Установка для получения водородсодержащего газа

(56) Лейбуш А. Г логического газа танола из углевод 1971, с, 151-154 Сявриков А. росы атомной на водородная энер вып. 1, с, 22-26.дство техноммиака и мев, М.Химия,др. Произ ля синтезаородных Гд ИЯ ВО струкции одсодерерсии угльзовано анола и ехимичесхема предла На чертежемой установки ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОГКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт азотной промышленности и продуктов органическогосинтеза и Московский инженерно-строительный институт им. В, В. Куйбышева(53) 66,623(088.8)Гохгут Л. Ф. и др Вопи и техники. Сер, атомноетика и технология, 1987,) УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛ ДСОДЕРЖАЩЕГО ГАЗА Изобретение относится к ко установок для получения водо жащего газа путем паровой конв леводородов и может быть испо в производствах аммиака, ме других областях химической и неф ской промышленности. Целью изобретения является повышение взрыво- и пожаробезопасности при аварийной разгерметизации оборудования.(57) Изобретение может быть использовано при производстве аммиака, метанола и позволяет повысить взрыво- и пожаробезопасность при аварийной разгерметизации оборудования, Установка содержит конвертор углеводородов с подводящими и отводящими трубопроводами конвертируемого газа и систему парообразования в виде парогенератора и паросборника, снабженную подводящими и отводящими трубопроводами, подключенные к источнику тепла в виде ядерного реактора, При этом трубопроводы конвертируемого газа размещены внутри трубопроводов системы парообразования и выполнены с соотношением площадей сечений, обратно пропорциональным плотностям сред, и отношением диамет ров трубопроводов, равным или большим 7.Кроме того, паросборник размещен над конвертором и снабжен клапанами выпуска воды, ориентированными в направлении кон В вертора и связанными с установленными на нем датчиками загорания. 1 з,п, ф-лы, 1 ил.1 табл,опорах 1 и 2 размещены соответстонвертор 3 углеводородов и парогер 4, соединенные трубопроводами 5 источником тепла в виде ядерного ра (не показано) и трубопроводом 7 осителя между собой, На опоре 2 усен компрессор 8 для циркуляции тептеля. К конвертору 3 подключены ящии 9 и отводящий 10 трубопрововертируемого газа. Парогенератор 4 ен подводящим 11 и отводящим 12 роводами с паросборником 13 и обвместе с ним систему парообразовавенно к нерато ибс реакто теплон тановл лоноси подвод ды кон соедин трубоп разует ния.Трубопроводы 9 и 10 конвертируемого газа размещены внутри трубопроводов 11 и 12 системы пдрообразования.Трубопроводы системы парообраэования и конвертируемого газа выполнены с отношением площадей сечений, вычисленным по формуле, полученной в результате теоретических и экспериментальных иссле- дований где Яп - площадь сечения трубопровода системы парообразования;Я, - площадь сечения трубопровода конвертируемого газа;щп - молекулярный вес пара;щ - молекулярный вес конвертируемого газа;Уп - молярная концентрация пара в трубопроводе системы парообразования (.п=1)7 н - молярная концентрация водорода в трубопроводе с конвертируемым газом;рп - плотность пара в трубопроводе системы пзрообразования;р - плотность конвертируемого газа;/2 п - молярная концентрация пара в смеси конвертируемый газ - пзр - воздух при струйном истечении;2 н - молярная концентрация водорода в смеси конвертируемый гдз - пар - воздух при струйном истечении. Отношение площадей сечений трубопроводов системы паоообраэования и конвертируемого газа обратно пропорционально плотностям сред в этих трубопроводах, Указанные трубопроьоды моу; быть расположены друг относительно друга коаксиально,Для круглых сечений трубопроводы сис 1 емы парообраэовзния и конвертируемого газа выполнены с отношением диаметрамОп/ОГ7 Оп/ОГНа трубопроводе 9 установлен смеси- тель 14 природного газа с паром соединенный трубопроводом 15 с пдросборником 13. Пзросборник 13, имеющий патрубок 16 входа питательной воды, размещен над конвертором 3 и снабжен клапанами 17 выпуска воды. ориентированными в направлении конвертора 3, Клапаны 17 связаны с установленными нд конверторе 3 датчиками 18 загорания - г 1 омощью цепей 19 управления, Парогенератор 4 может иметь пароперегревающую секцию. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Установка работает следующим образом,Теплоноситель, например гелий с температурой 900 С поступает от ядерного реактора по трубопроводу 5 в конвертор 3 углеводородов, где отдает тепло конвертируемому газу, и затем с температурой700 С по трубопровду 7- в парогенератор 4, Охлажденный теплоноситель возвращается в ядерный реактор по трубопроводу б компрессором 8. Природный газ смешивается с водяным паром, производимым в системе парообразования, в смесителе 14 и подается по трубопроводу 9 в конвертор 3, где протекает каталитическии процесс паровой кон ерсии углеводородов с образованием водородсодержащего газа, который отводится по трубопроводу 10. Питательная вода из паросборника 13 проходит по кольцевому зазору, образованному трубопроводами 10 и 12 и поступает в пзрогенератор 4. Пзр из парогенератора 4 проходит по кольцевому зазору, образованному трубопроводами 9 и 11, и направляется в пзросборник 13, Возможно заполнение паром и межтрубного пространства, образованного трубопроводами 10 и 12.При аварийной разгерметизации трубопроводов 9 и 1 О конвертируемого газа горючие газы метан, водород и оксид угле- родэ поступаютв водо- или паропровод, или в зависимости от величины давления сред, пар поступает в конвертируемый газ, В любом случае обеспечивается взрывобечопасность установки ввиду отсутствия контакта горючих газов с воздухом,При наиболее оспасной аварии - одновременном полном поперечном разрыве трубопроводов 9 и 11 или 10 и 12 вместе с истечением в атмосферу взрывоопасных газов происходит истечение водяного пара с образованием неззрывоопасной парогазовоэдушной смеси Невзрывоопасность парогдзовоздушной смеси обеспечивается соотношением расходов вытекающих пара и горючих газов, определяемым размерами проходных сечений наружного и внутреннего трубопроводов Оп7 О.При этом пар смешивается с конвертируемым газом в истекающей струе в таком соотношении чтопи всех представляющих практический интерес режимах работы установки газовая смесь не может воспламеняться.В таблице приведены значения отношений концентраций пар - водород в смеси с воздухом при аварийном струйном истечении в дтмосферу конвертированного гдэа и дара при различных отношениях Оп/О и равенстве рабочих давлении в трубопрого 16343 10дах, определяемом необходимостью ихдальнейшего смешения. В качестве критерия . невоспламеняемости принято услоЕп1вие - ) 13,5, полученное путем анализаЕй 2воспламеняемости смесей водородсодержащего конвертируемого газа с паром,Температура сред в трубопроводах принятаодинаковой,10Из данных тиблицы видно, что при отношении диаметров трубопроводов системы парообразования и конвертируемогогаза равным или больше 7 обеспечиваетсяневоспламеняемость парогазовоздушнойсмеси, образующейся при аварийном полном поперечном разрыве трубопроводов,Верхний предел соотношения диаметровтрубопроводов огределяется в каждом конкретном случае, исходя из технико-экономических показателейДля представляющих практический интерес режимов работы установки соотношение диаметров выше 9 нецелесообразно.При нарушении герметичности конвертора 3 углеводородов, выходе в атмосферуи возгорании горючих газов сигнал от датчиков 18 загорания по цепям 19 управленияпоступает к клапанам 17 выпуска воды, установленным на паросборнике 15 и ориентированными в направлении конвертора.При открытии клапанов 17, вода в мелкодисперсном состоянии и пар под действиемдавления в паросборнике 15 создают облако вокруг конвертора 3, обеспечивающее 35затухание пламени,Предлагаемая установка обеспечиваетповышение вэрыво- и пожаообеэопасностипо сравнению с известной. Указанный эффектдостигается не путем введения дополнительных узлов и приспособлений. а использованием имеющихся узлов по двойному назначению. Технологические паропроводы используются в качестве дополнительной защитной оболочки трубопроводов с горючими газами и как средство для устранения возможности загорания этих газов при аварийном истечении в атмосферу.Выполнение трубопроводов с предлагаемым соотношением размеров приводит к достижению нового эффекта, а именно к образованию невзрывоопасных парогазовоздушных смесей при аварийной разгерметизации трубопроводов,Паросборник также приобретает новую функцию как средство пожаротушения,Формула изобретения1. Установка для получения водородсодержащего газа путем паровой конверсии углеводородов содержащая конвертор с подводящими и отводящими трубопроводами конвертируемого газа и систему парообразования в виде парогенератора и паросборника снабженную подводящими и отводящими трубопроводами, подключенные к источнику тепла, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения взрыво- и пожаробезопасности при аварийной разгерметизации оборудования, трубопроводы конвертируемого газа размещены внутри трубопроводов системы парообраэования, выполнены с соотношением площадей сечений обратно пропорциональным плотностям сред и отношением диаметров трубопроводов, равным или большим 7.2, Установка по и, 1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что паросборник размещен над конвертором и снабжен клапанами выпуска воды, ориентированными в направлении конвертора и связанными с установленными на нем датчиками загорания.1634310 Составитель А,ТелесницкийТехред М.Моргентал Корректор А.Осаулен дактор Ю.Середа Производственно-издательский комбинатПатент", г. Ужгород, ул, Гагарина,Заказ 113 Тираж 343 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК113035. Москва, Ж, Раушская наб, 4/5