EA029756B1 - Способ и устройство для парового риформинга, а также для парового крекинга углеводородов - Google Patents

Способ и устройство для парового риформинга, а также для парового крекинга углеводородов Download PDF

Info

Publication number
EA029756B1
EA029756B1 EA201690986A EA201690986A EA029756B1 EA 029756 B1 EA029756 B1 EA 029756B1 EA 201690986 A EA201690986 A EA 201690986A EA 201690986 A EA201690986 A EA 201690986A EA 029756 B1 EA029756 B1 EA 029756B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
combustion chamber
furnace
temperature
combustion
reactor tube
Prior art date
Application number
EA201690986A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201690986A1 (ru
Inventor
Михаэль Нольд
Original Assignee
Линде Акциенгезелльшафт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Линде Акциенгезелльшафт filed Critical Линде Акциенгезелльшафт
Publication of EA201690986A1 publication Critical patent/EA201690986A1/ru
Publication of EA029756B1 publication Critical patent/EA029756B1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
    • B01J8/062—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes being installed in a furnace
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0006—Controlling or regulating processes
    • B01J19/0013—Controlling the temperature of the process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0446—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
    • B01J8/0449—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds
    • B01J8/0457—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds the beds being placed in separate reactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0496—Heating or cooling the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
    • B01J8/067—Heating or cooling the reactor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/382—Multi-step processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/384—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts the catalyst being continuously externally heated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C6/00—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
    • F23C6/02—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in parallel arrangement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C6/00—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
    • F23C6/04—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00026—Controlling or regulating the heat exchange system
    • B01J2208/00035—Controlling or regulating the heat exchange system involving measured parameters
    • B01J2208/00044—Temperature measurement
    • B01J2208/00053—Temperature measurement of the heat exchange medium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00026—Controlling or regulating the heat exchange system
    • B01J2208/00035—Controlling or regulating the heat exchange system involving measured parameters
    • B01J2208/00044—Temperature measurement
    • B01J2208/00061—Temperature measurement of the reactants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00504—Controlling the temperature by means of a burner
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/0053—Controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/06—Details of tube reactors containing solid particles
    • B01J2208/065—Heating or cooling the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00191—Control algorithm
    • B01J2219/00193—Sensing a parameter
    • B01J2219/00195—Sensing a parameter of the reaction system
    • B01J2219/002—Sensing a parameter of the reaction system inside the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00191—Control algorithm
    • B01J2219/00193—Sensing a parameter
    • B01J2219/00204—Sensing a parameter of the heat exchange system
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00191—Control algorithm
    • B01J2219/00211—Control algorithm comparing a sensed parameter with a pre-set value
    • B01J2219/00213—Fixed parameter value
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C01B2203/0816—Heating by flames
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0866—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combination of different heating methods
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • C01B2203/1247—Higher hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/142—At least two reforming, decomposition or partial oxidation steps in series
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/142—At least two reforming, decomposition or partial oxidation steps in series
    • C01B2203/143—Three or more reforming, decomposition or partial oxidation steps in series

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

Изобретение относится к печи (1), а также к способу темперирования материального потока (М), причем печь (1) содержит первую камеру (10) сгорания, по меньшей мере одну реакторную трубу (2) для приема нагреваемого материального потока (М), который проходит через первую камеру (10) сгорания, а также содержит по меньшей мере одну вторую камеру (20) сгорания, причем указанная по меньшей мере одна реакторная труба (2) проходит также через по меньшей мере одну вторую камеру (20) сгорания, причем печь (1) предназначена для отдельной настройки первой температуры (Т1), создаваемой в первой камере (10) сгорания, и второй температуры (Т2), создаваемой по меньшей мере в одной второй камере (20) сгорания.

Description

Изобретение относится к печи (1), а также к способу темперирования материального потока (М), причем печь (1) содержит первую камеру (10) сгорания, по меньшей мере одну реакторную трубу (2) для приема нагреваемого материального потока (М), который проходит через первую камеру (10) сгорания, а также содержит по меньшей мере одну вторую камеру (20) сгорания, причем указанная по меньшей мере одна реакторная труба (2) проходит также через по меньшей мере одну вторую камеру (20) сгорания, причем печь (1) предназначена для отдельной настройки первой температуры (Т1), создаваемой в первой камере (10) сгорания, и второй температуры (Т2), создаваемой по меньшей мере в одной второй камере (20) сгорания.
029756 Β1
029756
Изобретение относится к печи, в частности для крекинга углеводородов с целью получения олефинов, а также к реактору риформинга для получения водорода посредством парового риформинга метана согласно п.1, а также к способу темперирования текущего в печи массового потока согласно п.9 формулы изобретения.
Паровой риформинг метана для получения водорода является известным способом. При таком способе подогретый материальный поток проводится через секцию реакторных труб, которая находится в огневом пространстве (называемом также топкой) печи. При этом материальный поток содержит метансодержащее сырье и водяной пар. Введение материального потока в такую печь предпочтительно осуществляется по реакторным трубам, которые через потолок простирающегося вертикально огневого пространства ведут в огневое пространство и снова выходят из него через противолежащее дно. Для нагрева материального потока на потолке огневого пространства, как правило, предусмотрены горелки, которые локально создают в печи очень высокие температуры (например, до 1800°С в пламени). Поэтому реакторные трубы трубной секции состоят из соответствующего жаропрочного материала, чтобы они могли выдержать эти экстремальные режимы излучения. Г азовые горелки обычно работают в режиме пламени, что приводит к тому, что в огневом пространстве образуется очень неоднородное распределение температуры, при этом температура снижается в направлении от потолка огневого пространства вниз.
Паровой крекинг углеводородов также является известным способом. Согласно такому способу, подогретый материальный поток проводят через секцию реакторных труб, которые находятся в огневом пространстве печи. При этом материальный поток содержит газообразное углеводородсодержащее сырье, а также водяной пар. Введение материального потока в такую печь предпочтительно совершается по реакторным трубам, которые проходят в огневом пространстве через потолок простирающегося вертикально огневого пространства и по дуге непроницаемо через противолежащее дно снова ведут вверх и выходят из огневого пространства. Для нагревания материального потока на дне и/или на боковой стенке огневого пространства, как правило, предусмотрены горелки, которые локально создают в печи очень высокие температуры (например, до 2000°С в пламени). Поэтому реакторные трубы трубной секции состоят из соответствующего жаропрочного материала, чтобы они могли выдержать эти экстремальные режимы излучения.
При входе материального потока в огневое пространство реакторные трубы сначала защищены от перегрева сравнительно более холодным материальным потоком. При этом в дальнейшем продвижении материальный поток нагревается настолько сильно, что он больше не может в достаточной мере охлаждать трубы, так что необходимо ограничивать температуру топки, чтобы трубы не перегрелись. Изменение температуры материального потока зависит, наряду с прочим, от скорости течения потока, профиля температуры в огневом пространстве и от других факторов, как, например, тип и количество находящегося в трубах каталитического материала. Из-за этих факторов реакционные условия, в частности, с точки зрения динамики температуры в огневом пространстве, можно варьировать в ограниченных пределах, в том числе и потому, что реакторные трубы не должны перегреваться. Следствием этого является, кроме того, то, что эффективность передачи энергии на трубы лимитирована из-за заданной разницы температур между топкой и материальным потоком. Для обоих способов высокая энергоэффективность очень важна из экономических соображений, поэтому прикладываются некоторые усилия, чтобы использовать отходящее тепло сжигаемого топлива.
Исходя из этого, в основе настоящего изобретения стоит задача разработать устройство, а также способ, которые позволят более гибкое управление динамикой реакции в материальном потоке при одновременно высокой энергоэффективности и которые одновременно обеспечат достаточную защиту реакторных труб от перегрева.
Эта проблема решена посредством печи с признаками пункта 1 формулы изобретения, а также посредством способа с признаками п.9 формулы изобретения. Предпочтительные воплощения изобретения указаны в соответствующих зависимых пунктах и описываются ниже.
Согласно п. 1 изобретением предусмотрено, что печь содержит по меньшей мере одну вторую камеру сгорания, причем через эту, по меньшей мере одну, вторую камеру сгорания также проходит по меньшей мере одна реакторная труба, причем печь выполнена так, чтобы по отдельности регулировать первую температуру, создаваемую в первой камере сгорания, и вторую температуру, создаваемую в упомянутой по меньшей мере одной второй камере сгорания.
Благодаря этому многокамерному принципу можно, в частности, лучше настраивать изменения температуры в материальном потоке, так как окружающую температуру в упомянутой, по меньшей мере одной, второй камере сгорания можно настраивать отдельно и, тем самым, можно задавать разность температур между реакторной трубой и упомянутой по меньшей мере одной следующей камерой сгорания. В результате можно, в частности, обеспечить защиту реакторной трубы от перегрева. Одновременно создается возможность темперирования материального потока в реакторной трубе. Конечно, печь может иметь несколько реакторных труб для проведения/нагрева материального потока, которые могут образовывать секцию (пучок) труб.
В одном предпочтительном варианте изобретения предусмотрено, что упомянутая по меньшей мере одна реакторная труба проходит через камеры сгорания таким образом, чтобы текущий в ней материаль- 1 029756
ный поток сначала проходил через первую, а затем через упомянутую по меньшей мере одну вторую камеру сгорания и, при необходимости, через следующие камеры сгорания.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения печь содержит по меньшей мере одну первую горелку, выполненную так, чтобы для нагрева материального потока, текущего в упомянутой по меньшей мере одной реакторной трубе, сжигать топливо с образованием пламени в первой камере сгорания. Печь может также содержать несколько таких первых горелок в первой камере сгорания.
В одном предпочтительном варианте изобретения печь содержит по меньшей мере одну вторую горелку, которая предназначена для того, чтобы окислять топливо без пламени в указанной, по меньшей мере одной, второй камере сгорания (так называемая РЬХ-горелка). Здесь также при необходимости можно предусмотреть несколько таких вторых горелок во второй камере сгорания (или, при необходимости, в следующих камерах сгорания).
Такое беспламенное окисление (РЬХ-окисление) отличается, например, уменьшенным образованием оксидов азота. С помощью таких вторых горелок можно благодаря высокому входному импульсу воздушного потока достичь хорошего перемешивания дымовых газов, что ведет к однородному распределению температуры в соответствующей камере сгорания.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения предусмотрено, что указанная, по меньшей мере одна, первая горелка находится, в частности, на потолке или на дне первой камеры сгорания, причем, в частности, вход упомянутой по меньше мере одной реакторной трубы в первую камеру сгорания осуществляется на той стороне первой камеры сгорания, на которой также находится указанная, по меньшей мере одна первая горелка, и причем, в частности, указанная, по меньшей мере одна, реакторная труба выходит из первой камеры сгорания на той стороне, которая лежит напротив упомянутой по меньшей мере одной первой горелки.
В следующем предпочтительном варианте осуществления изобретения печь содержит огневое пространство, которое по меньшей мере одной своей стенкой делится на упомянутую первую и упомянутую по меньшей мере одну вторую камеру сгорания. Конечно, альтернативно можно также разработать полностью раздельные камеры сгорания в виде отдельных огневых пространств.
Предпочтительно, первая и упомянутая по меньшей мере одна следующая камера сгорания разделены, в частности, общей стенкой. В случае нескольких камер сгорания в форме отдельных блоков эти камеры сгорания соединены реакторными трубами, которые проходят между блоками.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения печь сконструирована таким образом, чтобы первая температура, создаваемая в первой камере сгорания, была выше, чем вторая температура, создаваемая в упомянутой по меньшей мере одной второй камере сгорания. Так как распределение температуры в первой камере сгорания из-за расположения первой горелки, как правило, оказывается неоднородным, первая температура относится, в частности, к зоне пламени упомянутой по меньшей мере первой горелки.
Кроме того, печь предпочтительно выполнена так, чтобы в упомянутой по меньшей мере одной второй камере сгорания можно было устанавливать однородную вторую температуру. Это, в частности, соответствует случаю, когда указанная по меньшей мере одна вторая камера сгорания обогревается вышеописанным методом РЬХ-окисления.
Как уже упоминалось, вторые горелки в виде РЬХ-горелок подходят, в частности, для создания пространственно однородного профиля температуры, что для горелок, работающих в режиме пламени, не обязательно должно иметь место.
Кроме того, поставленная задача решена посредством способа темперирования текущего в по меньшей мере одной реакторной трубе печи в направлении течения материального потока, в частности, при применении соответствующей изобретению печи, причем материальный поток, текущий в упомянутой по меньшей мере одной реакторной трубе, в первой камере сгорания подвергается воздействию отдельно настраиваемой первой температуры, а затем по меньшей мере в одной второй камере сгорания для защиты упомянутой по меньшей мере одной реакторной трубы от перегрева подвергается воздействию отдельно настраиваемой второй температуры.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения в указанной по меньшей мере одной второй камере сгорания настраивают однородную вторую температуру. При этом, в частности, в первой камере сгорания материальный поток, текущий по меньшей мере в одной реакторной трубе, подвергается воздействию первой температуры, снижающейся в направлении течения, причем максимум первой температуры лежит, в частности, заметно выше (несколько сотен градусов Кельвина), чем вторая температура.
Предлагаемый изобретением способ можно применять в различных процессах в печах.
Так, в одном предпочтительном варианте осуществления изобретения предусмотрено, что материальный поток реагирует в печи с углеводородными соединениями и водяным паром, при необходимости с использованием подходящих катализаторов, с образованием водорода и оксидов углерода. Как правило, эта химическая реакция обозначается термином паровой риформинг. В качестве катализаторов предпочтительно применяются каталитические материалы на основе никеля или благородных металлов.
В следующем предпочтительном варианте изобретения предусмотрено, что материальный поток
- 2 029756
содержит длинноцепочечные углеводородные соединения, в частности, нафту, пропан, бутан и или этан, и воду, причем углеводородные соединения реагируют в печи с водой с образованием олефинов, таких как этен и пропен. Обыкновенно эта химическая реакция обозначается термином паровой крекинг, или з!еаш сгасктд.
В следующем предпочтительном варианте изобретения материальный поток содержит пропан и, в частности, водяной пар, причем пропан вступает в печи в реакцию гидрирования пропана, при необходимости при использовании соответствующих катализаторов, с образованием пропена.
Следующие признаки и преимущества изобретения поясняются на примерах осуществления, схематически проиллюстрированных на фиг. 1 и 2. Показано: фиг. 1 - схема печи согласно изобретению и фиг. 2 - следующий вариант осуществления печи согласно изобретению.
Фиг. 1 показывает схему печи 1 согласно изобретению. При этом материальный поток М вводится в первую камеру 10 сгорания по меньшей мере в одной реакторной трубе 2 или пучке 2 реакторных труб через потолок 10а первой камеры 10 сгорания. На потолке 10а первой камеры 10 сгорания предусмотрена по меньшей мере одна первая горелка 11, которая в этом примере с образованием пламени окисляет топливо. В первой камере 10 сгорания материальный поток М нагревается. Указанная, по меньшей мере одна, реакторная труба 2 выходит из первой камеры 10 сгорания через дно 10Ь первой камеры 10 сгорания, находящееся по вертикали напротив потолка 10а, и входит во вторую камеру 20 сгорания через дно 20Ь указанной второй камеры 20 сгорания. В этой второй камере 20 сгорания находятся две, в частности, расположенные по диагонали напротив друг друга, вторые горелки в виде РЬХ-горелок 21, которые предпочтительно предназначены для того, чтобы создавать пространственно сравнительно однородный профиль температуры во второй камере 20 сгорания. Материальный поток М, который на этом участке частично может состоять из исходного сырья и продукта (смотри также вышеописанные применения способа), выходит из печи 1 через потолок 20а второй камеры 20 сгорания и оттуда переправляется дальше на возможную дальнейшую обработку. Следует отметить, что в этом примере первая и вторая камеры 10, 20 сгорания образованы посредством огневого пространства 3, которое центральной вертикальной стенкой 4 разделяется на две камеры 10, 20 сгорания, так что обе камеры 10, 20 сгорания примыкают сбоку друг к другу. Можно предусмотреть дополнительные камеры сгорания в форме вторых камер 20 сгорания, которые могут, например, примыкать сбоку ко второй камере 20 сгорания.
На фиг. 2, как и на фиг. 1, материальный поток М сначала течет, аналогично фиг. 1, через первую камеру 10 сгорания, которая также обогревается в режиме пламенного окисления, после чего материальный поток М входит во вторую камеру 20 сгорания, которая обогревается способом ЕЬХ-окисления. Правда, в этом случае материальный поток М (и указанная, по меньшей мере одна, реакторная труба 2) входит во вторую камеру 20 сгорания через потолок 20а второй отдельной камеры 20 сгорания и снова выходит через ее дно 20Ь. Показанная пунктиром по меньшей мере одна реакторная труба 2 представляет собой область или модуль 100 печи 1, которые можно в этом месте произвольно часто подсоединять последовательно друг за другом. Этот модуль 100 включает в себя участок по меньшей мере одной реакторной трубы 2 (показанный пунктиром) и указанную вторую камеру 20 сгорания. В каждом следующем модуле температуру можно регулировать отдельно. После прохождения через последнюю камеру 50 сгорания материальный поток М выходит из нее и может соответственно обрабатываться дальше. Эта система представляет собой оптимизацию обычных печей. Одна модификация конструкции с фиг. 2 может предусматривать, чтобы камеры 10, 20, 50 сгорания снова были образованы из единственного огневого пространства путем разделения огневого пространства стенками.
Список позиций для ссылок
1 печь
2 реакторная труба/пучок труб
3 огневое пространство
4 перегородка между двумя камерами сгорания
10 первая камера сгорания
10а потолок первой камеры сгорания
10Ь дно первой камеры сгорания
11 горелка первой камеры сгорания
20 вторая камера сгорания
20а потолок второй камеры сгорания
2 Об дно второй камеры сгорания
21 ГЪХ-горелка второй камеры сгорания
50 последняя камера сгорания
100 модуль камер сгорания
М материальный поток
Т1 первая температура
Т2 вторая температура
- 3 029756

Claims (9)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Печь (1) с первой камерой (10) сгорания и по меньшей мере одной второй камерой (20) сгорания, а также по меньшей мере с одной реакторной трубой (2), проходящей через первую камеру (10) сгорания и также через упомянутую вторую камеру (20) сгорания, для приема подлежащего нагреву материального потока (М), который направляется вначале через первую (10), а затем через упомянутую по меньшей мере одну вторую камеру (20) сгорания, а также по меньшей мере с одной первой горелкой (11), предназначенной для того, чтобы для нагрева материального потока (М), текущего в упомянутой по меньшей мере одной реакторной трубе (2), сжигать топливо с образованием пламени в первой камере (10) сгорания, причем печь (1) выполнена так, что создаваемая в первой камере (10) сгорания первая температура (Т1) и создаваемая в упомянутой по меньшей мере одной второй камере (20) сгорания вторая температура (Т2) могут настраиваться соответственно по отдельности, отличающаяся тем, что печь (1) содержит по меньшей мере одну вторую горелку (21), которая предназначена для беспламенного окисления топлива в указанной по меньшей мере одной второй камере (20) сгорания.
  2. 2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что указанная по меньшей мере одна первая горелка (11) находится, в частности, на потолке (10а) или на дне (10Ъ) первой камеры (10) сгорания, причем, в частности, вход реакторной трубы (2) в первую камеру (10) сгорания происходит на той стороне первой камеры (10) сгорания, на которой также находится указанная по меньшей мере одна первая горелка (11), и причем, в частности, указанная по меньшей мере одна реакторная труба (2) выходит из первой камеры (10) сгорания на той стороне, которая лежит напротив указанной по меньшей мере одной первой горелки (11).
  3. 3. Печь по п.1 или 2, отличающаяся тем, что печь (1) имеет огневое пространство (3), которое посредством по меньшей мере одной стенки (4) разделено на первую и упомянутую по меньшей мере одну вторую камеры (10, 20) сгорания, или что камеры (10, 20) сгорания образованы отдельными огневыми пространствами.
  4. 4. Печь по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что печь (1) выполнена так, чтобы первая температура (Т1), создаваемая в первой камере (10) сгорания, была выше, чем вторая температура (Т2), создаваемая в упомянутой по меньшей мере одной второй камере (20) сгорания, причем разница между первой и второй температурами составляет, в частности, несколько сотен градусов Кельвина.
  5. 5. Печь по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что печь (1) выполнена так, чтобы в указанной по меньшей мере одной второй камере (20) сгорания можно было настроить однородную вторую температуру (Т2).
  6. 6. Способ темперирования текущего по меньшей мере в одной реакторной трубе (2) печи (1) в направлении течения материального потока (М), в частности, с применением печи (1) по одному из предыдущих пунктов, причем материальный поток (М), текущий в упомянутой по меньшей мере одной реакторной трубе (2), в первой камере (10) сгорания подвергается воздействию настраиваемой отдельно первой температуры, а затем по меньшей мере в одной второй камере (20) сгорания для защиты упомянутой по меньшей мере одной реакторной трубы (2) от перегрева подвергают воздействию настраиваемой отдельно второй температуры (Т2), отличающийся тем, что в указанной по меньшей мере одной второй камере (20) сгорания настраивают однородную вторую температуру (Т2) посредством горелки (21), которая предназначена для беспламенного окисления топлива сгорания.
  7. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что материальный поток (М) содержит углеводородные соединения и водяной пар, причем углеводороды реагируют в печи (1) с водой, при необходимости в присутствии катализатора, с образованием водорода и соответствующих окисленных углеродных соединений.
  8. 8. Способ по п.6, отличающийся тем, что материальный поток (М) содержит углеводородные соединения, в частности нафту, пропан, бутан и/или этан и водяной пар, причем углеводородные соединения реагируют с водой в печи (1) с образованием олефинов, как, например, этен и/или пропен.
  9. 9. Способ по п.6, отличающийся тем, что материальный поток (М) содержит пропан и водяной пар, причем пропан превращается в печи (1) в пропен, в частности, в присутствии катализатора.
    - 4 029756
EA201690986A 2013-11-15 2014-11-07 Способ и устройство для парового риформинга, а также для парового крекинга углеводородов EA029756B1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013019148 2013-11-15
DE102014007470.6A DE102014007470A1 (de) 2013-11-15 2014-05-20 Verfahren und Vorrichtung zur Dampfreformierung sowie zur Dampfspaltung von Kohlenwasserstoffen
PCT/EP2014/002986 WO2015070963A1 (de) 2013-11-15 2014-11-07 Verfahren und vorrichtung zur dampfreformierung sowie zur dampfspaltung von kohlenwasserstoffen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201690986A1 EA201690986A1 (ru) 2016-09-30
EA029756B1 true EA029756B1 (ru) 2018-05-31

Family

ID=51868933

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201690986A EA029756B1 (ru) 2013-11-15 2014-11-07 Способ и устройство для парового риформинга, а также для парового крекинга углеводородов

Country Status (14)

Country Link
US (1) US10207235B2 (ru)
EP (1) EP3068529A1 (ru)
JP (1) JP2017503739A (ru)
KR (1) KR20160087835A (ru)
CN (1) CN105980040A (ru)
AU (1) AU2014350603B2 (ru)
BR (1) BR112016010722A2 (ru)
CA (1) CA2929752A1 (ru)
DE (1) DE102014007470A1 (ru)
EA (1) EA029756B1 (ru)
MY (1) MY188065A (ru)
PH (1) PH12016500893A1 (ru)
WO (1) WO2015070963A1 (ru)
ZA (1) ZA201603034B (ru)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3650753B1 (de) 2018-11-12 2022-11-09 WS Wärmeprozesstechnik GmbH Verfahren und vorrichtung zur flammenlosen stufenverbrennung
US20230008708A1 (en) * 2021-07-08 2023-01-12 U.S. Army DEVCOM, Army Research Laboratory Highly heat recirculating multiplexed reactors
KR102619135B1 (ko) * 2022-12-29 2024-01-02 (주)바이오프랜즈 버너 일체형 탄화수소 개질기 및 이를 이용한 탄화수소 개질 시스템

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2101485A (en) * 1931-12-04 1937-12-07 Phillips Petroleum Co Process and apparatus for the conversion of hydrocarbon liquids and glases
DE2007012A1 (de) * 1969-02-20 1970-09-10 Selas Corp. Of America, Dresher, Pa. (V.St.A.) Verfahren zur Crackung von Kohlenwasserstoffen
US20090094894A1 (en) * 2005-09-06 2009-04-16 Air Products And Chemicals, Inc. Method and Apparatus for Producing a Hydrogen-Containing Gas
US20120259147A1 (en) * 2011-04-08 2012-10-11 Payne David C Hydrocarbon cracking furnace with steam addition to lower mono-nitrogen oxide emissions

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2751893A (en) * 1952-07-21 1956-06-26 Shell Dev Radiant tubular heater and method of heating
JPS59203704A (ja) * 1983-04-28 1984-11-17 Hitachi Ltd 炭化水素の改質装置
US4599480A (en) * 1985-07-12 1986-07-08 Shell Oil Company Sequential cracking of hydrocarbons
JPS6281330A (ja) * 1985-10-03 1987-04-14 Babcock Hitachi Kk 炭化水素の熱分解方法
JPH0649868B2 (ja) * 1990-01-16 1994-06-29 バブコツク日立株式会社 炭化水素の熱分解炉
US5147511A (en) * 1990-11-29 1992-09-15 Stone & Webster Engineering Corp. Apparatus for pyrolysis of hydrocarbons
ES2120538T3 (es) * 1993-05-17 1998-11-01 Haldor Topsoe As Reformacion por vapor a alta temperatura.
JPH07238288A (ja) * 1994-02-25 1995-09-12 Babcock Hitachi Kk 熱分解炉
JP3780782B2 (ja) * 1999-11-22 2006-05-31 松下電工株式会社 改質装置
DE10119083C1 (de) * 2001-04-19 2002-11-28 Joachim Alfred Wuenning Kompakt-Dampf-Reformer
US8101485B2 (en) 2005-12-16 2012-01-24 Intel Corporation Replacement gates to enhance transistor strain
DE502008002105D1 (de) * 2008-11-07 2011-02-03 Ws Waermeprozesstechnik Gmbh Regenerator-FLOX-Brenner
GB201007196D0 (en) * 2010-04-30 2010-06-16 Compactgtl Plc Gas-to-liquid technology
EP2415886A1 (en) * 2010-08-04 2012-02-08 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process for melting scrap metal

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2101485A (en) * 1931-12-04 1937-12-07 Phillips Petroleum Co Process and apparatus for the conversion of hydrocarbon liquids and glases
DE2007012A1 (de) * 1969-02-20 1970-09-10 Selas Corp. Of America, Dresher, Pa. (V.St.A.) Verfahren zur Crackung von Kohlenwasserstoffen
US20090094894A1 (en) * 2005-09-06 2009-04-16 Air Products And Chemicals, Inc. Method and Apparatus for Producing a Hydrogen-Containing Gas
US20120259147A1 (en) * 2011-04-08 2012-10-11 Payne David C Hydrocarbon cracking furnace with steam addition to lower mono-nitrogen oxide emissions

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017503739A (ja) 2017-02-02
WO2015070963A1 (de) 2015-05-21
ZA201603034B (en) 2017-07-26
CA2929752A1 (en) 2015-05-21
US20160354746A1 (en) 2016-12-08
EA201690986A1 (ru) 2016-09-30
AU2014350603A1 (en) 2016-06-09
CN105980040A (zh) 2016-09-28
US10207235B2 (en) 2019-02-19
KR20160087835A (ko) 2016-07-22
PH12016500893A1 (en) 2016-06-20
MY188065A (en) 2021-11-15
BR112016010722A2 (pt) 2018-03-27
EP3068529A1 (de) 2016-09-21
AU2014350603B2 (en) 2017-11-09
DE102014007470A1 (de) 2015-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10088154B2 (en) Down-fired burner with a perforated flame holder
US7704070B2 (en) Heat transfer system for the combustion of a fuel heating of a process fluid and a process that uses same
US20150316261A1 (en) Fuel combustion system with a perforated reaction holder
NO318613B1 (no) Prosessvarmeapparat med flammelost brennkammer
US6685893B2 (en) Pyrolysis heater
US20060210936A1 (en) Multi-tube heat transfer system for the combustion of a fuel and heating of a process fluid and the use thereof
RU2013152436A (ru) Способ и устройство для термического дожигания углеводородсодержащих газов
US20060199127A1 (en) Heating hydrocarbon process flow using flameless oxidation burners
EA029756B1 (ru) Способ и устройство для парового риформинга, а также для парового крекинга углеводородов
KR100658052B1 (ko) 개량 균열 분해로
US7288691B2 (en) Process for heat treatment of hydrocarbon feedstocks by furnace that is equipped with radiant burners
US9272905B2 (en) Method for optimizing down fired reforming furnaces
RU2682939C1 (ru) Взаимосвязанная конфигурация реактора и нагревателя для способа дегидрирования парафинов
KR102220200B1 (ko) 파이어 히터
RU2685780C1 (ru) Взаимодействие конструкций реактора и нагревателя в процессе дегидрирования парафинов
KR20200029091A (ko) 탄화수소 변환용 반응물 가열장치
US20230158467A1 (en) Flameless Combustion Burner For An Endothermic Reaction Process
KR20180078367A (ko) 파이어 히터
RU2021114545A (ru) Печь для эндотермического процесса и способ эксплуатации печи с улучшенным расположением

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KG TJ TM