Установка для проведения эндотермических реакций

А 51) В МИТЕТ СССРИЙ И ОТНРЬТИЙ ОСУДАРСТВЕННЫЙПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕН АНИЕ ИЗ ЕТЕНИЯ 1 698/22.77 4. Бюл.Р Аллан Седе Дональд Ломхольт О Текнолоджквис елик есен з Ко Джорджидлауания)рейшн 6.023(088.8)Генкин А.Э. О их заводов. М.,удование хи 70, с,298(54)(57) УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯЭНДОТЕРМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ, содержащаяпечь, камеру сгорания, вертикальноустановленные по концентрическимокружностям цилиндрические реакторы,снабженные перегородками для равномерного распределения греющих газов,и уотройства для подачи горючего газаи окислителя, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью упрощения конструкции и уменьшения металлоемкости,под камерой сгорания размещены реакторы, над которыми установлены устройства для подачи горючего и окислителя, при этом реакторы, расположенные вблизи стенок камеры сгорания,снабжены экранами. ИИзобретение относится к установкам для проведения каталитических реакций, в частности для получения газов из углеводорбдного сырья.Известны установки для проведениякаталитических реакций превращенияуглеводородного сырья в промышленныегазы, например водород, представляющие собой нагревательную печь, в которой расположены трубы, заполненныекатализатором. Каждая труба с катали затором представляет собой реактор,внутри которого подают реакционныегазы, а снаружи обогревают теплом,получаемым в печи при сжигании горю-чего. 15Однако процессы такого типа например паровой риформинг углеводородного сырья, проводят при высокойтемпературе, поэтому основным типом ,теплопередачи от греющих газов к реакторным трубам является излучение.Это обстоятельство не позволяет расположить большое количество труб компактно в печи, поскольку трубы околостенки нагреваются больше, чем трубы, 5окруженные другими трубами, Таким образом, в известных устройствах существует неравномерность. распределения тепла, которая снижает эффективность использования устройства, умень-. шая срок службы и коэффициент использования тепла внутри печи.Известны также аппараты для прове-. дения каталитических реакций, которые содержат в корпусе вертикально, установленные по концентрическим окружнос, 35 тям цилиндрические реакторы (трубы с катализатором), снабженные перегородками в межтрубном пространстве для улучшения теплопередачи за счет луче- ,испускания 1) . 40Однако, поскольку зти аппараты требуют подачи греющих газов извне, преимущества, связанные с улучшением теплопередачи размещением перегород-ки, уменьшаются из-за потерь тепла в подводящих трубопроводах. Кроме того, такое решение требует повышенных затрат материалов.Целью изобретения является упрощение конструкции и уменьшение металло емкости.Это достигается тем, что в установке для проведения эндотермических реакций, содержащей печь, камеру сгорания, вертикально установленные по концентрическим окружностям цилиндрические реакторы, снабженные перегородками для равномерного распределения греющих газов, и устройства для пода,чи греющего газа и окислителя, под камерой сгорания размещены реакторы, 60 под которыми установлены устройства для подачи горючего и окислителя, при этом реакторы, расположенные вблизи стенок камеры сгорания, снабжены экранами, . 65 На фиг.1 изображенО расположениереакторов внутри печи (направлениепотоков показано стрелками) на Фиг.2 разрез А-А на фиг.1.Установка содержит печь 1, камеру 2 сгорания.со средствами сжиганиятопливного газа - Форсунками 3, патрубок 4 для ввода в камеру сгоранияокислителя и вертикально установленные цилиндрические реакторы 5. Каждый реактор состоит из двух коаксиально установленных труб б и 7, между которыми в кольцевом пространстве(реакционной камере) засыпаны гранулы катализатора, находящиеся на сетке 8 на входе в реакционную камеру.Можно применять любой катализаторПарового риформинга, например никелевый. В верхней части камера закрыта колпаком 9. Центральная труба имеет отверстия в нижней части, а вверхней части соединена с кольцевымпространством, Внутри центральнойтрубы концентрично установлена цилиндрическая вставка 10, наружный диаметр которой несколько меньше внутреннего диаметра центральной трубы,за счет чего создается кольвеваярегенерационная камера 11. Эазормежду вставкой 10 и центральной трубой сохраняется за счет выступов 12.Регенерационная камера изолированаот горячих газов печи. Для максимально суммарной производительностиреактора важно предотвратить нагревпродуктов реакции внутри реакционнойкамеры за счет тепла газов печи,Нижняя часть реакторов находится внагревательной части печи, предназначенной для увеличения теплообмена между печными газами, в которойразмещена цилиндрическая обечайка13, образующая с реакционной камеройзазор, в котором размещен теплопроводный набивочный материал, напримершарики из окиси алюминия, Пространство между соседними реакторами заполнено нетеплопроводным материалом,например керамическими волокнами,находящимися на плите 14, установленной по всей длине печи и снабженной отверстиями, через которые проходят реакторы 5, В н;лней частипечи расположень 1 коллекторы дляотвода продуктов реакции, технологического топлива и вь 1 хода печных газов, В верхней части каждого реактора имеются перегородки 15, выпол-ненные в виде муфт-экранов. Муфта;вокруг реакторов, расположенные вблизи стенок камеры сгорания, выполнены из нержавеющей стали,они экранируют реакторы от радиантного тепластенок камеры сгорания.Установка работает следующим об-разом,Смесь водяного пара и углеводородного горючего поступает из коллектора в нижнюю часть реактора черезпоступает в камеру 2 сгорания черезотверстие 16 в стенке реактора, по- кольцевой проход 21, образованный водача в коллектор осуществляется че- круг каждой Форсунки 3. Сгорание горез патрубок 17. Смесь сразу нагре- рючего и воздуха происходит в камеревается печными газами, текущими про 2 сгорания. Наружные перегородки 15тивотоком через зазор между реакци-5 на реакторах близ камеры сгорания заонной камерой и цилиндрической обе- щищают эти реакторы от избыточногочайкой 13, и начинает реагировать в радиантного нагрева стенками печи,присутствии частиц катализатора. По Другие муфты помогают равномерно расмере продвижения горючего водяного пределять тепло среди всех реакторов.,пара и продуктов реакции ввврх по ре- Я Горячие газы поступают в кольцевойакционной камере, они продолжают ре- зазор между наружной стенкой реактоагировать и поглощать дополнительноера и цилиндрической перегородкой 15тепло, На выходе температура прсдУк- и выходЯт по трубе 22, отдавая теплотов реакции достигает максимума, го- реакторам,рячие продукты реакции поступают в 1. Изобретение позволяет компактнорегенерационную.камеру 11. По мере располагать, несколько реакторов впрохождения продуктов реакции по ре- печи, обеспечивая при этом равномергенерационной камере тепло отводится . ное распределение тепла всем реактообратно в реакционную камеру, Затем рам, а также предотвращать избыточ. они поступают в коллектор для .отвода , ное и неравномерное нагревание реакпродуктов реакции через отверстия 18 о торов вблизи стенок печи.и выводятся иэ реактора по трубе 19 Степень конверсии в предложенноййлибо для дальнейшей переработки, ли-установке составляет 95 и суммарныбо для хранения или потребления. термический КПД реактора равен 90.Горючее для печи поступает в кол- Максимальное среднее колебание темлектор по трубе 20,затем проходит в 25 пературы между реакторами или по оккамеру 2 сгорания через форсунку 3. ружности данного реактора по однойВоздух поступает через патрубок 4 и и той же оси составляет 15,6 С.1075947 А-А г,Составитель Г.СавиновИ.Николайчук ТехредМ,Гергель Корректор Г.Решетник едакт 3 иал ППП фПатент.", г.ужгород, ул.Проектная,4 аз,526/52 Тира ВНИИПИ Государстве по делам иэобрет 113035, Москва, Жного коми ний и отк Раушская Подпитета СССРрытийнаб., д.4/