EA 027523B1 20170831 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2017\PDF/027523 Полный текст описания [**] EA201171314 20100624 Регистрационный номер и дата заявки DE10 2009 030 480.0 20090624 Регистрационные номера и даты приоритетных заявок EP2010/003793 Номер международной заявки (PCT) WO2010/149361 20101229 Номер публикации международной заявки (PCT) EAB1 Код вида документа [PDF] eab21708 Номер бюллетеня [GIF] EAB1\00000027\523BS000#(1438:2050) Основной чертеж [**] УСТАНОВКА ПЕРВИЧНОГО РИФОРМИНГА С ПЕРЕМЕННЫМ ПОТОКОМ ДЫМОВОГО ГАЗА Название документа [8] C01B 3/38, [8] B01J 8/06 Индексы МПК [DE] Майсснер Оливер, [DE] Фон Трота Тило Сведения об авторах [DE] ТИССЕНКРУПП УДЕ ГМБХ Сведения о патентообладателях [DE] ТИССЕНКРУПП УДЕ ГМБХ Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea000027523b*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Реактор для каталитического первичного риформинга углеводородов с водяным паром при повышенном давлении, имеющий систему крекинговых труб и нагревательную камеру, причем система крекинговых труб в качестве реакционной камеры имеет вертикальные трубы, которые расположены рядами и пригодны для заполнения катализатором, и устройства для подведения подвергаемых риформингу углеводородов и водяного пара к реакционной камере, а также устройства для выведения полученного риформингом синтез-газа из реакционной камеры; причем в верхней зоне нагревательной камеры имеются размещенные параллельно друг другу горелки, которые соответственно размещены между крекинговыми трубами, причем горелки предназначены для создания направленных, по существу, вниз факелов, которые пригодны для нагревания вышеназванных труб; соответствующие горелки, предназначенные для снабжения газом для обогрева и воздухом с помощью подводящих устройств, причем имеются трубопроводы для подачи подогретого воздуха; в нижней зоне нагревательной камеры находятся размещенные, по существу, горизонтально, проложенные параллельно друг другу и перпендикулярно вертикальным крекинговым трубам туннели для дымового газа из керамических материалов для выведения дымового газа через отверстия в боковых стенках туннелей для дымового газа, которые соответственно согласованы с одним рядом из горелок; и туннели для дымового газа на выходе нагревательной камеры оканчиваются в устройствах, которые для повторного использования тепла оснащены теплообменниками, отличающийся тем, что с торцевой стороны на входе в каждый отдельный из туннелей для дымового газа в направлении отвода из туннеля дымового газа имеет подводящие устройства для подачи в туннель предварительно подогретого дополнительного газа, так чтобы подводимый в туннель для дымового газа дополнительный газ протекал через туннель для дымового газа по всей длине нагревательной камеры; причем каждое отдельное из подводящих устройств для дополнительного газа имеет устройства для регулирования потока дополнительного газа; причем подводящие устройства воздуха к горелкам соединены с подводящими устройствами дополнительного газа в туннели для дымового газа.

2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что содержит путь предварительного подогревания воздуха, который предусмотрен в качестве подаваемого на горелки воздуха, причем в пути подвода воздуха предусмотрено место ответвления, предназначенное для ответвления воздуха к подводящим устройствам для подвода предварительно подогретого дополнительного газа в туннели для дымового газа.

3. Реактор по п.2, отличающийся тем, что установлено устройство для повышения давления дополнительного газа после места ответвления воздуха из пути предварительного подогревания воздуха, который предусмотрен в качестве подаваемого на горелки воздуха.

4. Реактор по п.1, отличающийся тем, что подводящие устройства для подаваемого на горелки воздуха соответственно имеют соединительные линии, которые оканчивается в подводящих устройствах для предварительно подогретого дополнительного газа.

5. Реактор по п.4, отличающийся тем, что соединительные линии подводящих устройств для воздуха расположены на задней стенке горелки.

6. Реактор по п.4 или 5, отличающийся тем, что соединительные линии подводящих устройств для воздуха имеют клапаны или вентили.

7. Реактор по одному из пп.4-6, отличающийся тем, что соединительные линии подводящих устройств для воздуха в местах окончания в туннелях для дымового газа выполнены в форме щелей, или завихрителей, или разветвлений.

8. Способ каталитического первичного риформинга углеводородов с водяным паром при повышенном давления с помощью реактора по п.1, имеющего систему крекинговых труб и нагревательную камеру, причем в системе крекинговых труб, которая заполнена каталитическим материалом, подвергаемые риформингу углеводороды с помощью водяного пара преобразуют в синтез-газ; причем систему каталитических труб нагревают с помощью горелок, которые соответственно расположены между крекинговыми трубами, причем горелки могут создавать направленные, по существу, вниз факелы; соответствующие горелки снабжают газом для обогрева и подогретым воздухом, причем воздух отводят из подводящих линий; образовавшийся дымовой газ направляют через нагревательную камеру сверху вниз и в нижней зоне нагревательной камеры этот газ направляют в расположенные, по существу, горизонтально, проходящие параллельно друг другу и перпендикулярно вертикальным крекинговым трубам и соответственно согласованные с одной горелкой туннели для дымового газа из керамического материала, через отверстия в боковых стенках туннелей для дымового газа; и дымовой газ на выходе из нагревательной камеры направляют в устройства, которые применяют для повторного использования тепла, отличающийся тем, что с торцевой стороны в каждый отдельный из туннелей для дымового газа в направлении течения отведенного дымового газа с помощью подводящих устройств и их устройств для регулирования потока дополнительного газа подают предварительно подогретый дополнительный газ для теплопереноса и сокращения образования оксидов азота в дымовом газе, который содержит как кислород, так и негорючий газ, так что подведенный в туннель для дымового газа дополнительный газ протекает через туннель для дымового газа по всей длине нагревательной камеры; причем в качестве дополнительного газа ответвляют подаваемый на горелки воздух.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве дополнительного газа используют воздух.

10. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что количество дополнительного газа, который направляют в туннель для дымового газа, настраивают через клапаны или вентили.

11. Способ по одному из пп.8-10, отличающийся тем, что осуществляют измерение разности объема между общим воздухом и воздухом, используемым в качестве дополнительного газа в туннелях для дымового газа.


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

1. Реактор для каталитического первичного риформинга углеводородов с водяным паром при повышенном давлении, имеющий систему крекинговых труб и нагревательную камеру, причем система крекинговых труб в качестве реакционной камеры имеет вертикальные трубы, которые расположены рядами и пригодны для заполнения катализатором, и устройства для подведения подвергаемых риформингу углеводородов и водяного пара к реакционной камере, а также устройства для выведения полученного риформингом синтез-газа из реакционной камеры; причем в верхней зоне нагревательной камеры имеются размещенные параллельно друг другу горелки, которые соответственно размещены между крекинговыми трубами, причем горелки предназначены для создания направленных, по существу, вниз факелов, которые пригодны для нагревания вышеназванных труб; соответствующие горелки, предназначенные для снабжения газом для обогрева и воздухом с помощью подводящих устройств, причем имеются трубопроводы для подачи подогретого воздуха; в нижней зоне нагревательной камеры находятся размещенные, по существу, горизонтально, проложенные параллельно друг другу и перпендикулярно вертикальным крекинговым трубам туннели для дымового газа из керамических материалов для выведения дымового газа через отверстия в боковых стенках туннелей для дымового газа, которые соответственно согласованы с одним рядом из горелок; и туннели для дымового газа на выходе нагревательной камеры оканчиваются в устройствах, которые для повторного использования тепла оснащены теплообменниками, отличающийся тем, что с торцевой стороны на входе в каждый отдельный из туннелей для дымового газа в направлении отвода из туннеля дымового газа имеет подводящие устройства для подачи в туннель предварительно подогретого дополнительного газа, так чтобы подводимый в туннель для дымового газа дополнительный газ протекал через туннель для дымового газа по всей длине нагревательной камеры; причем каждое отдельное из подводящих устройств для дополнительного газа имеет устройства для регулирования потока дополнительного газа; причем подводящие устройства воздуха к горелкам соединены с подводящими устройствами дополнительного газа в туннели для дымового газа.

2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что содержит путь предварительного подогревания воздуха, который предусмотрен в качестве подаваемого на горелки воздуха, причем в пути подвода воздуха предусмотрено место ответвления, предназначенное для ответвления воздуха к подводящим устройствам для подвода предварительно подогретого дополнительного газа в туннели для дымового газа.

3. Реактор по п.2, отличающийся тем, что установлено устройство для повышения давления дополнительного газа после места ответвления воздуха из пути предварительного подогревания воздуха, который предусмотрен в качестве подаваемого на горелки воздуха.

4. Реактор по п.1, отличающийся тем, что подводящие устройства для подаваемого на горелки воздуха соответственно имеют соединительные линии, которые оканчивается в подводящих устройствах для предварительно подогретого дополнительного газа.

5. Реактор по п.4, отличающийся тем, что соединительные линии подводящих устройств для воздуха расположены на задней стенке горелки.

6. Реактор по п.4 или 5, отличающийся тем, что соединительные линии подводящих устройств для воздуха имеют клапаны или вентили.

7. Реактор по одному из пп.4-6, отличающийся тем, что соединительные линии подводящих устройств для воздуха в местах окончания в туннелях для дымового газа выполнены в форме щелей, или завихрителей, или разветвлений.

8. Способ каталитического первичного риформинга углеводородов с водяным паром при повышенном давления с помощью реактора по п.1, имеющего систему крекинговых труб и нагревательную камеру, причем в системе крекинговых труб, которая заполнена каталитическим материалом, подвергаемые риформингу углеводороды с помощью водяного пара преобразуют в синтез-газ; причем систему каталитических труб нагревают с помощью горелок, которые соответственно расположены между крекинговыми трубами, причем горелки могут создавать направленные, по существу, вниз факелы; соответствующие горелки снабжают газом для обогрева и подогретым воздухом, причем воздух отводят из подводящих линий; образовавшийся дымовой газ направляют через нагревательную камеру сверху вниз и в нижней зоне нагревательной камеры этот газ направляют в расположенные, по существу, горизонтально, проходящие параллельно друг другу и перпендикулярно вертикальным крекинговым трубам и соответственно согласованные с одной горелкой туннели для дымового газа из керамического материала, через отверстия в боковых стенках туннелей для дымового газа; и дымовой газ на выходе из нагревательной камеры направляют в устройства, которые применяют для повторного использования тепла, отличающийся тем, что с торцевой стороны в каждый отдельный из туннелей для дымового газа в направлении течения отведенного дымового газа с помощью подводящих устройств и их устройств для регулирования потока дополнительного газа подают предварительно подогретый дополнительный газ для теплопереноса и сокращения образования оксидов азота в дымовом газе, который содержит как кислород, так и негорючий газ, так что подведенный в туннель для дымового газа дополнительный газ протекает через туннель для дымового газа по всей длине нагревательной камеры; причем в качестве дополнительного газа ответвляют подаваемый на горелки воздух.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве дополнительного газа используют воздух.

10. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что количество дополнительного газа, который направляют в туннель для дымового газа, настраивают через клапаны или вентили.

11. Способ по одному из пп.8-10, отличающийся тем, что осуществляют измерение разности объема между общим воздухом и воздухом, используемым в качестве дополнительного газа в туннелях для дымового газа.


Евразийское 027523 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.08.31
(21) Номер заявки 201171314
(22) Дата подачи заявки 2010.06.24
(51) Int. Cl. C01B 3/38 (2006.01) B01J 8/06 (2006.01)
(54) УСТАНОВКА ПЕРВИЧНОГО РИФОРМИНГА С ПЕРЕМЕННЫМ ПОТОКОМ ДЫМОВОГО ГАЗА
(31) 10 2009 030 480.0; 10 2010 024 539.9
(32) 2009.06.24; 2010.06.21
(33) DE
(43) 2012.05.30
(86) PCT/EP2010/003793
(87) WO 2010/149361 2010.12.29
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ТИССЕНКРУПП УДЕ ГМБХ (DE)
(72) Изобретатель:
Майсснер Оливер, Фон Трота Тило
(DE)
(74) Представитель:
Медведев В.Н. (RU)
(56) DE-B3-102007019830 EP-A2-0643020 EP-A1-1634856
A. KOHL, R. NIELSEN: "Gas Purification", GULF PUBLISHING COMPANY, 12 December 1997 (1997-12-12), XP040425485, Houston, Texas, p.
884-887
(57) Способ каталитического первичного риформинга углеводородов с водяным паром при повышенном давлении с помощью реактора по п.1, имеющего систему крекинговых труб и нагревательную камеру, причем в системе крекинговых труб, которая заполнена каталитическим материалом, подвергаемые риформингу углеводороды с помощью водяного пара преобразуют в синтез-газ, причем систему крекинговых труб нагревают с помощью отопительных устройств, которые соответственно расположены между крекинговыми трубами и которые состоят из расположенных в ряд горелок, причем горелки могут создавать направленные, по существу, вниз факелы, соответствующие отопительные устройства снабжают газом для обогрева и воздухом, причем воздух отводят из подводов, и образовавшийся дымовой газ протекает через нагревательную камеру сверху вниз и в нижней зоне нагревательной камеры поступает в размещенные, по существу, горизонтально, проходящие параллельно друг другу и перпендикулярно вертикальным крекинговым трубам, и соответственно предназначенные для одного отопительного устройства туннели для дымового газа из керамического материала через отверстия в боковых стенках туннелей для дымового газа, и дымовой газ на выходе из нагревательной камеры направляют в устройства, которые предназначены для рекуперации тепла, в торцевую сторону каждого отдельного туннеля для дымового газа в направлении течения выводимого дымового газа с помощью подводящих устройств подают предварительно подогретый дополнительный газ, который содержит как кислород, так и негорючий газ, так что подводимый в туннель для дымового газа дополнительный газ протекает через туннель для дымового газа по всей длине нагревательной камеры, причем соответственно подведенное количество дополнительного газа соответственно регулируют и дополнительный газ перед введением в туннели для дымового газа предварительно подогревают.
Изобретение относится к установке первичного риформинга с топкой с потолочными горелками, а также к способу каталитического риформинга углеводородов с водяным паром при повышенном давлении, которым получают синтез-газ. Подобный синтез-газ служит, например, для получения аммиака, водорода и метанола. При этом установку первичного риформинга выполняют так, что она противодействует образованию вредоносных оксидов азота в дымовом газе.
Реакторы для каталитического риформинга углеводородов с водяным паром известны уже давно и в многообразных вариантах исполнения. На крупномасштабных установках используют конструкцию, в которой применяются камерные печи с потолочными горелками, с вертикально стоящими реакционными трубами, соответственно крекинговыми трубами. При этом крекинговые трубы расположены рядами. Через трубы сверху вниз пропускают технологический газ, который образует исходный газ. При этом исходный газ подвергается преобразованию в так называемом крекинг-процессе.
Температуры отходящих газов обычно составляют 850°C и выше. Технологический газ собирают в нижней зоне - внутри или снаружи печи - в так называемые выходные коллекторы. В "коридорах", расположенных между рядами труб, размещают горелки с направленным вертикально вниз пламенем. Эту зону называют печной камерой. Температуры в печной камере варьируют в среднем от 1000 до 1250°C. Стенки печи для теплоизоляции и для защиты от преобладающих вследствие нагревания высоких температур облицовывают огнеупорным защитным слоем.
Печное пространство, в котором расположены отопительные устройства, в нижней зоне пространства имеет камеру для сбора дымового газа, а также большое число размещенных, по существу, горизонтально туннелей из кирпичной кладки, проложенных параллельно друг другу и перпендикулярно вертикальным трубам.
Образовавшийся дымовой газ протекает через печную камеру сверху вниз и вытягивается через эти проведенные в полу туннели для дымового газа, которые на боковых сторонах имеют отверстия.
WO 2005/018793 A1 описывает типичную печную систему и способ каталитического риформинга углеводородов с водяным паром в синтез-газ при повышенном давлении. Для лучшего выравнивания течения дымового газа и для однородного распределения температур при отоплении применяют специальную конструкцию наружных стенок туннелей. WO 2006/119812 A1 описывает типичную печную систему и способ каталитического риформинга углеводородов с водяным паром в синтез-газ с подводом кислорода для адаптации (подгонки) стехиометрических параметров, и со специальной размещенной ниже по потоку пористой горелки для устранения образования сажи.
Все описанные системы риформинга объединяет то, что отопительное устройство, которое состоит из множества горелок, расположенных между реакционными трубами для проведения процесса, обогревает печное пространство с пропущенными через него трубами для риформинга. Горелки, служащие для отопления печного пространства, обычно питают для обогрева и воздухом через раздельные каналы. При этом подвод газа для обогрева в отопительную камеру выполняют отдельно от подвода воздуха. Газопроводы проводят в отопительную камеру сквозь огнеупорную футеровку печи или непосредственно перед нею. При этом соотношением "газ для обогрева - воздух" для горелок управляют с помощью дроссельной заслонки или подобного типа устройства для настройки величины расхода подводимого воздуха. Посредством этого устройства можно регулировать работу горелок и тем самым температуру печи.
Соотношение "кислород-газ для обогрева" можно технически описать с помощью так называемого лямбда (Х)-коэффициента. При использовании стехиометрического молярного отношения кислорода к газу для обогрева получают Х-коэффициент, равный 1,0. При использовании более низкой в стехиомет-рическом соотношении компонентов горения доли кислорода получают Х-коэффициент, который является более низким чем 1,0. При использовании уровня содержания кислорода выше, чем стехиометриче-ское соотношение с горючим газом, получают Х-коэффициент, который является более высоким чем 1,0. Поэтому горение является оптимальным тогда, когда Х-коэффициент составляет 1,0. В традиционных конструкциях на отдельных горелках получают значения Х-коэффициента, которые колеблются в зависимости от эксплуатационных условий и на время могут иметь повышенные величины.
Это отрицательно сказывается на процессе горения. Результатом является общий повышенный расход газа для обогрева в расчете на преобразование в процессе риформинга. При смене горючего можно лишь с трудом отрегулировать подачу воздуха соответственно изменившейся стехиометрии. Тем самым это иногда может приводить к нежелательному повышению температуры пламени, и с увеличением притока воздуха к усиленному образованию оксидов азота типа NOx. Оксиды азота, будучи вредными для атмосферы веществами, способствуют возникновению кислотных дождей.
Известно, что содержание оксидов азота NOx в отходящих газах заметно снижается при применении благоприятного Х-коэффициента на горелочном камне. Известно также, что содержание оксидов азота NOx в отходящих газах заметно снижается при регулировании температуры пламени на более низкое значение. Это можно почерпнуть из относящихся к предмету известных справочников. Например, здесь следует назвать публикацию "The John Zink Combustion Handbook", C.E. Baukel Jr., издательство CRC-Press, Лондон, Нью-Йорк, 2001. Поэтому оптимизирующее регулирование соотношения "воздух-газ для обогрева" в горелках и оптимальное управление горением в отношении выставления оптимального
Х-коэффициента имеет решающее значение для сокращения выбросов оксидов азота при получении синтез-газа.
К тому же при определенных эксплуатационных состояниях, например, как при работе с частичной нагрузкой, в описываемых вариантах осуществления из уровня техники возникает проблема, что количество образующегося дымового газа нужно слегка увеличивать повышением количества избыточного воздуха, чтобы приспосабливать теплоперенос на участке отработавших газов, расположенном ниже по потоку относительно установки риформинга, к производственным потребностям всей установки. Повышенный избыток воздуха проявляет негативное действие, способствуя образованию оксидов азота в дымовом газе.
WO 2008/131832 A1 описывает реактор для каталитического риформинга углеводородов с водяным паром при повышенном давлении, имеющий реакционную камеру и нагревательную камеру, причем в качестве реакционной камеры предусмотрено множество вертикальных труб, которые расположены рядами и пригодны для заполнения катализатором, и устройства для подвода подвергаемых риформингу углеводородов и водяного пара в реакционную камеру, а также устройства для выведения полученного риформингом синтез-газа из реакционной камеры, причем к тому же в верхней зоне нагревательной камеры имеется множество отопительных устройств, которые могут создавать направленные по существу вниз факелы, которые пригодны для нагревания вышеназванных реакционных труб, причем труба, подводящая к горелкам воздух, оснащена устройством для регулирования величины расхода потока воздуха, и дополнительно к этой трубе пристроен ответвляющийся от него подвод вторично воздуха, который может быть реализован в различных вариантах и имеет независимо управляемое устройство для регулирования величины расхода потока воздуха, и также подводит воздух к отопительному устройству так, что на горелках получается благоприятное отношение газа для обогрева к воздуху, и тем самым можно получать отходящие газы с малым содержанием оксидов азота.
Недостатком этого варианта является то, что нужно проводить очень затратные переоснащение самой горелки, чтобы оборудовать ее вышеописанными вторичными впускными каналами для воздуха.
Задача изобретения в контексте обсуждаемой выше проблемы состоит в нахождении улучшенной конструкции установки первичного риформинга, которая уже не имеет показанных недостатков переоснащения горелки и тем самым может обеспечивать оптимальный Х-коэффициент, так что можно заметно снизить образование вредных оксидов азота. К тому же, в случае определенных эксплуатационных состояний, например, как режимы в случае работы установки первичного риформинга с частичной нагрузкой, должна обеспечиваться оптимальная утилизация тепла, содержащегося в дымовом газе.
Изобретение решает задачу с помощью реактора для каталитического первичного риформинга углеводородов с водяным паром при повышенном давлении, имеющего систему крекинговых труб и нагревательную камеру,
причем система крекинговых труб в качестве реакционной камеры имеет вертикальные трубы, которые расположены рядами и пригодны для заполнения катализатором, и устройства для подведения подвергаемых риформингу углеводородов и водяного пара к реакционной камере, а также устройства для выведения полученного риформингом синтез-газа из реакционной камеры;
причем, кроме того, в верхней зоне нагревательной камеры имеются расположенные параллельно друг другу отопительные устройства,
которые соответственно между крекинговыми трубами и состоят из расположенных в ряд горелок,
причем горелки могут создавать направленные, по существу, вниз факелы,
которые пригодны для нагревания вышеназванных труб;
соответствующие отопительные устройства снабжаются газом для обогрева и воздухом с помощью подводящих устройств, причем воздух отводится из соответствующих подводов;
в нижней зоне нагревательной камеры находятся размещенные, по существу, горизонтально, проложенные параллельно друг другу и перпендикулярно вертикальным крекинговым трубам туннели для дымового газа из керамических материалов для отвода дымового газа через отверстия в боковых стенках туннелей для дымового газа,
которые соответственно согласованы с одним рядом из отопительных устройств, и
туннели для дымового газа на выходе из нагревательной камеры оканчиваются в устройствах, которые для рекуперации тепла оснащены теплообменниками; и
с торцевой стороны каждый отдельный из туннелей для дымового газа в направлении течения отведенного дымового газа имеет подводящие устройства для дополнительного газа, который содержит как кислород, так и негорючий газ, так что подводимый в туннель для дымового газа дополнительный газ протекает через туннель для дымового газа по всей длине нагревательной камеры; и
причем каждое отдельное из подводящих устройств для дополнительного газа имеет устройства для регулирования потока дополнительного газа.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения к местам подачи дополнительного газа устанавливают ответвление воздуха из пути предварительного подогревания воздуха, который предназначен для использования в качестве топочного воздуха.
В одном дополнительном предпочтительном варианте осуществления изобретения устанавливают устройство для повышения давления для дополнительного газа после ответвления воздуха из пути предварительного подогрева воздуха, который предусмотрен в качестве топочного воздуха.
Задача изобретения также решена с помощью способа каталитического первичного риформинга углеводородов с водяным паром при повышенном давлении с использованием реактора, как описанного выше, имеющего систему крекинговых труб и нагревательную камеру,
причем в системе крекинговых труб, которая заполнена каталитическим материалом, подвергаемые риформингу углеводороды с помощью водяного пара преобразуют в синтез-газ;
причем систему крекинговых труб нагревают с помощью отопительных устройств, которые соответственно расположены между крекинговыми трубами и которые состоят из расположенных в ряд горелок, причем горелки могут создавать направленные, по существу, вниз факелы;
соответствующие отопительные устройства снабжают газом для обогрева и воздухом, причем воздух отводят из подводов; и
образовавшийся дымовой газ протекает через нагревательную камеру сверху вниз и в нижней зоне нагревательной камеры поступает в расположенные, по существу, горизонтально, проходящие параллельно друг другу и перпендикулярно вертикальным крекинговым трубам, и соответственно согласованные с одним отопительным устройством туннели для дымового газа из керамического материала через отверстия в боковых стенках туннелей для дымового газа; и
дымовой газ на выходе нагревательной камеры направляют в устройства, которые используют для рекуперации тепла;
с торцевой стороны в каждый отдельный из туннелей для дымового газа в направлении течения отведенного дымового газа с помощью подводящих устройств подают предварительно подогретый дополнительный газ, который содержит как кислород, так и негорючий газ, так что введенный в туннели для дымового газа дополнительный газ протекает через туннель для дымового газа по всей длине нагревательной камеры; и
причем соответственно подведенное количество дополнительного газа соответственно регулируют.
В одном варианте осуществления изобретения в качестве дополнительного газа используют воздух. Кроме того, в рамках комбинированной установки также можно использовать загрязненный, содержащий кислород газовый поток, в случае которого высокие температуры в туннелях для дымового газа приводили бы к разложению загрязнений. Также могут быть примешаны подобные дополнительные газовые потоки.
Количество дополнительного газа в одном варианте осуществления изобретения регулируют с помощью клапанов или вентилей, кроме того, является предпочтительным проведение измерения величины разности между общим воздухом и дополнительным газом для туннелей для дымового газа.
Далее изобретение более подробно разъясняется с привлечением фигур, на которых показано:
фиг. 1 - поперечный разрез соответствующего изобретению варианта осуществления установки первичного риформинга;
фиг. 2 - схема процесса для преимущественного подведения дополнительного газа;
фиг. 3 - схема процесса для другого преимущественного подведения дополнительного газа;
фиг. 4 - продольный разрез соответствующего изобретению варианта исполнения установки первичного риформинга;
фиг. 5 - внешний вид соответствующего изобретению варианта осуществления установки первичного риформинга.
В фиг. 1 представлен вид соответствующего изобретению примера осуществления реактора для каталитического первичного риформинга, который образован из нагревательной камеры 1 и системы крекинговых труб, которая образована множеством крекинговых труб 2, которые расположены в ряд. Во время предписанной эксплуатации эти крекинговые трубы 2 заполнены каталитическим материалом и через них протекает исходный газ, соответственно, синтез-газ. Кроме того, в верхней зоне нагревательной камеры 1 расположено в ряд множество горелок 3, которые во время предписанной эксплуатации обогревают крекинговые трубы. В нижней зоне нагревательной камеры 1 находятся туннели 4 для дымового газа для отвода дымового газа, причем с каждым рядом, горелок согласован один такой туннель 4 для дымового газа. Эти туннели 4 для дымового газа в боковых стенках имеют отверстия для ввода образованного горелками 3 дымового газа. Каждая горелка 3 соединена с подводящими устройствами для воздуха 5 и газа для обогрева (не показано), причем подвод количества воздуха к каждой горелки 3 может регулироваться (не показано). До этого момента для представленного в фиг. 1 варианта исполнения речь шла об известном уровне техники.
Соответственно изобретению установка первичного риформинга имеет подводящие устройства 6 для дополнительного газа, которые на входе в нагревательную камеру 1 оканчиваются в туннелях 4 для дымового газа. Благодаря этому подведенный в туннели 4 для дымового газа дополнительный газ проходит по всему туннелю для дымового газа и его тем самым приводят к гомогенной для дымового газа температуре, прежде чем этот общий поток попадет в теплообменник и будет использован для того, чтобы, например, предварительно подогревать подвергаемый риформингу газ и/или используемый для ото
пления воздух.
Фиг. 2 и 3 схематически показывают нагревательную камеру 1 печной камеры, проложенные внизу туннели 4 для дымового газа, его коллектор 7, а также ведущий из него каналы 8 для дымового газа в дымовую трубу 9, а, кроме того, путь для предварительного подогревания воздуха и путь дымового газа (пунктирная линия).
На фиг. 2 окружающий воздух 10 всасывается и слегка предварительно нагревается в первом подогревателе 11 воздуха. После этого с помощью подающего вентилятора 12 он направляется через второй подогреватель 13 воздуха, в котором воздух дополнительно нагревается, прежде чем он будет предварительно нагрет в теплообменниках 14 и 15, которые оба встроены в канал 8 для дымового газа, до температуры, которая требуется для работы горелок 3 (в фиг. 2 не показанных, см. для этого фиг. 1) установки первичного риформинга. Из этого воздуха для горелок 3 ответвляют дополнительный газ. Для этого ответвления в распоряжении альтернативно имеются места 16 ответвления после или до второго подогревателя 13 воздуха, место 17 ответвления после теплообменника 14, и место 18 ответвления после теплообменника 15. Кроме того, дополнительный газ может ответвляться непосредственно перед подводом топочного воздуха в месте 26 ответвления и через удлинительные линии 24 направляться в подводящее устройство для дополнительного газа 6. Предварительно подогретый дополнительный газ 19 смешивается с остаточным газом 20 и направляется в туннели 4 для дымового газа. Там согласно изобретению это ведет к сокращению содержания оксидов азота. Дымовой газ, выведенный из туннелей 4 для дымового газа, сводят в коллекторе 7 и через канал 8 для дымового газа направляют в дымовую трубу 9.
На фиг. 3 также окружающий воздух 10 всасывается и слегка нагревается в первом подогревателе 11 воздуха. После этого он, как на фиг. 2, подающим вентилятором 12 направляется через второй подогреватель 13 воздуха, в котором воздух дополнительно подогревается прежде, чем он будет предварительно нагрет в теплообменниках 14 и 15, которые оба встроены в канал 8 для дымового газа, до температур, которые требуются для работы горелок 3 установки первичного риформинга. Однако дополнительный газ 21 здесь не ответвляется, а используется отдельный источник. Он сначала с помощью подающего вентилятора 22 направляется в подогреватель 23 и там предварительно нагревается, прежде чем он направляется в туннель 4 для дымового газа.
Само собой разумеется, что дополнительный газ может предварительно подогреваться в других те-плообменных устройствах внутри туннеля для дымового газа. Кроме того, показанные на фиг. 2 и 3 варианты осуществления способа и устройства могут быть не только альтернативными, но и используемыми как взаимно дополняющими. Далее изобретение должно быть более подробно разъяснено с помощью примера осуществления.
Фиг. 4 и 5 относятся к варианту осуществления, в котором установка первичного риформинга имеет подводящие устройства 5 для воздуха, которые соответственно имеют удлинительные линии 24, которые на входе дополнительного газа 6 в нагревательную камеру 1 оканчиваются в туннелях 4 для дымового газа. Здесь предусмотрены устройства 25, необходимые для регулирования количества воздушного потока, который вводится в туннель 4 для дымового газа. Возможностью регулирования обеспечивают то, что при определенных эксплуатационных состояниях, например, как при работе такой установки первичного риформинга с частичной нагрузкой, Х-коэффициент на горелках и количество дымового газа регулируют независимо друг от друга, и тем самым не только можно свести к минимуму образование оксидов азота в нагревательной камере, но и оптимизировать теплоперенос на теплообменник, подсоединенный ниже по потоку относительно установки риформинга. Это является самым существенным преимуществом перед предшествующим уровнем техники, в котором при определенных эксплуатационных состояниях, как при работе с частичной нагрузкой, теплоперенос на другие среды ведет к повышенным выбросам оксидов азота. То есть, содержащийся в подводящих устройствах 5 воздух, который после установления оптимального Х-коэффициента на отдельных горелках еще имеется в подводящих устройствах 5, дополнительно вводят в туннель 4 для дымового газа, чем дополнительно к оптимальному теп-лопереносу достигают сокращения образования оксидов азота в дымовом газе.
В установке для получения синтез-газа согласно уровню техники при смене исходного для рифор-минга должно увеличиваться количество дымового газа путем повышения избытка воздуха с возрастанием Х-коэффициента от 1,1 до 1,25. Согласно результатам испытаний на горелках это ведет к повышению выброса оксидов азота на 30%, от 24 до 34 ч/млн. При этом речь идет о сухом дымовом газе, который имеет содержание кислорода на уровне 3%. Если теперь через подводящие устройства 5 подавать к горелкам 3 только 88% топочного воздуха, и вводить с торцевой стороны в туннели 4 для дымового газа ранее ответвленные 12%, то на горелках 3 опять устанавливается Х-коэффициент 1,1, и выброс оксидов азота опять снижается до 24 ч/млн, хотя было повышено количество дымового газа, которое направляется в расположенные ниже по потоку теплообменники соответственно производственным потребностям всей установки. К тому же используют также измерение величины разности между общим воздухом и воздухом для дополнительного газа, тем самым всякий раз известны их доли, и могут быть выполнены желательные настройки установки.
Преимущества, которые обеспечиваются изобретением:
способ и оборудование могут быть легко внедрены и дооснащены на существующих промышленных установках;
обеспечивается оптимальное тепловое использование содержащейся в дымовом газе энергии; применяют в принципе уже разработанный способ;
сокращение образования оксидов азота и тем самым повышение экологичности; более не требуется затратная обработка потоков отходящих газов, содержащих оксиды азота, что делает установку в целом более экономичной. Список ссылочных позиций.
1 - Нагревательная камера.
2 - Крекинговые трубы.
3 - Горелка.
4 - Туннель для дымового газа.
5 - Подводящие устройства для воздуха.
6 - Дополнительный газ.
7 - Коллектор.
8 - Канал для дымового газа.
9 - Дымовая труба.
10 - Окружающий воздух.
11 - Первый подогреватель воздуха.
12 - Подающий вентилятор.
13 - Второй подогреватель воздуха.
14 - Теплообменник.
15 - Теплообменник.
16 - Место ответвления.
17 - Место ответвления.
18 - Место ответвления.
19 - Предварительно подогретый дополнительный газ.
20 - Остаточный газ.
21 - Дополнительный газ.
22 - Подающий вентилятор.
23 - Подогреватель.
24 - Удлинительные линии подводящих устройств для воздуха.
25 - Устройства для регулирования воздушного потока.
26 - Место ответвления.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Реактор для каталитического первичного риформинга углеводородов с водяным паром при повышенном давлении, имеющий систему крекинговых труб и нагревательную камеру,
причем система крекинговых труб в качестве реакционной камеры имеет вертикальные трубы, которые расположены рядами и пригодны для заполнения катализатором, и устройства для подведения подвергаемых риформингу углеводородов и водяного пара к реакционной камере, а также устройства для выведения полученного риформингом синтез-газа из реакционной камеры;
причем в верхней зоне нагревательной камеры имеются размещенные параллельно друг другу горелки,
которые соответственно размещены между крекинговыми трубами,
причем горелки предназначены для создания направленных, по существу, вниз факелов,
которые пригодны для нагревания вышеназванных труб;
соответствующие горелки, предназначенные для снабжения газом для обогрева и воздухом с помощью подводящих устройств, причем имеются трубопроводы для подачи подогретого воздуха;
в нижней зоне нагревательной камеры находятся размещенные, по существу, горизонтально, проложенные параллельно друг другу и перпендикулярно вертикальным крекинговым трубам туннели для дымового газа из керамических материалов для выведения дымового газа через отверстия в боковых стенках туннелей для дымового газа,
которые соответственно согласованы с одним рядом из горелок; и
туннели для дымового газа на выходе нагревательной камеры оканчиваются в устройствах, которые для повторного использования тепла оснащены теплообменниками,
отличающийся тем, что с торцевой стороны на входе в каждый отдельный из туннелей для дымового газа в направлении отвода из туннеля дымового газа имеет подводящие устройства для подачи в туннель предварительно подогретого дополнительного газа, так чтобы подводимый в туннель для дымового газа дополнительный газ протекал через туннель для дымового газа по всей длине нагревательной камеры;
причем каждое отдельное из подводящих устройств для дополнительного газа имеет устройства для регулирования потока дополнительного газа;
причем подводящие устройства воздуха к горелкам соединены с подводящими устройствами дополнительного газа в туннели для дымового газа.
2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что содержит путь предварительного подогревания воздуха, который предусмотрен в качестве подаваемого на горелки воздуха, причем в пути подвода воздуха предусмотрено место ответвления, предназначенное для ответвления воздуха к подводящим устройствам для подвода предварительно подогретого дополнительного газа в туннели для дымового газа.
3. Реактор по п.2, отличающийся тем, что установлено устройство для повышения давления дополнительного газа после места ответвления воздуха из пути предварительного подогревания воздуха, который предусмотрен в качестве подаваемого на горелки воздуха.
4. Реактор по п.1, отличающийся тем, что подводящие устройства для подаваемого на горелки воздуха соответственно имеют соединительные линии, которые оканчивается в подводящих устройствах для предварительно подогретого дополнительного газа.
5. Реактор по п.4, отличающийся тем, что соединительные линии подводящих устройств для воздуха расположены на задней стенке горелки.
6. Реактор по п.4 или 5, отличающийся тем, что соединительные линии подводящих устройств для воздуха имеют клапаны или вентили.
7. Реактор по одному из пп.4-6, отличающийся тем, что соединительные линии подводящих устройств для воздуха в местах окончания в туннелях для дымового газа выполнены в форме щелей, или завихрителей, или разветвлений.
8. Способ каталитического первичного риформинга углеводородов с водяным паром при повышенном давления с помощью реактора по п.1, имеющего систему крекинговых труб и нагревательную камеру,
причем в системе крекинговых труб, которая заполнена каталитическим материалом, подвергаемые риформингу углеводороды с помощью водяного пара преобразуют в синтез-газ;
причем систему каталитических труб нагревают с помощью горелок, которые соответственно расположены между крекинговыми трубами, причем горелки могут создавать направленные, по существу, вниз факелы;
соответствующие горелки снабжают газом для обогрева и подогретым воздухом, причем воздух отводят из подводящих линий;
образовавшийся дымовой газ направляют через нагревательную камеру сверху вниз и в нижней зоне нагревательной камеры этот газ направляют в расположенные, по существу, горизонтально, проходящие параллельно друг другу и перпендикулярно вертикальным крекинговым трубам и соответственно согласованные с одной горелкой туннели для дымового газа из керамического материала, через отверстия в боковых стенках туннелей для дымового газа; и
дымовой газ на выходе из нагревательной камеры направляют в устройства, которые применяют для повторного использования тепла,
отличающийся тем, что с торцевой стороны в каждый отдельный из туннелей для дымового газа в направлении течения отведенного дымового газа с помощью подводящих устройств и их устройств для регулирования потока дополнительного газа подают предварительно подогретый дополнительный газ для теплопереноса и сокращения образования оксидов азота в дымовом газе, который содержит как кислород, так и негорючий газ, так что подведенный в туннель для дымового газа дополнительный газ протекает через туннель для дымового газа по всей длине нагревательной камеры; причем в качестве дополнительного газа ответвляют подаваемый на горелки воздух.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве дополнительного газа используют воздух.
10. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что количество дополнительного газа, который направляют в туннель для дымового газа, настраивают через клапаны или вентили.
11. Способ по одному из пп.8-10, отличающийся тем, что осуществляют измерение разности объема между общим воздухом и воздухом, используемым в качестве дополнительного газа в туннелях для дымового газа.
10.
10.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
027523
- 1 -
(19)
027523
- 1 -
(19)
027523
- 2 -
(19)
027523
- 4 -
- 7 -
027523
- 8 -