|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] Устройство парового риформинга, содержащее камеру сгорания, катализаторные трубы, расположенные в несколько рядов, подающие трубопроводы для газообразного эдукта, которые проходят под нижней частью камеры сгорания, горелки для нагревания катализаторных труб, которые установлены в нижней части камеры сгорания и направлены вертикально вверх в камеру сгорания, подающие трубопроводы, проходящие под нижней частью камеры сгорания, каждый предназначен для подачи воздуха и топливного газа к горелкам, отверстия, выполненные в потолке камеры сгорания, для выпуска отработанного газа горелок, каналы, проходящие над потолком камеры сгорания, для выпуска отработанного газа горелок. 
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
Устройство парового риформинга, содержащее камеру сгорания, катализаторные трубы, расположенные в несколько рядов, подающие трубопроводы для газообразного эдукта, которые проходят под нижней частью камеры сгорания, горелки для нагревания катализаторных труб, которые установлены в нижней части камеры сгорания и направлены вертикально вверх в камеру сгорания, подающие трубопроводы, проходящие под нижней частью камеры сгорания, каждый предназначен для подачи воздуха и топливного газа к горелкам, отверстия, выполненные в потолке камеры сгорания, для выпуска отработанного газа горелок, каналы, проходящие над потолком камеры сгорания, для выпуска отработанного газа горелок.
Евразийское (21) 201890743 (13) Al
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки (51) Int. Cl. C01B 3/38 (2006.01)
2018.08.31 F23C 5/08 (2006.01)
(22) Дата подачи заявки 2016.09.28
(54) УСТРОЙСТВО ПАРОВОГО РИФОРМИНГА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СИНТЕЗ-ГАЗА
(31) 15400043.4
(32) 2015.10.05
(33) EP
(86) PCT/EP2016/025105
(87) WO 2017/059963 2017.04.13
(71) Заявитель:
Л'ЭР ЛИКВИД СОСЬЕТЕ АНОНИМ ПУР Л'ЭТЮД И ЭКСПЛОТАСЙОН ДЕ ПРОСИД ЖОРЖ КЛОД (FR)
(72) Изобретатель:
Косия Антонио, Хасслер Натанель (DE)
(74) Представитель:
Котов И.О., Харин А.В., Буре Н.Н., Стойко Г.В. (RU)
(57) Устройство парового риформинга, содержащее камеру сгорания, катализаторные трубы, расположенные в несколько рядов, подающие трубопроводы для газообразного эдукта, которые проходят под нижней частью камеры сгорания, горелки для нагревания катализаторных труб, которые установлены в нижней части камеры сгорания и направлены вертикально вверх в камеру сгорания, подающие трубопроводы, проходящие под нижней частью камеры сгорания, каждый предназначен для подачи воздуха и топливного газа к горелкам, отверстия, выполненные в потолке камеры сгорания, для выпуска отработанного газа горелок, каналы, проходящие над потолком камеры сгорания, для выпуска отработанного газа горелок.
Устройство парового риформинга для производства синтез-газа
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству парового риформинга для преобразования газа, богатого углеводородами, с помощью пара в синтез-газ, богатый монооксидом углерода и водородом.
Настоящее изобретение, кроме того, относится к способу производства синтез-газа, богатого монооксидом углерода и водородом, посредством парового риформинга газа, богатого углеводородами.
Известный уровень техники
Устройства парового риформинга для преобразования газообразных углеводородов с помощью пара в синтез-газ, в основном состоящий из монооксида углерода (СО) и водорода (Н2), являются известными. Принцип парового риформинга описан, например, в Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Sixth Edition, Vol. 15, chapter "Gas Production)), Chapter 2.2. Принцип работы разных типов трубчатых реакторов, применяемых на практике для этого процесса, описан в главе 2.2.3 того же тома. В этой главе описаны трубчатые реакторы, в которых горелки установлены в крыше или в нижней части, или в боковых стенках корпуса устройства риформинга. Настоящее изобретение относится к устройствам риформинга, в которых горелки установлены в крыше или в нижней части корпуса. В этой категории к настоящему времени в основном получил признание вариант с горелками, установленными в крыше, как это показано на фиг. 6 этой главы издания Ullmann. В этом варианте все подающие трубопроводы, т. е. трубопроводы для снабжения горелок топливным газом и трубопроводы для газообразного эдукта для реакционных труб, расположены на крыше, и все выпускные трубопроводы, такие как трубопровод для выпуска отработанных газов горелки и газообразного продукта из реакционных труб, расположены в нижней части корпуса устройства риформинга. Выпуск газообразных продуктов в нижней части корпуса является особенно выгодным, поскольку их температура находится в диапазоне 900°С, и после выхода
из устройства риформинга они проходят через котел-рекуператор для рекуперации тепла. Поскольку котел-рекуператор является настолько тяжелым, что его установка имеет смысл только на уровне земли, отвод газообразных продуктов в нижней части корпуса устройства риформинга обеспечивает короткий путь трубопровода к котлу-рекуператору, а следовательно и малые потери тела в трубопроводе.
С другой стороны, установка трубопроводов для газообразного эдукта и трубопроводов для топливного газа на крыше корпуса устройства риформинга является невыгодным по нескольким причинам. Эти трубопроводы ухудшают доступность реакционных труб, которые можно заменить только через крышу. В дополнение, для технического обслуживания горелок и для проверки трубопроводов крыша должна быть безопасной для доступа и хождения по ней персонала.
Особенно невыгодным является расположение трубопроводов для газообразного эдукта на крыше корпуса устройства риформинга в случае реакционных труб с интегрированным теплообменом между газообразными эдуктами и газообразными продуктами. Такие реакционные трубы описаны, например, в документе DE 102011118217 А1. Поскольку в этих реакционных трубах выпускное отверстие для газообразного продукта расположено на той же стороне, что и впускное отверстие для газообразного эдукта, то трубопроводы для газообразного продукта также должны быть расположены на крыше корпуса устройства риформинга, из-за чего затрудняются подача газообразных продуктов в котел-рекуператор и размещение котла-рекуператора.
Описание изобретения
Следовательно, целью настоящего изобретения является предоставление устройства парового риформинга, в котором устраняются недостатки известного уровня техники. Этой цели достигают с помощью устройства парового риформинга согласно признакам независимого пункта 1 формулы изобретения и, в
альтернативном аспекте настоящего изобретения, независимого пункта 2 формулы изобретения.
Устройство парового риформинга согласно настоящему изобретению: Устройство парового риформинга, содержащее:
- камеру сгорания, причем нижняя часть, потолок и боковые стенки ограничивают камеру сгорания,
- катализаторные трубы, расположенные в несколько рядов, с интегрированной рециркуляцией газообразного продукта, которые проходят через нижнюю часть камеры сгорания, причем катализаторные трубы расположены так, что трубные отверстия для трубопроводов для газообразного эдукта и трубопроводов для газообразного продукта расположены на конце катализаторных труб, выступающем в нижнем направлении из камеры сгорания,
- подающие трубопроводы для газообразного эдукта и сборные трубопроводы для газообразного продукта, которые проходят под нижней частью камеры сгорания,
- горелки для нагревания катализаторных труб, которые установлены в нижней части камеры сгорания и направлены вертикально вверх в камеру сгорания,
- подающие трубопроводы, проходящие под нижней частью камеры сгорания, каждый предназначен для подачи воздуха и топливного газа к горелкам,
- отверстия, выполненные в потолке камеры сгорания, для выпуска отработанного газа горелок,
- каналы, проходящие над потолком камеры сгорания, для выпуска отработанного газа горелок.
Устройство парового риформинга согласно настоящему изобретению в
альтернативной конфигурации:
Устройство парового риформинга, содержащее:
- камеру сгорания, причем нижняя часть, потолок и боковые стенки ограничивают камеру сгорания,
- катализаторные трубы, расположенные в несколько рядов, которые проходят через нижнюю часть и потолок камеры сгорания, причем катализаторные трубы расположены так, что трубные отверстия для трубопроводов для газообразного эдукта расположены на конце катализаторных труб, выступающем в нижнем направлении из камеры сгорания, и трубные отверстия для трубопроводов для газообразного продукта расположены на конце катализаторных труб, выступающем в верхнем направлении из камеры сгорания,
- подающие трубопроводы для газообразного эдукта, которые проходят под нижней частью камеры сгорания,
- сборные трубопроводы для газообразного продукта, которые проходят над потолком камеры сгорания,
- горелки для нагревания катализаторных труб, которые установлены в нижней части камеры сгорания и направлены вертикально вверх в камеру сгорания,
- подающие трубопроводы, проходящие под нижней частью камеры сгорания, каждый предназначен для подачи воздуха и топливного газа к горелкам,
- отверстия, выполненные в потолке камеры сгорания, для выпуска отработанного газа горелок,
- каналы, проходящие над потолком камеры сгорания, для выпуска отработанного газа горелок.
В устройстве риформинга по п. 1 один из отличительных признаков состоит в том, что применяются катализаторные трубы с интегрированной рециркуляцией газообразного продукта, так, как они описаны в нерассмотренной немецкой заявке DE 102011118217 А1. При такой технологии впускные отверстия для газообразного эдукта и газообразного продукта расположены на одном и том же конце катализаторной трубы. Сборные трубопроводы для этих случаев, таким образом, могут быть установлены полностью под нижней частью корпуса устройства риформинга.
С другой стороны, в устройстве риформинга согласно второму независимому пункту 2 формулы изобретения один из отличительных признаков состоит в том, что применяются катализаторные трубы без интегрированной рециркуляции газообразного продукта. Катализаторные трубы выступают из нижней части и потолка корпуса устройства риформинга, газообразные эдукты вводятся в катализаторные трубы в нижней части, и газообразные продукты собираются и выпускаются из катализаторных труб через крышу корпуса.
Одно преимущество устройств риформинга согласно настоящему изобретению состоит в том, что отвод отработанных газов горелок осуществляется в верхней части крыши устройства риформинга, т. е. в направлении конвекции отработанных газов. Таким образом, можно сэкономить питание компрессора и нагнетателя, поскольку отработанные газы горелок легче отсасывать.
Кроме того, расположение подающих трубопроводов и выпускных трубопроводов для газообразных эдуктов, газообразных продуктов, топочного воздуха и топливных газов в нижней части или под нижней частью устройства риформинга согласно настоящему изобретению обеспечивает очень симметричную и компактную конструкцию камеры сгорания, благодаря чему сокращаются потери тепла и потребности в топливе.
Также выгодной является лучшая доступность реакционных труб через крышу, в сравнении с обычными устройствами риформинга, так что в случае обслуживания они легче могут быть демонтированы в направлении к верхней части и заменены. То же самое касается возможно необходимой замены катализатора в трубах, причем деактивированный катализатор удобно удаляется сверху, например, путем отсасывания, и новый катализатор аналогично может быть введен сверху путем его введения в реакционные трубы.
Благодаря очень короткому соединению трубопроводов для газообразных продуктов с расположенными ниже по потоку устройствами, например, котлами-рекуператорами, согласно настоящему изобретению риск коррозии из-за металлического запыливания также сокращается, не говоря о сокращении потерь тепла.
Расположение горелок в нижней части камеры сгорания согласно настоящему изобретению делает их легко доступными в случае технического обслуживания. Кроме того, нижняя плита абсорбирует нагрузку системы подачи топливного газа и воздуха в горелку, так что крыша устройства риформинга соответственно разгружается.
Доступ к блокам установки, расположенным в нижней части или под нижней частью камеры сгорания, обеспечивается расположением доступной для ходьбы промежуточной плоскости между нижней частью камеры сгорания и монтажным основанием.
Настоящее изобретение также включает способ каталитического преобразования содержащего углеводороды газа с помощью пара в синтез-газ, содержащий водород и оксиды углерода, включающий следующие этапы способа:
a) предоставление содержащего углеводороды газа и пара,
b) производство газообразного эдукта путем смешивания указанных газа и пара,
c) преобразование газообразного эдукта в синтез-газ, содержащий водород и оксиды углерода, посредством преобразования в устройстве парового риформинга согласно пп. 1-5 в условиях риформинга,
d) выпуск синтез-газа для дополнительной обработки за пределами способа.
Под условиями риформинга понимают рабочие условия установки устройства риформинга, хорошо известные специалисту, которые обеспечивают технически и экономически выгодный уровень преобразования сырья в компоненты синтез-газа.
Предпочтительные аспекты настоящего изобретения
Предпочтительный аспект настоящего изобретения состоит в том, что интегрированная рециркуляция газообразного продукта в катализаторных трубах осуществляется с применением теплообменника, интегрированного в каждую трубу, посредством которого осуществляется теплообмен между газообразным эдуктом и газообразным продуктом, текущими в катализаторной трубе. Эта технология также описана в нерассмотренной немецкой заявке DE 102011118217 А1. Таким образом, тепло передается от горячего газообразного продукта к газообразному эдукту, благодаря чему экономится энергия нагревания, и нагревание, а значит и преобразование газообразных эдуктов, ускоряется.
Другой предпочтительный аспект настоящего изобретения состоит в том, что на своем верхнем конце катализаторные трубы оснащены закрывающимися отверстиями для замены катализатора. Через эти отверстия отработанный катализатор может быть удален из труб, например, путем отсасывания, и новый катализатор может быть введен внутрь.
Другой предпочтительный аспект настоящего изобретения состоит в том, что потолок камеры сгорания содержит отверстия, через которые демонтированные катализаторные трубы могут быть удалены из камеры сгорания в верхнем направлении. Поскольку согласно настоящему изобретению горелки установлены в нижней части устройства риформинга, на крыше устройства риформинга освобождается пространство, благодаря чему облегчается замена катализаторных труб через крышу.
Иллюстративные варианты осуществления
Дополнительные признаки, преимущества и возможные применения настоящего изобретения также могут быть взяты из следующего описания иллюстративных вариантов осуществления и графических
материалов. Все описанные и/или проиллюстрированные признаки образуют сущность изобретения сами по себе или в любой комбинации независимо от их включения в формулу изобретения или обратных ссылок на них.
Со ссылкой на фиг. 1 графических материалов, будет объяснен один из возможных вариантов осуществления устройства парового риформинга согласно настоящему изобретению. На графических материалах
фиг. 1 представляет собой вид в разрезе иллюстративного устройства парового риформинга согласно первому аспекту настоящего изобретения, при рассмотрении спереди,
фиг. 2 представляет собой вид в разрезе иллюстративного устройства парового риформинга согласно второму аспекту настоящего изобретения, при рассмотрении спереди.
Устройство 1 парового риформинга, как показано на фиг. 1, соответствует одному аспекту настоящего изобретения согласно пункту 1 формулы изобретения и содержит корпус 2 устройства риформинга. Внутреннюю часть корпуса 2 устройства риформинга часто также называют камерой сгорания. Для иллюстрации устройство 1 риформинга в этом примере оснащено тремя рядами катализаторных труб 3. Трубы 3 проходят через потолок корпуса 2 устройства риформинга. В результате, они являются легко доступными для работ технического обслуживания. Трубы выполнены с возможностью внутренней рециркуляции газообразного продукта, так что и обеспечение газообразным эдуктом, и выпуск газообразного продукта осуществляют с одной и той же стороны трубы в нижней части камеры сгорания, или под нижней частью. Сборные трубопроводы для газообразного эдукта 4 и для газообразного продукта 5 проходят под нижней частью устройства риформинга параллельно рядам катализаторных труб. В нижней части устройства риформинга горелки 6 расположены в четыре ряда, влево и вправо, и между рядами катализаторных труб. Горелки 6 выровнены так, что их пламя 7 направлено вертикально вверх в корпус 2 устройства
риформинга. Сборные трубопроводы для топливного газа 8 и топочного воздуха (не показаны) также проходят под нижней частью корпуса 2 устройства риформинга параллельно рядам горелок. Отработанный газ 9 горелок проходит через отверстия в потолке корпуса 2 устройства риформинга в каналы 10 для отработанного газа. Четыре канала 10 для отработанного газа расположены на корпусе параллельно рядам катализаторных труб.
Устройство 1 парового риформинга, как показано на фиг. 2, соответствует одному аспекту настоящего изобретения согласно пункту 2 формулы изобретения. Сборные трубопроводы для газообразного продукта 5 здесь расположены над потолком корпуса 2 устройства риформинга.
Промышленная применимость
Настоящее изобретение предусматривает устройство парового риформинга, эксплуатацию и ремонт которого можно проводить более легко, и которое обеспечивает определенные преимущества в плане энергопотребления и возможностей установки. Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает экономическое преимущество над устройствами риформинга, известными из предыдущего уровня техники, и следовательно является промышленно применимым с обеспечением выгод.
Перечень ссылочных позиций
1 устройство парового риформинга
2 корпус устройства риформинга
3 катализаторные трубы
4 газообразный эдукт сборного трубопровода
5 газообразный продукт сборного трубопровода
6 горелка
7 пламя горелки
8 топливный газ сборного трубопровода
9 отработанный газ горелок
10 канал для отработанного газа
Формула изобретения
1. Устройство парового риформинга, содержащее:
- камеру сгорания, причем нижняя часть, потолок и боковые стенки ограничивают камеру сгорания,
- катализаторные трубы, расположенные в несколько рядов, с интегрированной рециркуляцией газообразного продукта, которые проходят через нижнюю часть камеры сгорания, причем катализаторные трубы расположены так, что трубные отверстия для трубопроводов для газообразного эдукта и трубопроводов для газообразного продукта расположены на конце катализаторных труб, выступающем в нижнем направлении из камеры сгорания,
- подающие трубопроводы для газообразного эдукта и сборные трубопроводы для газообразного продукта, которые проходят под нижней частью камеры сгорания,
- горелки для нагревания катализаторных труб, которые установлены в нижней части камеры сгорания и направлены вертикально вверх в камеру сгорания,
- подающие трубопроводы, проходящие под нижней частью камеры сгорания, каждый предназначен для подачи воздуха и топливного газа к горелкам,
- отверстия, выполненные в потолке камеры сгорания, для выпуска отработанного газа горелок,
- каналы, проходящие над потолком камеры сгорания, для выпуска отработанного газа горелок.
2. Устройство парового риформинга, содержащее:
- камеру сгорания, причем нижняя часть, потолок и боковые стенки ограничивают камеру сгорания,
- катализаторные трубы, расположенные в несколько рядов, которые проходят через нижнюю часть и потолок камеры сгорания, причем катализаторные трубы расположены так, что трубные отверстия для трубопроводов для газообразного эдукта расположены на конце катализаторных труб, выступающем в нижнем направлении из камеры
сгорания, и трубные отверстия для трубопроводов для газообразного продукта расположены на конце катализаторных труб, выступающем в верхнем направлении из камеры сгорания,
- подающие трубопроводы для газообразного эдукта, которые проходят под нижней частью камеры сгорания,
- сборные трубопроводы для газообразного продукта, которые проходят над потолком камеры сгорания,
- горелки для нагревания катализаторных труб, которые установлены в нижней части камеры сгорания и направлены вертикально вверх в камеру сгорания,
- подающие трубопроводы, проходящие под нижней частью камеры сгорания, каждый предназначен для подачи воздуха и топливного газа к горелкам,
- отверстия, выполненные в потолке камеры сгорания, для выпуска отработанного газа горелок,
- каналы, проходящие над потолком камеры сгорания, для выпуска отработанного газа горелок.
3. Устройство парового риформинга по п. 1, отличающееся тем, что интегрированная рециркуляция газообразного продукта в катализаторных трубах осуществляется с применением теплообменника, интегрированного в каждую трубу, посредством которого осуществляется теплообмен между газообразным эдуктом и газообразным продуктом, текущими в катализаторной трубе.
4. Устройство парового риформинга по п. 1 или п. 3, отличающееся тем, что на своем верхнем конце катализаторные трубы оснащены закрывающимися отверстиями для замены катализатора.
5. Устройство парового риформинга по пп. 1, 3 или 4, отличающееся тем, что потолок камеры сгорания содержит отверстия, через которые демонтированные катализаторные трубы могут быть удалены из камеры сгорания в верхнем направлении.
6. Способ каталитического преобразования содержащего углеводороды газа с помощью пара в синтез-газ, содержащий водород и оксиды углерода, включающий следующие этапы способа:
a) предоставление содержащего углеводороды газа и пара,
b) производство газообразного эдукта путем смешивания указанных газа и пара,
c) преобразование газообразного эдукта в синтез-газ, содержащий водород и оксиды углерода, посредством преобразования в устройстве парового риформинга согласно пп. 1-5 в условиях риформинга,
d) выпуск синтез-газа для дополнительной обработки за пределами способа.
Фиг. 1
ООО
5 I Ъ Ъ О О
Фиг. 2
1/2
1/2
1/2
1/2
2/2
2/2
|
