусом 1 и камерой сгорания 2 расположена полость 10, соединенная с кольцевым зазором 11 расположенного между наружной 5 и внутренней трубой 6 рекуператора 4 с помощью трубопровода 12. Кольцевой зазор 13, расположенный между внутренней поверхностью камеры сгорания 2 и наружной трубой 5 рекуператора 4, сообщается с полостью 14 коллектора синтез-газа 3.

В варианте исполнения один из торцов камеры сгорания 2 закреплен в коллекторе синтез-газа 3, при этом на другом торце закреплена наружная труба 5 рекуператора 4.

Предложенный генератор синтез-газа работает следующим образом.

Углеводородное сырье через сопло 8 поступает во внутреннюю трубу 6 рекуператора 4. Воздух поступает в тройник 7 и далее во внутреннюю трубу 6 рекуператора 4. Во внутренней трубе 6 происходит смешение компонентов топлива. На торце внутренней трубы 6 поток смеси компонентов топлива разворачивается в противоположную сторону и по кольцевому зазору 11 направляется через трубопровод 12 в полость 10. Проходя по кольцевому зазору 11, смесь компонентов топлива нагревается за счет теплообмена с продуктами сгорания через стенку наружной трубы 5 рекуператора 4.

Из полости 10 смесь компонентов топлива проходит через стенки и дно камеры сгорания 2 в кольцевой зазор 13, где воспламеняется запальным устройством 9 и сгорает. В кольцевом зазоре 13 возникает мощное ИК-излучение, обеспечивающее устойчивое горение богатой углеводородной смеси с образованием продуктов неполного окисления синтез-газа, который поступает в полость 14 коллектора синтез-газа 3.

В варианте исполнения смесь компонентов топлива из кольцевого зазора 11 поступает в полость 10 напрямую.

Использование предложенных технических решений позволяет повысить производительность и снизить габариты и массу генератора синтез-газа.

1. Генератор синтез-газа, характеризующийся тем, что он содержит цилиндрический корпус, внутри которого с кольцевым зазором установлена камера сгорания, выполненная в виде цилиндра с заглушенным выходным торцом из материала, проницаемого для смеси углеводородного горючего с окислителем, при этом внутри упомянутой камеры сгорания размещен рекуператор, состоящий из наружной и внутренней труб разного диаметра, установленных одна в другую, причем торец наружной трубы выполнен заглушенным, а полость внутренней трубы сообщена с кольцевым зазором между наружной и внутренней трубой, при этом кольцевая полость камеры сгорания, образованная ее стенкой и наружной трубой рекуператора, соединена с кольцевой полостью коллектора синтез-газа, размещенного на рекуператоре, причем во входной части внутренней трубы указанного рекуператора установлено сопло, при этом кольцевая полость между стенкой корпуса и стенкой камеры сгорания соединена с кольцевой полостью между внутренней и наружной трубами рекуператора, а в кольцевую полость между наружной стенкой рекуператора и стенкой камеры сгорания выведена выходная часть запального устройства.

2. Генератор синтез-газа по п. 1, отличающийся тем, что один из торцов камеры сгорания закреплен на коллекторе синтез-газа, при этом на другом торце закреплена наружная труба рекуператора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к реактору переработки газового углеводородного сырья для получения синтез-газа, который может быть использован в газохимии для получения метилового спирта, диметилового эфира, альдегидов и спиртов, углеводородов и синтетического моторного топлива.

Изобретение относится к области добычи и переработки полезных ископаемых. Установка для извлечения водорода из воды Черного моря содержит реактор, соединенный трубопроводами с воздухозаборником и емкостью с серной кислотой, поступающей из окислителя.

Изобретение относится к получению синтетического газа и может быть использовано в химической промышленности. Способ получения синтетического газа включает введение метана и углекислого газа в реакционную камеру.

Изобретение относится к области получения аммиака на основе риформинга углеводородов, в частности к способу повышения производительности установки для получения аммиака.

Изобретение относится к обработке отходящего газа из синтеза Фишера-Тропша, приводящей к понижению выделения углерода. Нециркуляционный остаточный газ, вырабатываемый после реакции синтеза Фишера-Тропша подвергается реформингу паром и превращается в обогащенный водородом синтез-газ.

Изобретение может быть использовано в водородной энергетике и сталелитейной промышленности. В реакционное пространство помещают обогащенный углеродом гранулят с размером частиц от 0,1-100 мм, содержащий по меньшей мере 80 мас.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при производстве азота, кислорода и аргона из атмосферного воздуха. Способ включает использование нескольких адсорбционных колонн.

Изобретение относится к технологии получения водорода в результате химической реакции компонентов гидрореагирующей композиции, более конкретно к способу активации алюминия для получения водорода, и может найти применение при создании водородных картриджей для малогабаритных источников питания на топливных элементах.

Изобретение относится к способу обработки обогащенной диоксидом углерода газовой смеси, которая образуется при получении синтез-газа. Способ включает проведение сырья, содержащего углеводород, через трубы, находящиеся в огневом пространстве отапливаемого горелками реактора парового риформинга, при этом сырье превращается в неочищенный синтез-газ, содержащий водород, моноксид углерода, диоксид углерода, а также углеводороды, отделение из неочищенного синтез-газа газовой смеси, обогащенной диоксидом углерода, содержащей окисляющиеся вещества, термообработку части газовой смеси, обогащенной диоксидом углерода, содержащей окисляющиеся вещества, в кислородсодержащей атмосфере и сжигание окисляющихся веществ.

Изобретение относится к области газохимии и может быть использовано для получения водородсодержащего газа на основе смеси CO и H2 (синтез-газа) из природного газа и иных углеводородных газов.

Изобретение относится к области химии. Поглотитель водорода размещают в замкнутом объеме с очищаемой кислородсодержащей или кислородобедненной газовой средой.

Изобретение относится к области комплексной переработки твердого топлива на основе биоресурсов и может быть использовано при комплексной переработке пищевых продуктов.

Изобретение относится к области ракетной техники, а более конкретно к области регулирования твердотопливных газогенерирующих систем для подводного применения. Твердотопливный газогенератор для подводного использования содержит установленную на опоре цилиндрическую шашку унитарного твердого топлива, на верхнем торце которой надет локализатор зоны горения в виде перевернутого термостойкого стакана с электрическим нагревателем, и средство управления.

Изобретение относится к области химического машиностроения, а именно, к установкам для получения водорода риформингом жидкого углеводородного сырья, может быть использовано в энергетической установке подводной лодки.

Изобретение относится к области получения водорода или синтез-газа при переработке различных водородсодержащих топлив посредством парциального окисления и может быть использовано для переработки различных углеводородных топлив и сероводорода.

Изобретение относится к системе выработки водорода и способу управляемой выработки водорода. Способ заключается в реакции металлического реактива, отобранного среди щелочных металлов, щелочноземельных металлов, сплавов и смесей, состоящих из щелочных металлов, щелочноземельных металлов, сплавов, состоящих, как минимум, из одного щелочного металла, и как минимум, одного щелочноземельного металла, с водой для получения водорода и остаточного продукта реакции в виде гидроксида металла, отобранного среди щелочных гидроксидов и щелочноземельных гидроксидов, при этом осуществляют сжижение металлического реактива путем нагревания в вакууме, подачу жидкого металлического реактива в гомогенный реактор выдавливанием при помощи средств подачи и одновременную подачу воды для поддержания стехиометрического соотношения воды в соответствии с количеством жидкого металлического реактива, транспортировку водорода и остаточного продукта из реактора в средства разделения, разделение водорода и остаточного продукта реакции, транспортировку отделенного водорода в приемник водорода, транспортировку остаточного продукта реакции в приемник гидроксида металла и предотвращение попадания кислорода в средства подачи металлического реактива, систему подачи воды, реактор, разделители и приемник водорода путем выборочного применения вакуума.

Изобретение относится к подаче тепловой энергии и может быть использовано в химической промышленности и газификации. Способ подачи тепловой энергии в систему термообработки (104) сырья включает: газификацию сухого сырья в первом реакторе (106) потоком газифицирующего газа (FGG) с получением первого газового потока (PFG); окисление во втором реакторе (108) с получением второго газового потока (DFG); активацию в третьем реакторе носителей кислорода с получением избытка тепловой энергии; подачу части тепловой энергии указанного второго газового потока (DFG) и/или избыточного тепла с активации носителей кислорода в систему (104) термообработки сырья; и повышение температуры потока газифицирующего газа (FGG) по меньшей мере одной частью избыточного тепла с активации носителей кислорода для повышения температуры указанного потока газифицирующего газа (FGG) до температуры газификации.

Изобретение относится к области энергетики и предназначено для производства водорода и кислорода из водяного пара методом термической диссоциации и может быть использовано в сельском хозяйстве, коммунально-бытовой отрасли для работы двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных установок.

Изобретение относится к области газохимии, а именно к установке для получения синтез-газа для производства углеводородов. Установка включает магистраль подачи углеводородного сырья, магистраль подачи остаточного газа с установки синтеза углеводородов из синтез-газа, соединенные с блоком адиабатического предриформинга, трубопровод для подачи кислородосодержащего газа, соединенный с блоком автотермического риформинга, связанного с блоком адиабатического предриформинга, и трубопровод для выхода полученной парогазовой смеси, соединенный с выходом блока автотермического риформинга.

Изобретение относится к нефтехимии и может быть использовано для получения моторных топлив. Внутреннюю полость реактора загружают сырьём фракцией до 50 мм: биотопливом, твердыми бытовыми или сельскохозяйственными отходами, угольными шламами посредством узла загрузки 3. Реактор содержит шнековый уплотнитель 4, а также скребковый механизм 5 для удаления шлака. На корпусе 1 реактора в одной горизонтальной плоскости на равном расстоянии друг от друга установлено нечётное количество магнетронов 2, создающих температуру 1000-1500°C посредством СВЧ-излучения. Синтез-газ и шлаки, полученные в результате пиролиза сырья, выводят из реактора через выгрузной канал 9, разделяют и очищают от примесей. Корпус 1 выполнен трёхслойным: внутренний слой 6 - из керамической плитки, средний 8 - теплоизоляционный, внешний 7 - из нержавеющей стали с отверстиями для свободного прохождения СВЧ-излучения от магнетронов 2. Расширяются функциональные возможности реактора. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх