Реактор термоокислительного пиролиза метана

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3)5 С 10 6 9/38 Я ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ЬНОГО ая про- ацетилевысокой эобретемеру смевленных подают в вой дифГОСУДАРСТВЕ ННОЕ ПАТЕ НТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт хлорнойпромышленности с опытным заводом и конструкторскии бюро(56) Шлейникоа В.М. Установки по производству ацетилена из нефти и газа. М.: Машиностроение, 1965, с, 21-25,Изобретение относится к устройствам для химической переработки природного метана неполным его сжиганием в кислороде под давлением и может быть использовано в химической промышленности при получении ацетилена, синтез-газа и водороа. дНаиболее близким к изобретению является реактор для неполного сжигания под давлением предварительно перемешанных метанокислородн ых смесей,Реактор состоит из конической камеры смешения, в верхней части которой расположены патрубки для ввода метана и кислорода, в нижней части камеры расположен распределитель, имеющий многочисленные каналы, сообщающиеся с камерой сгорания. К камере сгорания примыкают патрубки для ввода жидких нефти и воды с целью "закалки" продуктов реакции, Известный реактор работает следующим образом. В камеру смешения подают предварительно подогретые метан и кислород. Смешиваясь в камере смешения, горючая смесь поступает в распределитель, имея температуру не выше 500 С, а давление не выше 4 атм. На выходе из каналов распределителя метано, 9,Ы 1778146(54) РЕАКТОР ТЕРМООКИСЛИТЕПИРОЛИЗА МЕТАНА(57) Использование: химическмышленность, для полученияна, синтез-газа и водорода спроизводительностью.,Сущность иния: метан и кислород подают в кащения из концентрично устаносопл Лаваля. Полученную смеськамеру сгорания через сверхзвукофузор, 1 ил. кислородную смесь поджигают и ниже распределителя в камере сгорания устанавливается стационарное горение метанокислородной смеси. Газообразные продукты неполного сжигания (пирогаз), содержащие СО, СО 2, Н 2, Н 20 (пар) и С 2 Н 2, из камеры сгорания поступают для извлечения ацетилена.Недостатком такого реактора в случае проведения термоокислительного пиролиза является недостаточно высокая производительность по ацетилену, содержание которого в пирогазе не превышает 6-8 об, вследствие недостаточно высокого(не выше 500 С) подогрева исходной метанокислородной смеси. При подогреве метанокислородной смеси выше 500 С происходит ее самовоспламенение в камере смешения. 8 случае же применения известного реактора для высокотемпературной кислородной конверсии метана при давлении свыше 30 атм. вообще невозможно осуществить подогрев горючей смеси без ее самовоспламенения, что приводит к недостаточно высокому (не более 80 об, )ь) содержанию водорода и окиси углерода в получаемом влажном конверсированном газе.Целью предлагаемого реактора являет- Вследствие р р ртвие то можения и роста при ся повышение производительности. этом давления и температуры горючая метаУказанная цель достигается тем, что ре- нокислородная смесь самовоспламеняется актортермоокислительного пиролиза мета- и сгорает в камере сгорания 9, Продукты на, содержащий цилиндрическую камеру 5 реакции подвергают "закалке" с помощью смешения, снабженную средствами повода форсунки.10, после чего пирогаз отбирают метана и кислорода, и камеру сгорания, до-через патрубок 11. Слив излишков закалочльно содержит сверхзвуковой диф- ной воды производят через патру ок пол нительнове сии "закалк " не фузор, установленный между камерами случае кислороднои конвер ии у" смешения и сгорания, а средства подвода 10 производят.метана и кислорода выполнены в виде кон центрично установленных сопл Лаваля, рукции перед известными устройствамиявляется возможность существенного поНа чертеже представлена схема реакто- вышения теплосодержания горючеи смеси ра. 15 за счет более высокого подогрева исходногоРеактор включает в себя ресиверы 1 и сырья, Это осуществляется установкой фун, соединенные соответственно с патрубка- кционально связанных конструктивных элеми 3 и 4 для подачи углеводорода и кисло- ментов: сопл Лаваля, позволяющих без рода, сопла Лаваля 5 и 6, соединенные с самовоспламенения получить в камереесиверами соответственчо 1 и 2, камеру 20 смешения метанокислородную смесь с смешения 7, сверхзвуковой диффузор 8, ка- пониженной температурой, и сверхзвумеру сгорания 9, форсунки 10 для закалки кового диффузора, в котором в результате пирогаза, патрубок 11 для отбора газооб- торможения и сжатия горючей смеси восразных продуктов реакции и патрубок 12 станавливается исходное суммарноетеплодля удаления излишков воды и сажи. 25 содержание метана и кислорода. ВРеактор работает следующим образом. известных же устройствах не предусмотреПредварительно сжатые (до 300 атм,) и ны конструктивные элементы, обеспечиваподогретые (метан - до 700-900 С, кисло- ющие снижение температуры во время род- до- 150-200 С) метан и кислород посту- смешения компонентов и затем восстановпают в ресиверы 1 и 2. Из ресиверов 1 и 2 30 ление их исходного суммарного теплосометан и кислород истекают из сопл 5 и 6, держания, Вследствие этогс максимально приобретая при истечении сверхзвуковую возможный предварительный подогрев в скорость. Одновременно с увеличением этих устройствах ограничен температурой скорости происходит падение давления и самовоспламенения при смешении нагретемпературы в соплах до значений, исклю тых метана и кислорода.чающих самовоспламенение при смешении В случае проведения термоокислительобоих компонентов, Если в ресивере 1 дав- ного пиролиза метана при коэффициенте ление метана больше давления кислорода в расхода кислорода 0,28 расчетная темпераресивере 2, то скорость истечения метана тура горения после самовоспламенения в будет больше скорости истечения кислоро диффузоресоставляет 1400-1500 С. Получада за счет чего возникает эффект эжекции емый после закалки водой охлажденный пилл с О/ кислорода в струю метана, при этом длина рогаз согласно расчету содержит до 10 об,камеры смешения 7 составляет 6-10 диамет- ацетилена при давлении 10-30 атм. При проров этой камеры, т.е. оба газа смешиваются ведении же кислородной конверсии метана приуказаннойдлинедостаточно полно. Со при коэффициенте 0,25 получаемый влажкращение длины камеры 7 способствуют . ный конверсированный газ согласно термоувеличениеотносительногодиаметра сопла динамическому расчету содержит более 5 и повышение скорости кислорода в сопле 90 водорода и окиси углерода при давле, После смешения. компонентов получен- нии до 150-250 атм,ная горючая метанокислородная смесь, 50 Следуетотметить,что реакторособенно имеющая пониженные, препятствующие ее эффективен при высоких до 100-300 атм самовоспламенению давление и темпера- давлениях, т,к. при этих давлениях возможтуру, иэ камеры 7 со сверхзвуковой ско- ность подогрева компонентов в существуюростью поступает в диффузор 8, где щих устройствах исключается полностью.происходит газодинамическое торможение 55 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я горючей смеси, сопровождающееся соглас- Реактор термоокислительного пиролино известным законам газовой динамики за метана, содержащий цилиндрическую карезким ростом давления и температуры, меру смешения, снабженную средствами близким к значениям давления и температу- подвода метана и кислорода, и камеру сгоры в ресиверах 1 и 2, до 200 атм. и 800 С, рания, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью1778146 йСЛОРОЮ Иегпон Пир Составитель С,Евлан Техред М.Моргентал Корректор С.Пека дакт Заказ 4163 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб., 4/5 но-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Произво повышения производительности, он дополнительно снабжен сверхзвуковым диффузором, установленным между камерами смешения и сгорания, а средства подводаметана и кислорода выполнены в виде концентрично установленных сопл Лаваля,