×
25.08.2017
217.015.bb54

РЕАКТОР ДЛЯ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ ПАРОВОЙ И ПАРОУГЛЕКИСЛОТНОЙ КОНВЕРСИИ УГЛЕВОДОРОДОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к реактору для каталитической паровой и пароуглекислотной конверсии углеводородов, содержащему цилиндрический корпус с эллиптическим дном, закрытый крышкой, при этом во внутренней полости корпуса вдоль цилиндрической его части закреплены на крышке множество вертикальных нагревательных труб байонетного типа, оборудованных горелками и штуцерами подвода топлива, окислителя и штуцером отвода дымовых газов, которые установлены вдоль цилиндрической части. Реактор характеризуется тем, что байонетные трубы выполнены из керамического материала, а горелки расположены внутри байонетных труб. Использование предлагаемого реактора обеспечивает более глубокую переработку метана за счет повышения верхней границы температуры каталитического процесса. 4 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к конструкции реактора для каталитической конверсии углеводородов, который может быть использован в химической промышленности, например в производстве метанола.

Известны следующие основные конструкции аппаратов превращения углеводородов в синтез-газ, получившие широкое промышленное применение [Справочник азотчика. Т. 1 / Под ред. Е.Я. Мельникова. М.: Химия, 1986 г. - 512 с.]:

- трубчатые печи (многорядная трубчатая печь, террасная двухъярусная печь);

- шахтные конверторы.

Трубчатые печи обогреваются теплом наружного горения топлива в воздухе и не требуют чистого кислорода, но верхняя температура в слое катализатора ограничена прочностными характеристиками стали реакционных труб и не должна превышать 900°C, температура в реакционной зоне при этом составляет ~800°C, что не позволяет обеспечить глубокую переработку природного газа при экономически оправданных условиях процесса.

Шахтный конвертор подразумевает подачу реагентов на слой катализатора, в том числе и кислорода, который обеспечивает протекание реакции горения с выделением тепла и поддержанием заданной высокой температуры. Чистый кислород может быть обеспечен блоком разделения воздуха, это приводит к дополнительным материальным затратам. Если использовать воздух, то получается конвертированный газ с большим содержанием азота. Количество диоксида углерода, образующегося в реакции, не позволяет использовать получаемый конвертированный газ для синтеза метанола без его предварительной очистки от углекислоты.

Известна печь для парового риформинга углеводородной фракции [патент 2462413 Российской Федерации, МПК B01J 8/06, C01B 3/38. Новая печь для парового риформинга, содержащая пористые горелки / Жирудьер Фабрис, Фишер Беатрис; заявитель и патентообладатель ИФП (FR). №2009140150/05; заявл. 05.03.2008; опубл. 27.09.2012], содержащая набор вертикальных труб байонетного типа, подвешенных к верхней части печи, частично заполненных катализатором на основе никеля. Трубы распределены в виде параллельных рядов. Тепло, необходимое для реакции парового риформинга, обеспечивают для труб с катализатором за счет горения при помощи длинномерных пористых горелок, расположенных в виде рядов между рядами нагреваемых труб. Печь имеет вытяжные трубы и каналы подачи воздуха.

Недостатком данного аппарата является ограничение верхней температуры отходящих дымовых газов значением 975°C и, как следствие, невозможность обеспечить глубокую переработку углеводородов.

Известно устройство для получения водородсодержащих газов путем проведения паровой каталитической конверсии углеводородов [патент 2009712 Российской Федерации, МПК B01J 8/04. Аппарат для проведения паровой каталитической конверсии углеводородов / Астановский Д.Л., Астановский Л.З., Андрианов В.В., Калашников В.А., Корчака Н.И., Микитенко Л.А., Ромашевский В.Б.; заявитель и патентообладатель Астановский Д.Л. №4633249/26; заявл. 01.12.1988; опубл. 30.03.1994]. Внутри корпуса аппарата находится камера сгорания топлива, соединенная с каналами в виде спиральных перегородок для прохода теплоносителя через распределительную камеру, при этом последняя выполнена в виде полого диска. Конструкция аппарата позволяет осуществлять процесс конверсии при заданном давлении, обеспечить равномерный подвод тепла к катализатору и парогазовой смеси, проходящей через него. При этом исключается необходимость использования кислорода для проведения парокислородной конверсии, как это проводится в шахтных конверторах при производстве водорода и метанола, или применение дорогостоящих толстостенных реакционных труб из жаропрочных сплавов, как это осуществляется в трубчатых аппаратах для проведения процесса конверсии.

Недостатком данного аппарата является ограничение верхней температуры процесса из-за применения стальных материалов деталей и, как следствие, невозможность обеспечить глубокую переработку углеводородов, а также сложность внутреннего устройства.

Известен каталитический конвертор для первичного и вторичного риформинга углеводородов [патент 2131765 Российской Федерации, МПК B01J 8/06, C01B 3/38. Конвертор для двухступенчатой каталитической конверсии углеводородов / Сосна М.Х., Иржи Кубец, Левин И.Р.; заявитель и патентообладатель Сосна М.Х. №98100906/25; заявл. 28.01.1998; опубл. 20.06.1999]. Конвертор состоит из двух ступеней, размещенных в одном футерованном корпусе с реакционными трубами в нижней части, заполненными катализатором для первой ступени конверсии, которые выполнены в виде модулей, а катализаторный слой второй ступени конверсии размещен в верхней части корпуса. Плотные пучки труб модуля охвачены с наружной и внутренней сторон профильными кожухами, поверхность которых конгруэнтна поверхности реакционных труб, закрепленных в трубных решетках, к которым примыкают соответственно сборные камеры. Каждый модуль снабжен по оси сборным стояком, верхняя часть которого прикреплена к верхней трубной решетке, а нижняя проходит через нижнюю сборную камеру, в которой концентрично нижней части стояка размещена труба с компенсатором. Реакционные трубы в нижней части снабжены сильфонами, под верхней трубной решеткой имеется защитная перегородка, а в верхней сборной камере установлен обтекатель. Наружный профильный кожух имеет направляющую обечайку, модуль имеет сверху тепловую изоляцию и защитный колпак.

Недостатком данной конструкции является сложность внутреннего устройства аппарата.

Наиболее близкой к заявляемому является конструкция реактора-теплообменника [патент 2459172 Российской Федерации, МПК F28D 21/00, F23D 14/20, B01J 8/00. Компактный реактор-теплообменник, использующий множество пористых горелок / Жирудьер Фабрис, Фишер Беатрис; заявитель и патентообладатель ИФП (FR). №2009140147/06; заявл. 05.03.2008; опубл. 20.08.2012], предназначенного для осуществления ярко выраженных эндотермических реакций, содержащего паровую камеру общей цилиндрической формы, закрытую в своей верхней части куполом по существу эллипсоидной формы и в своей нижней части дном по существу эллипсоидной формы, при этом упомянутая паровая камера содержит множество вертикальных труб, которые установлены вдоль цилиндрической части паровой камеры и внутри которых циркулируют реактивы, при этом упомянутые трубы содержат, по меньшей мере, один конец, сообщающийся с наружным пространством реактора-теплообменника, и нагреваются множеством пористых горелок, работающих без предварительного смешивания и установленных вертикально между нагреваемыми трубами. Реактор-теплообменник в соответствии с настоящим изобретением предназначен для осуществления ярко выраженных эндотермических реакций при температурах, которые могут достигать 950°C.

Недостатком данного аппарата является ограничение верхней температуры процесса значением 950°C и, как следствие, невозможность обеспечить глубокую переработку метана, а также технические трудности изготовления и эксплуатации аппарата высокого давления с высокой температурой горения топлива в межтрубном пространстве.

Техническим результатом изобретения является повышение верхней границы температуры каталитического процесса и, как следствие, обеспечение более глубокой переработки метана.

Указанный результат достигается тем, что в реакторе для каталитической паровой и пароуглекислотной конверсии углеводородов, содержащем цилиндрический корпус с эллиптическим дном, закрытый крышкой, при этом во внутренней полости корпуса вдоль цилиндрической его части закреплены на крышке множество вертикальных нагревательных труб байонетного типа, оборудованных горелками и штуцерами подвода топлива, окислителя и штуцером отвода дымовых газов, которые установлены вдоль цилиндрической части, согласно изобретению байонетные трубы выполнены из керамического материала, а горелки расположены внутри байонетных труб.

Технический результат достигается за счет того, что керамические трубы из карбида кремния можно эксплуатировать при температурах до 1350°C без снижения излучающей способности в различных агрессивных средах, а расположение горелок внутри труб позволяет поддерживать расчетную температуру в межтрубном пространстве корпуса реактора высокого давления с катализатором, более низкую по сравнению с температурой адиабатического горения топлива, что упрощает конструкцию и эксплуатацию аппарата. Кроме этого, на поверхности труб не протекает процесс сажеобразования и не образуется окалина, снижается объем токсичных выбросов в атмосферу за счет уменьшения образования оксидов азота.

Изобретение позволяет также повысить глубину переработки природного газа и улучшить экономические показатели производства метанола за счет проведения процесса при более высокой температуре в слое катализатора, т.е. в более выгодных термодинамических условиях. Кроме того, при проведении пароуглекислотной конверсии углеводородов отпадает необходимость очистки конвертированного газа.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен разрез реактора по вертикали, на фиг. 2 - его горизонтальный разрез, на фиг. 3 - увеличенный фрагмент горизонтального разреза, на фиг. 4 - вертикальный разрез байонетной трубы с горелкой.

Реактор для каталитической паровой и пароуглекислотной конверсии углеводородов содержит стальной корпус 1 с футеровкой из огнеупорного бетона 2, во внутренней полости корпуса установлены вдоль цилиндрической части вертикально и параллельно друг другу закрепленые на крышке 3 байонетные трубы из керамического материала, включающие внутренние 4 и наружные 5 трубы, например, из самосвязанного карбида кремния, оборудованные горелками 6, между наружными трубами расположен никелевый катализатор 7. В центре реактора установлена центральная труба 8 для выхода конвертированного газа через штуцер 9, для ввода парогазовой смеси предусмотрен штуцер 10, для подачи топливного газа - штуцер 11, для подачи воздуха - штуцер 12, для выхода дымовых газов - штуцер 13.

Реактор работает следующим образом. Предварительно нагретая до 600-800°C парогазовая смесь через штуцер 10 поступает в конвертор на слой никелевого катализатора 7, находящегося в межтрубном пространстве цилиндрического корпуса 1 с футеровкой из огнеупорного бетона 2. При прохождении парогазовой смеси через слой никелевого катализатора сверху вниз на поверхности катализатора протекает эндотермическая реакция паровой конверсии метана и его гомологов. Необходимое количество тепла к слою катализатора подводится за счет сжигания топливного газа во внутренних теплообменник трубах 4 из самосвязанного карбида кремния и дальнейшей передачи тепла через наружные байонетные трубы 5, которые закреплены на крышке 3. Каждая байонетная труба оборудована горелкой 6, к которой через штуцеры 11 и 12 из коллекторов подаются подогретые до 150°C топливный газ и воздух соответственно. Процесс горения протекает во внутренней трубе, образующиеся дымовые газы проходят кольцевой зазор между внутренней и наружной трубой, отдают свое тепло реакционной газовой смеси в слое катализатора и через штуцер 13 с температурой 900-1100°C покидают аппарат. Конвертированный газ, пройдя слой катализатора с температурой 1000-1100°C, по центральной трубе 8 покидает конвертор через штуцер 9. В технологической схеме предусмотрена установка рекуперативного теплообменника для утилизации тепла конвертированного газа и нагрева поступающей в конвертор парогазовой смеси. Количество нагревательных труб определяется производительностью реактора, внутренним диаметром цилиндрического корпуса, наружным диаметром нагревательной трубы и составляет от 50 до 120 труб на квадратный метр сечения корпуса аппарата. Длина нагревательных труб при этом составляет от 3 до 6 м. При температуре на выходе из слоя ~1000°C, общем давлении процесса ~2 МПа и объемной скорости потока ~1000 ч-1 остаточная концентрация метана не превышает 0,4 об. % по сухому газу. Тепловая нагрузка нагревательных труб составляет 5-7⋅104 Вт/м2, она обеспечивается передачей тепла конвекцией и тепловой радиацией от пламени и дымовых газов. При давлении в трубах ~1 МПа и линейной скорости дымовых газов 10-20 м/с коэффициенты теплоотдачи в трубах составляют 150-250 Вт/м2⋅К, при этом доля тепла, передаваемого конвекцией, составляет от 30 до 70% в разных точках нагревательных элементов.

Таким образом, наивысшая температура горения топлива развивается во внутренних трубах, работающих без избыточного давления, а в слое катализатора достигается более высокая температура каталитического процесса по сравнению с перечисленными примерами, что увеличивает глубину протекания эндотермической реакции паровой и пароуглекислотной конверсии углеводородов.

Реактор для каталитической паровой и пароуглекислотной конверсии углеводородов, содержащий цилиндрический корпус с эллиптическим дном, закрытый крышкой, при этом во внутренней полости корпуса вдоль цилиндрической его части закреплены на крышке множество вертикальных нагревательных труб байонетного типа, оборудованных горелками и штуцерами подвода топлива, окислителя и штуцером отвода дымовых газов, которые установлены вдоль цилиндрической части, отличающийся тем, что байонетные трубы выполнены из керамического материала, а горелки расположены внутри байонетных труб.
РЕАКТОР ДЛЯ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ ПАРОВОЙ И ПАРОУГЛЕКИСЛОТНОЙ КОНВЕРСИИ УГЛЕВОДОРОДОВ
РЕАКТОР ДЛЯ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ ПАРОВОЙ И ПАРОУГЛЕКИСЛОТНОЙ КОНВЕРСИИ УГЛЕВОДОРОДОВ
РЕАКТОР ДЛЯ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ ПАРОВОЙ И ПАРОУГЛЕКИСЛОТНОЙ КОНВЕРСИИ УГЛЕВОДОРОДОВ
РЕАКТОР ДЛЯ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ ПАРОВОЙ И ПАРОУГЛЕКИСЛОТНОЙ КОНВЕРСИИ УГЛЕВОДОРОДОВ
РЕАКТОР ДЛЯ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ ПАРОВОЙ И ПАРОУГЛЕКИСЛОТНОЙ КОНВЕРСИИ УГЛЕВОДОРОДОВ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 74.
20.01.2013
№216.012.1bb5

Способ получения катализатора метанирования

Изобретение относится к технологии приготовления катализаторов на основе никеля, стабилизированного активным оксидом алюминия, и может быть использовано в химической промышленности для тонкой очистки водородсодержащих газов от оксидов углерода методом каталитического гидрирования до метана....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472587
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.09.2014
№216.012.f6b3

Способ получения катализатора для процесса метанирования

Изобретение может быть использовано в химической промышленности для тонкой очистки водородсодержащих газовых смесей от оксидов углерода путем их гидрирования до метана. Изобретение относится к способу получения катализатора для процесса метанирования, включающему пропитку носителя на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528988
Дата охранного документа: 20.09.2014
27.11.2014
№216.013.0b19

Способ каталитической очистки водородсодержащей газовой смеси от оксидов углерода

Изобретение относится к области химии и может быть использовано для каталитической очистки водородсодержащей газовой смеси от оксидов углерода. Способ каталитической очистки водородсодержащей газовой смеси от оксидов углерода, посредством их гидрирования до метана при пропускании смеси через...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534249
Дата охранного документа: 27.11.2014
20.12.2014
№216.013.1133

Способ получения синтез-газа путем паровой конверсии углеводородов

Изобретение относится к химической промышленности. Технологический углеводородный газ после сероочистки в смеси с водяным паром подают в обогреваемые жаропрочные трубы, внутри которых размещают никельсодержащий катализатор в виде слоя гранул в форме шара или цилиндра с поверхностью 400÷700 м/м...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535826
Дата охранного документа: 20.12.2014
13.01.2017
№217.015.86e4

Способ приготовления катализатора среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром

Изобретение относится к способу приготовления катализаторов для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром, которые могут быть использованы в промышленности при получении азотоводородной смеси для синтеза аммиака. Способ заключается в механической активации железосодержащего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603641
Дата охранного документа: 27.11.2016
13.01.2017
№217.015.8ab5

Способ получения смазочной композиции

Настоящее изобретение относится к способу получения смазочной композиции, заключающемуся в измельчении, смешивании, ультразвуковом диспергирующем воздействии композиции, состоящей из смеси, содержащей вспученный вермикулит, модифицированный поверхностно-активными веществами, согласно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604202
Дата охранного документа: 10.12.2016
13.01.2017
№217.015.9249

Способ регенерации экстракционной воды в производстве полиамида-6

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способу регенерации экстракционной воды в производстве полиамида-6 гидролитической полимеризацией капролактама. Способ заключается в том, что собирают экстракционную воду и охлаждают ее до температуры 6÷10°С с образованием суспензии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605694
Дата охранного документа: 27.12.2016
25.08.2017
№217.015.a88a

Способ получения катализатора окисления метанола до формальдегида

Изобретение относится к способу получения катализатора окисления метанола до формальдегида и может быть использовано в производстве формальдегида и карбамидо-формальдегидных смол. Способ заключается во взаимодействии железосодержащего компонента с триоксидом молибдена с последующим формованием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611419
Дата охранного документа: 22.02.2017
25.08.2017
№217.015.aa11

Асфальтобетонная смесь

Изобретение относится к технологии получения дорожно-строительных материалов, а именно асфальтобетонных смесей при строительстве и ремонте автомобильных дорог, строительстве гидротехнических сооружений, в гражданском строительстве. Асфальтобетонная смесь, включающая битум, минеральный материал...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611801
Дата охранного документа: 01.03.2017
25.08.2017
№217.015.ab0b

Способ приготовления медьсодержащего катализатора для дегидрирования циклогексанола в циклогексанон

Изобретение может быть использовано в химической промышленности в производстве капролактама. Изобретение относится к способу приготовления медьсодержащего катализатора для дегидрирования циклогексанола в циклогексанон, включающему нанесение предшественника активного компонента из суспензии,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612216
Дата охранного документа: 03.03.2017
Показаны записи 1-10 из 46.
20.01.2013
№216.012.1bb5

Способ получения катализатора метанирования

Изобретение относится к технологии приготовления катализаторов на основе никеля, стабилизированного активным оксидом алюминия, и может быть использовано в химической промышленности для тонкой очистки водородсодержащих газов от оксидов углерода методом каталитического гидрирования до метана....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472587
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.09.2014
№216.012.f6b3

Способ получения катализатора для процесса метанирования

Изобретение может быть использовано в химической промышленности для тонкой очистки водородсодержащих газовых смесей от оксидов углерода путем их гидрирования до метана. Изобретение относится к способу получения катализатора для процесса метанирования, включающему пропитку носителя на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528988
Дата охранного документа: 20.09.2014
27.11.2014
№216.013.0b19

Способ каталитической очистки водородсодержащей газовой смеси от оксидов углерода

Изобретение относится к области химии и может быть использовано для каталитической очистки водородсодержащей газовой смеси от оксидов углерода. Способ каталитической очистки водородсодержащей газовой смеси от оксидов углерода, посредством их гидрирования до метана при пропускании смеси через...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534249
Дата охранного документа: 27.11.2014
20.12.2014
№216.013.1133

Способ получения синтез-газа путем паровой конверсии углеводородов

Изобретение относится к химической промышленности. Технологический углеводородный газ после сероочистки в смеси с водяным паром подают в обогреваемые жаропрочные трубы, внутри которых размещают никельсодержащий катализатор в виде слоя гранул в форме шара или цилиндра с поверхностью 400÷700 м/м...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535826
Дата охранного документа: 20.12.2014
13.01.2017
№217.015.86e4

Способ приготовления катализатора среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром

Изобретение относится к способу приготовления катализаторов для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром, которые могут быть использованы в промышленности при получении азотоводородной смеси для синтеза аммиака. Способ заключается в механической активации железосодержащего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603641
Дата охранного документа: 27.11.2016
13.01.2017
№217.015.8ab5

Способ получения смазочной композиции

Настоящее изобретение относится к способу получения смазочной композиции, заключающемуся в измельчении, смешивании, ультразвуковом диспергирующем воздействии композиции, состоящей из смеси, содержащей вспученный вермикулит, модифицированный поверхностно-активными веществами, согласно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604202
Дата охранного документа: 10.12.2016
13.01.2017
№217.015.9249

Способ регенерации экстракционной воды в производстве полиамида-6

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способу регенерации экстракционной воды в производстве полиамида-6 гидролитической полимеризацией капролактама. Способ заключается в том, что собирают экстракционную воду и охлаждают ее до температуры 6÷10°С с образованием суспензии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605694
Дата охранного документа: 27.12.2016
25.08.2017
№217.015.a88a

Способ получения катализатора окисления метанола до формальдегида

Изобретение относится к способу получения катализатора окисления метанола до формальдегида и может быть использовано в производстве формальдегида и карбамидо-формальдегидных смол. Способ заключается во взаимодействии железосодержащего компонента с триоксидом молибдена с последующим формованием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611419
Дата охранного документа: 22.02.2017
25.08.2017
№217.015.aa11

Асфальтобетонная смесь

Изобретение относится к технологии получения дорожно-строительных материалов, а именно асфальтобетонных смесей при строительстве и ремонте автомобильных дорог, строительстве гидротехнических сооружений, в гражданском строительстве. Асфальтобетонная смесь, включающая битум, минеральный материал...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611801
Дата охранного документа: 01.03.2017
25.08.2017
№217.015.ab0b

Способ приготовления медьсодержащего катализатора для дегидрирования циклогексанола в циклогексанон

Изобретение может быть использовано в химической промышленности в производстве капролактама. Изобретение относится к способу приготовления медьсодержащего катализатора для дегидрирования циклогексанола в циклогексанон, включающему нанесение предшественника активного компонента из суспензии,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612216
Дата охранного документа: 03.03.2017
+ добавить свой РИД