Реактор для получения синтез-газа и способ его получения

РЕТЕНИЯ ПАТЕНТУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ(71) Энститю Франсэ Дю Петроль (Р(54) РЕАКТОР ДПЯ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕЗГАЗА И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ. Изобретение относится к способу и устройству, работающему по пламенному методу, для получения синтез-газа,Целью изобретения является интенсификация процесса.На фиг.1 представлен реактор, включающий цилиндрическую нористук стенку, продольный разрез; на фиг.2 - реактор, состоящий из двух частей, продольный разрез; на фиг.З - реактор, состоящий иэ нескольких реакционных эон, со стенками из пористого материала, продольный разрез; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.31 на фиг.5 - пористый элемент в виде нескольких блоков; на фиг,6 - пбристый элемент с перегородкой; на фиг.7 - разрез Б-Б на фиг.6.Реактор 1 содержит горелку (форсунку) 2, которая может состоять иэ нескольких труб 3. Некоторые иэ этих труб могут служить для введения окис.301634127(57) Изобретение относится к способуи реактору для получения синтез-газапутем снижения содержания горючегов атмосфере с недостатком окислителяи позволяет интенсифицировать процесс,Реактор, содержащий корпус, средствадля ввода окислителя и горючего ивывода готового продукта, включаетвторые средства для ввода второйчасти окислителя в реактор, которыевыполнены в виде пористых элементов,разграничивающих по крайией меречасть реактора, 2 с. и 8 з.п.ф-лы,7 ил. ляющего газа, содержащего кислород, а другие - для введения горючего.Трубы 3 (фиг. служат для введения кислорода и между трубами имеются свободные промежутки 4, которые служат для введения превращаемого газа (метана).Газы могут подводиться в форсунку 2 по трубопроводу 5 (горючий газ) и трубопроводу 6 (окисляющий газ).форсунка 2 находится в- цилиндрическом пористом кожухе 7. Этот кожух включает в своей верхней части трубопровод 8 для вывода злюентов.Пористый кожух (рубашка) 7 с горелкой (форсункой), размещенной на его нижнем конце, разделяет реакционную зону 9Пористый кожух (рубашка) 7 сам включен в герметичный корпус 10, снабженный трубопроводом 8 для вывода элюентов и трубопроводами 5 и 650 исключаются, так как они уменьшают эффективность конверсии ( заморажииванне реакций) ц могут приводить к накоплению углерода, Б данном слудля загрузки горелки метаном и кислородомКроме того, этот корпус загружается окисляющим газом (кислородом 1 потрубопроводу 11.Реактор работает следуюгим образом,Кислород, поступающий по трубопроводу 11, попадает в зону 12 и проходит через перистую стенку, подавая 10таким образом через цее кислород.Кислород проникает в реакционную зону 9 и участвует в реакции для досгижения полной конверсии метана вСО, Н, СР и Н О, 15Количество кислорода, которое вводится в реакционную зону 9 по трубопроводу 6 форсунки 2, недостаточнодля осуществления палцой конверсииметана, а кислорода, проникающего 20через пористый кожух 7, недостаточнодля реализации полного превращения,Пористый кожух 7 может иметь изменяемую пористость, в зависимости откоторой загружается то или другое 25место реакционной зоны 9, с тем, чтобы варьировать дебит ввода в различных пунктах реакционной зоны 9. Наппример, пористасть может изменятьсявдоль оси реактора 1, 30Это изменение пористости можетбыть достигнуто особенно за счетсоединения модульных элементов 13,таких как плиты или кирпичи различнойвеличины пористости. 15На уровне Форсуцки 2 пористая стенка может быть продолжена за счет гер. метичной стенки или того же корпусафорсунки 2.В реакционную зону 9 также можно 40вводить водяной пар или любой другойгаз для дополнения способа, Это может бьггь реализовано либо за счеттрубопровода 6 горелки, либо за счеттрубопровода 11 загрузки зоны 12, 45Внутренние стенки корпуса могутбьггь предпочтительно покрыты защитным, противоизлучающим слоем 14 илитепловой защитой,Это устройство имеет несколькопреимуществ. Газ, который проходитчерез пористую стенку, нагреваетсяи таким образом охлаждаст эту стенку. Тем не менее, при получении синтез-.газа слишком холодные стенки чае кислород, который диффундирует,создает граничный реакционный слой,способный защищать стенку, более холодную от газов в процессе конверсии.Можно вводить часть кислорода нарасстоянии от форсуцки 2, Сгораниена выходе из форсунки 2 намного болееобильное, так как кислород там имеется в количестве, недостаточном дляполной конверсии.Так, сгорание на уровне Форсунки2 осуществляется при более низкойтемпературе, что таким образом защищает горелку.Кислород постепенно вводится черезпористый кожух 7 для дополнения конверсии,Температура выходящего из горелкипотока более низкая, чем та, котораябыла бы получена, если бы все продукты конверсии вводились через форсунку,Можно, кроме того, увеличиватьскорость диффузии в наиболее нагруженной части стенки за счет теплообменов, причем это оказывает влияниена пористость этой части стенки.В предлагаемом реакторе можно исключить введение предварительно нагретого до очень высоких температур кислорода для питания горелки,Первая часть 15 ограничена частьювытянутого элемента 16, который может быть выполнен из огнеупорного материала.Горелка 2 помещена на нижнем конце 17 вытянутого элемента 16. На другом (верхнем) конце 18 элемента 16находится отверстие 19, через котороепроисходит загрузка второй части реак"тора 20, которая охватывает верхнийконец 18 вьггянутого элемента 16 иограничена наружной стенкой 21 вытянутого элемента 16, цилиндрическимкожухом 22 из огнеупорного материалаи куполом 23 или шаровым сегментом,который возвышается над этим цилиндрическим кожухом 22, чтобы накрытьверхний конец 18 вытянутого элемента16.Купол 23 помещен напротив выпускного отверстия 19 для вывода элкентов из первой части реактора.Это отверстие расположено по оси24 горелки, которая также представляет собой ось реактора.Выходящий из отверстия 19 потокотклоняется в сторону куполом 23 на180 и движется во вторую часть реак 1634 1 730 тор 20, следуя вдоль внутренней с г ики вытянутого элемента 16 для выхолапо трубопроводам 25.Купол 23, который представляет со-.5бой экраиирующую стенку, ныполнен иэпористого материала, в известных случаях огнеупорного, и служит для вводадругой части окисляющего газа по трубопроводу 26 форсунки.10Поверхность 27 купола 23, котораяне ограничивает реактор, окруженагерметическим корпусом 28, которыйопределяет камеру 29,Камера 29 загружается окислителем(кислородом) по трубопроводу 30Кислород диффундирует через пористуюстенку купола 23 и загружается кислородом вторая часть реактора 20.Герметический корпус 28 входит н 20наружный корпус 31, который охватывает весь реактор, включая трубопроводы 30 для ввода кислорода, трубопроводы 25 для вывода потока в камеру для форсунки 2. 25Форсунка 2 многотрубчатого илидругого типа и, следовательно, содержит несколько труб 32 для ввода горю -чего (природного газа). Оно поступает в горелку 2 по трубопроводу 33.Окислитель (кислород) вводится нпервый реактор по промежутку 34, оставшемуся свободным между трубами 32форсунки.Согласно этому способу реализациисажа, выходящая иэ первого реактора,собирается на пористой стенке в форме купола.Слой саки увеличивается за счеткоалесценции, и фактически сажа может быть более легко собрана на этойстенке,В пористом куполе 23, контактирующем с реактором, проходящий его кислород предварительно подогревается, 45что позволяет осуществлять дополнительное окисление собранной на внутренней стороне купола сажи. Такжеможно принимать но внимание каталитическое ноздейстние пористого матернала, который может включать, например,циркон,Сажа задержинается на пористойстенке, повторно сжигается за счетокислителя, который просачивается 55сквозь поры, Тем не менее, формареактора (фиг,1) неблагоприятна длясцепления. Форма реактора, представленная на фиг.2, более эффективна,причем сака попадает на стенку поверхности 27 через отверстие 19, ио часть сажи поднер ается опасности быть увлеченной с элюентами,Способы реализации пористой стенки облегчают сцепление саки и вцоследствии ее удаление за счет окисления благодаря окислителей, проникающему через эти пористые стенки.Согласно этим способам реализации увеличивается соотношение поверхность/объем,Пористый элемент 35 (фиг.3) содержит множество первичных каналов 36 для прохождения синтез-газа и вторичных каналов 37 для введения окислителя, который должен проходить пористый элемент 35. Первичные и вторичные отверстия имеют Аорму каналов, точнее труб. Вторичные каналы 37 могут загружаться дополнительным окислителем через камеру 38 загрузки, ограниченную корпусом 39, окружающим другой корпус 40, в котором располокен пористый элемент 35. Корпус 40 имеет отверстия 41 для загрузки вторичных каналов 37.Сака, которая отлагается на стенках первичных каналов 36, окисляется окнслителем, проходящим иэ вторичных каналов 37.Пористый элемент 35 может быть моноблочным или многоблочным, что облегчает промьшлеиную реализацию.Пористый элемент реализуется штабелированием нескольких пористых подэлементов 42 и 43. Каждый из этих элементов имеет каналы 44, которые образуют первичные каналы после штабелирования этих подэлементов в первичные каналы. Вторичные каналы реализуются эа счет прямолинейных дренажных каналов 45, которые в известных случаях действуют совместно с шипами 46,Плоскость стыка 47 также может быть такой, какая есть, или покрыта слоем (пористым или нет) для заполнения зазора.Этот слой может быть иэ огнеупорного строительного раствора.Если пористость подэлементов 42 и 43 достаточная, то этот слой не нужен, так как часть газа, который проходит плоскость стыка, тогда незначительна, по сравнениюс той, которая диффундирует в поры.Форма первичных и/или вторичных каналов может быть разнообразной, особенно для реализации наилучшего улавливания сажи и/или наилучшего распределения дополнительного окисляющего газа, и/или для увеличения поверхностей обменов.Каналы могут быть снабжены перегородками 48.1 ОКаналы могут быть смещены и иметьразличные диаметры.Формула изобретения1. Реактор для получения синтезгаэа, включаюкий вертикальный корпус, средства для ввода окислителя и горючего и вывода готового продукта, 20 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью интенсификации процесса, он снабжен дополнительным средством для ввода дополнительного потока окислителя, выполненным в виде одной 25 или нескольких пористых стенок, разделяющих реакционное пространство на секции.2, Реактор по п,1, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что пористая стенка выполнена в виде цилиндрического стакана с укрепленным на открытом торце средством для ввода горючего и части окислителя, при этом порис тый стакац снабжен трубопроводом для вывода продуктов. 3. Реактор по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что днище пористого цилиндра выполнено частичнопористым для подвода части окислителя,4, Реактор по,пп.1-3, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что пористые"таканы установлены концентрично,при этом наружный стакан своими цилиндрическими стенками плотно примыкает к внутренней стенке реактора.5. Реактор по пп.1-4, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что пористаястенка выполнена из материала, обладающего каталитическими свойствами,например циркона.6, Реактор по пп.1-5, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что пористыестенки выполнены иэ моноблоков.7. Реактор по пп.1-6, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что пористыестенки выполнены из установленныхдруг на друга пористых элементов.8, Реактор по п.7, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что в пористыхэлементах выполнены дренажные каналыи/или шипы.9. Способ получения синтез-газапутем сжигания горючего при недостатке окислителя в газовой фазе, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью интенсификации процесса, вводятдополнительный поток окисляющего газа.1 О. Способ по п.9о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что дополнительныйпоток окисляющего газа содержит кислород и водяной пар,,ВЬакова ед ное Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород Гагарина, 10 624 1 Государственного 113035,Тираж 322,омитета по изобосква, Ж, Ра ениям икая наб крытиям при Гд 4/5