РЕАКТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗА, БОГАТОГО ВОДОРОДОМ И/ИЛИ ОКИСЬЮ УГЛЕРОДА

РЕАКТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗА, БОГАТОГО ВОДОРОДОМ И/ИЛИ ОКИСЬЮ УГЛЕРОДА


RU (11) 2109560 (13) C1

(51) 6 B01J19/26, B01J8/04 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 15.01.2008 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 93049104/25 
(22) Дата подачи заявки: 1993.08.12 
(31) Номер конвенционной заявки: 1013/92 
(32) Дата подачи конвенционной заявки: 1992.08.13 
(33) Страна приоритета: DK 
(45) Опубликовано: 1998.04.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU, авторское свидетельство, 811551, кл. B 01 J 8/04, 1982. EP, патент, 0113198, кл. C 01 B 3/02, 1990. 
(71) Заявитель(и): Хальдор Топсеэ А/С (DK) 
(72) Автор(ы): Ивар Иварсен Примдаль[DK] 
(73) Патентообладатель(и): Хальдор Топсеэ А/С (DK) 

(54) РЕАКТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗА, БОГАТОГО ВОДОРОДОМ И/ИЛИ ОКИСЬЮ УГЛЕРОДА 

Использование: получение газа, богатого водородом и/или окисью углерода. Сущность изобретения: предлагается реактор для получения газа, богатого водородом и/или окисью углерода, включающий работающий под давлением кожух, снабженный устройством для подачи исходного углеводородного сырья и содержащей кислород среды, огнеупорной футеровкой, расположенной на внутренней стенке кожуха, и устройством для вывода продукта, реактор согласно изобретению отличается тем, что огнеупорная футеровка снабжена по крайней мере в верхней части реактора, слоем катализатора риформинга в количестве от 0,01 до 0,15 г/м2. Реактор по изобретению может содержать в нижней части слой катализатора. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к технологии получения газа, богатого водородом и окисью углерода и, в частности, касается реактора для получения газа, богатого водородом и/или окисью углерода.

Известен реактор для получения газа, богатого водородом и/или окисью углерода, включающий работающий под давлением кожух, снабженный устройством для подачи исходного углеводородного сырья и содержащий кислород среды, огнеупорной футеровкой, расположенной на внутренней стенке кожуха, устройством для вывода продукта и слоем катализатора, расположенным в полости реактора (EP, патент 0113198, C 01 B 3/02, 1990).

Материалы футеровки должны быть стойки к воздействию высоких температур и обладать достаточным сопротивлением к эрозии от воздействия горячих газов. В настоящее время огнеупорные материалы, наиболее часто используемые в промышленных реакторах описанных выше типов, на 90% состоят из окиси алюминия. Хотя эти материалы являются высокопрочными, способными к литью или клинкерами с хорошей термо- и износостойкостью, разрушение при контакте с горячими газами сгорания, содержащими окись углерода, водяной пар и водород, происходит наиболее интенсивно в верхней части реактора вблизи зоны сгорания. Вследствие восстановительной природы окись алюминия в огнеупорном материале восстанавливается до субоксидов алюминия, которые являются летучими при высоких температурах среды в верхней части реактора.

Поверхностное испарение субоксидов алюминия вызывает разрушение футеровки и осаждение окиси алюминия на катализаторе в более холодной части реактора или на более холодных поверхностях расположенного ниже по ходу газового потока оборудования реакционной системы. В результате указанных явлений газ, проходящий через реакционную систему, уносит твердые частицы, которые засоряют реакционную систему, и поэтому последнюю приходится периодически отключать на ремонтные работы.

Следовательно, основным недостатком известного реактора является недостаточный КПД.

Задачей изобретения является разработка снабженного огнеупорной футеровкой реактора для получения газа, богатого водородом и/или окисью углерода.

Данная задача решается предлагаемым реактором для получения газа, богатого водородом и/или окисью углерода, включающим работающий под давлением кожух, снабженный устройством для подачи исходного углеводородного сырья и содержащей кислород среды, огнеупорной футеровкой, расположенной на внутренней стенке кожуха, и устройством для вывода продукта, за счет того, что огнеупорная футеровка снабжена по меньшей мере на верхней части реактора слоем катализатора риформинга в количестве 0,01 - 0,15 г/м2.

Вследствие присутствия слоя катализатора риформинга в указанном выше количестве на поверхности футеровки реактора она охлаждается до температуры ниже температуры испарения продуктов разложения из материала футеровки, что является результатом эндотермических реакций риформинга с водяным паром на поверхности футеровки.

В нижней части предлагаемого реактора может быть расположен слой катализатора.

Пример выполнения предлагаемого реактора представлен на прилагаемом чертеже.

Реактор 1 состоит из работающего под давлением кожуха 2, содержащего слой 3 катализатора риформинга. Реактор 1 снабжен, кроме того, входными отверстиями 4, 5 для подачи исходного газообразного сырья и содержащей кислород среды, соответственно, и выходным отверстием 6 для отвода реакционного газа. Работающий под давлением кожух 2 защищен от высоких температур, возникающих при протекании реакций в газообразной реакционной среде, огнеупорной футеровкой 7, расположенной на внутренней стенке работающего под давлением кожуха 2.

В целях охлаждения и защиты футеровки 7 от разрушения и испарения материалов футеровки, слой 8 катализатора риформинга нанесен пропиткой на футеровку по крайней мере в той ее части, которая облицовывает верхнюю часть 9 реактора 1.

При осуществлении рабочего процесса в предлагаемом реакторе исходное углеводородное сырье, нагретое предварительно до около 400 - 700oC, подают в форсунку 10, смонтированную в верхней части реактора, облицованного огнеупорной футеровкой 7. В форсунке 10 исходное сырье смешивается с водяным паром и содержащей кислород средой в количестве, обеспечивающем рабочий газ с мольным соотношением кислород/углерод предпочтительно 0,5 - 0,7 и мольным соотношением водяной пар/углерод предпочтительно 0,5 - 1,5.

Обычно исходное углеводородное сырье, пригодное для проведения процесса, может содержать спектр веществ от метана до фракции нефти с температурой кипения до 200oC, включая природный газ, ГНД и подвергнутый первичному риформингу газ, когда проводят процесс в условиях аутотермического каталитического риформинга. Для исходного сырья, содержащего высшие углеводороды, например тяжелые фракции нефти, процесс можно осуществлять в условиях некаталитического частичного окисления. В условиях и того и другого процессов рабочий газ выходит из форсунки в зону сгорания в верхней части реактора, где часть углеводородов в газе реагирует с кислородом до окиси углерода по реакциям (1) и (2) в пламени:

Cn Hm + (n/2)O2 n CO + (m/2)H2 (1)

Cn Hm + nO2 n CO2 + (m/2)H2O (2)

В зависимости от необходимого состава конечного газообразного продукта кислород можно подавать в составе воздуха, как при получении газа синтеза аммиака, или как чистый кислород, или в составе воздуха, обогащенного кислородом, для производства газа оксосинтеза и газа-восстановителя, причем азот является нежелательным в газообразном продукте. При окислении углеводорода температура в зоне горения повышается до 900 - 1500oC.

Охлаждение огнеупорной футеровки в зоне горения осуществляется путем пропускания части выходящего из зоны сжигания газа, содержащего непревращенные углеводороды, через огнеупорную поверхность в контакте с катализатором риформинга, расположенным на этой поверхности. При осуществлении эндотермической реакции риформинга с водяным паром, протекающей в газе на огнеупорной поверхности, температура в выходящем газе, проходящем через содержащую катализатор огнеупорную футеровку, понижается до 100 - 300oC, при этом футеровка охлаждается существенно ниже температуры испарения продуктов разложения материала футеровки. Фактическое понижение температуры огнеупорной поверхности зависит при этом от количества углеводородов и водяного пара в газе, выходящем из зоны сжигания, и от активности и количества катализатора риформинга на огнеупорном материале.

Подходящими катализаторами являются хорошо известные катализаторы риформинга 8-й группы периодической системы элементов, включая никель и/или кобальт, которые наносят на поверхность футеровки обычной технологией пропитки или промывки. При нанесении покрытия методом промывки для снабжения поверхности катализатором предварительно наносят слой связующего из магний-алюминиевой шпинели с последующим нанесением каталитически активного вещества или его предшественника.

Если процесс проводят при условиях аутотермического каталитического риформинга, газ выходящий из зоны сжигания, затем пропускают через неподвижный слой обычного содержащего никель и/или кобальт катализатора риформинга, расположенного в нижней части реактора. При прохождении через слой катализатора остаточные углеводороды в газе подвергаются дальнейшему риформингу с водяным паром до водорода и окиси углерода.

В условиях некаталитического частичного окисления газ, выходящий из зоны сжигания, обогащен окисью углерода и водородом; его непосредственно отводят из нижней части реактора.

При понижении температуры в огнеупорной футеровке, как описано выше, не происходит испарения продуктов разложения из огнеупорной футеровки в выходящий газ в верхнем горячей части реактора. Тем самым преотвращается в заметной степени осаждение этих веществ, что, в противном случае, может вызывать нарушения рабочего процесса в нижней части реактора или в оборудовании ниже по ходу рабочего потока. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Реактор для получения газа, богатого водородом, и/или окисью углерода, включающий работающий под давлением кожух, снабженный устройством для подачи исходного углеводородного сырья и содержащей кислород среды, огнеупорной футеровкой, расположенной на внутренней стенке кожуха, и устройством для вывода продукта, отличающийся тем, что огнеупорная футеровка снабжена по крайней мере в верхней части реактора слоем катализатора риформинга в количестве 0,01 - 0,15 г/м2.

2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что в его нижней части расположен слой катализатора.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Устройства и способы получения, хранения водорода, кислорода и биогаза






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска: "и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+водород -молекулярный".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "водород" будут найдены слова "водорода", "водородный" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("водород!").


Устройства и способы получения кислорода и водорода | Устройства и способы хранения водорода и кислорода | Устройства и способы получения и хранения биогаза


Рейтинг@Mail.ru