ES2964949T3 - Reformador de doble fondo - Google Patents

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Abstract

La invención describe reformadores para producir gas de síntesis que comprenden los siguientes componentes: - una cámara de combustión del reformador (1) que tiene un piso del reformador (1a), paredes del reformador (1b) y un techo del reformador (1c); - un primer tubo reformador (2a) y un segundo tubo reformador (2b), en el que al menos secciones del primer tubo reformador (2a) y del segundo tubo reformador (2b) están dispuestas en la cámara de combustión del reformador (1); - al menos un quemador reformador (3) dispuesto en la cámara de combustión del reformador (1); caracterizado porque entre el primer tubo reformador (2a) y el segundo tubo reformador (2b) está dispuesto un canal de refrigeración (4) sobre o debajo del suelo reformador (1a). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Reformador de doble fondo
La invención se refiere a un reformador para la producción de gas de síntesis y para la deshidrogenación de propano y butano, una planta para la producción de amoníaco, amoniaco y urea, deshidrogenación de propano y butano, hidrógeno y metanol que comprende un reformador según la invención y un proceso para la producción de gas de síntesis.
La producción de hidrógeno, en particular para la producción de amoníaco y metanol, es un proceso básico importante en la industria química.
El amoníaco es la segunda sustancia química sintética más producida en el mundo (Enciclopedia de química industrial de Ullmann, 2012, Wiley-VCH Verlag GmbH &Co. KGaA, Weinheim, DOI:10.1002/14356007.o02_o11 en lo sucesivo "Ullmann's").
El amoníaco se produce esencialmente a partir de los elementos hidrógeno y nitrógeno en presencia de un catalizador de hierro. Las temperaturas suelen oscilar entre 400 °C y 500 °C y la presión supera los 100 bares. El principal factor de los costes del proceso es el suministro de hidrógeno procedente de la producción de gas de síntesis (Ullmann's, página 139).
En consecuencia, el amoníaco se produce preferentemente en principio como se describe, por ejemplo, en Holleman, Wiberg, Textbook of Inorganic Chemistry, 102 edición, 2007, páginas 662-665 (ISBN 978-3-11-017770 1), basado en el "Proceso Haber-Bosch" a partir de los elementos según la ecuación [1]:
3 H2+ N2^ 2 NH3+ 92.28 kJ [1] El nitrógeno reactante (N2) puede obtenerse, por ejemplo, mediante separación criogénica del aire. El hidrógeno se produce preferentemente mediante el "proceso de reformado con vapor" (por ejemplo, como se describe en Andreas Jess, Peter Wasserscheid, Chemical Technology, An Integrated Textbook, Wiley-VCH, 2013, páginas 536 a 539, ISBN 978-3-527-30446-2) según la ecuación [2]:
CnH2m nH20 ^ (n+m) H2+ nCO [2]
En la subsiguiente "conversión de dióxido de carbono", tiene lugar otra conversión según la ecuación (3):
El metanol es también un importante productor, con una producción anual en 2007 de 52,1 * 106 toneladas (Saade, G.A. (2009) Manual de economía química-SRI Consulting) es un importante producto químico básico. Como en "Andreas Jess, Peter Wasserscheid, Chemical Technology, An Integrated Textbook, Wiley-VCH, 2013, página 686 a 694, ISBN 978-3-527-30446-2", la aplicación puede describirse de forma simplificada mediante las ecuaciones [4] y [5]:
CO 2 H2^ CH3OH [4]
C02+ 3 H2^ CH3OH H20 [5]
Las condiciones de reacción y los catalizadores adecuados para la síntesis de metanol también pueden encontrarse en la bibliografía citada.
En otra aplicación, el reformador puede utilizarse para la deshidrogenación (separación de hidrógeno) de propano o butano para producir propeno o buteno.
En el reformador primario, los hidrocarburos como el metano se dividen en hidrógeno y monóxido de carbono (y algo de CO<2>) en la reacción endotérmica de reformado con la ayuda de vapor de agua. Es habitual en el estado de la técnica que la energía necesaria para calentar la mezcla de gas y vapor de agua y el catalizador sea suministrada por los quemadores del reformador. Al quemar una mezcla de aire y gas natural, por ejemplo, los quemadores del reformador transfieren el calor a las paredes exteriores del tubo del reformador mediante radiación y convección del calor. Por convección y conducción del calor, éste fluye hacia la mezcla de gas/vapor de agua y el catalizador, proporcionando la energía necesaria para la reacción de reformado. Las temperaturas que se alcanzan en la cámara de combustión del reformador primario suelen rondar los 1.000 °C. Naturalmente, esto impone grandes exigencias a todos los componentes instalados en el reformador. Naturalmente, esto impone grandes exigencias a todos los componentes instalados en el reformador. En particular, la diferente dilatación del material en función de la temperatura puede ser la causa de fatiga y daños en el material.
Esto afecta especialmente al fondo del reformador. El fondo del reformador suele estar formado por placas metálicas revestidas de una capa aislante refractaria para protegerlo de las temperaturas de combustión reinantes en el interior del reformador. Para garantizar la accesibilidad por debajo del reformador y reducir las tensiones y la fatiga del material en la placa base del reformador, así como para mantener bajas las pérdidas de calor, la placa base no debe calentarse demasiado. Al mismo tiempo, la capa aislante refractaria no puede diseñarse para que sea tan grande o gruesa como se requiere por razones de peso, espacio y coste.
El documento DE 10226209 A1 divulga una planta para la producción simultánea de gas de síntesis de metanol, gas de síntesis de amoníaco, CO y CO<2>a partir de gas natural.
Otros procesos para la producción de amoníaco se describen, por ejemplo, en los documentos US 4,695,442 A, ES 102004013539 A1 y US 4.193.776 A.
El documento EP 3138810 A1 divulga un proceso para la producción de hidrógeno en climas fríos.
El documento DE 2 061 455 Adescribe un dispositivo para reformar hidrocarburos bajo presión. Se divulgan una cámara de intercambio de calor y una cámara de eje, que están separadas por un doble fondo intermedio.
El documento EP 1094 031 A1 divulga un reformador cilíndrico monotubo. El reformador comprende una capa de recuperación de calor dispuesta alrededor de una capa catalizadora.
El documento WO 2017/058744 A2 divulga una disposición de túneles de gases de combustión en un sistema reformador. El documento WO 2010/149361 A2 divulga un reformador para producir el gas de síntesis que comprende: un horno del reformador que tiene un fondo del reformador, paredes del reformador y una tapa del reformador; y una pluralidad de tubos del reformador dispuestos en el horno del reformador. Entre el primer tubo del reformador y el segundo tubo del reformador se ha dispuesto un canal en el fondo del reformador.
La presente invención tiene por objeto proporcionar un reformador que no presente las desventajas de la técnica anterior descritas al principio. El reformador debe tener una estructura que reduzca significativamente la temperatura en la zona de la placa base y requiera el menor número posible de cambios en la capa aislante refractaria.
El problema de la invención se resuelve sorprendentemente mediante un reformador para la producción de gas de síntesis y/o deshidrogenación de propano o butano según la reivindicación 1. De las reivindicaciones subordinadas se desprenden configuraciones ventajosas.
La invención comprende además una planta para la producción de amoníaco, amoníaco y urea, hidrógeno y metanol que comprende el reformador según la invención.
En otra realización, la invención comprende utilizar el reformador según la invención para producir una mezcla gaseosa que comprende al menos hidrógeno y monóxido de carbono.
La invención comprende además un proceso para producir gas de síntesis. De las reivindicaciones subordinadas se desprenden configuraciones ventajosas..
El reformador según la invención para la producción de gas de síntesis, hidrógeno y/o deshidrogenación de propano o butano comprende al menos los siguientes componentes. El término "y/o deshidrogenación de propano o butano" también incluye isómeros y mezclas de propano y butano en el sentido de la invención. A efectos de la invención, el término "gas de síntesis" comprende una mezcla de hidrocarburos reformados al vapor y vapor de agua en exceso. Un horno de reformador consta de un fondo del reformador, paredes de reformador y una parte superior de reformador. Un primer tubo del reformador y un segundo tubo del reformador están dispuestos, al menos por secciones, en la cámara de combustión del reformador. A efectos de la invención, la expresión "al menos en secciones" significa que al menos una parte del primer tubo del reformador y del segundo tubo del reformador se extiende dentro de la cámara de combustión del reformador. Por regla general, sólo una sección del primer tubo del reformador y del segundo tubo del reformador atraviesan la cámara de combustión, es decir, el primer tubo del reformador y el segundo tubo del reformador se introducen en la cámara de combustión y luego se conducen fuera de la cámara de combustión. La expresión "primer tubo del reformador y un segundo tubo del reformador" describe la configuración mínima requerida en el sentido de la invención; por regla general, en la cámara de combustión del reformador se disponen más tubos reformadores, por ejemplo de 30 a 1800 tubos reformadores. Los tubos del reformador se llenan con un catalizador o un relleno de catalizador, preferentemente níquel y/o compuestos y/o mezclas con otros compuestos del mismo. Además, hay al menos un quemador de reformador dispuesto dentro de la cámara de combustión del reformador. Por regla general, en la cámara de combustión del reformador se disponen varios quemadores de reformado, por ejemplo de 15 a 600 quemadores de reformado. A los efectos de la invención, el término "quemador de reformador dispuesto dentro de la cámara de combustión del reformador" incluye todos los quemadores dispuestos en la cámara de combustión del reformador o en conexión con la cámara de combustión del reformador, mediante los cuales los gases de combustión de los quemadores se introducen en la cámara de combustión del reformador. El reformador según la invención para la producción de gas de síntesis se caracteriza porque un canal de refrigeración está dispuesto entre el primer tubo del reformador y el segundo tubo del reformador en el fondo del reformador o debajo del fondo del reformador. Según la invención, el canal de refrigeración puede instalarse tanto por encima como por debajo del fondo del reformador. A los efectos de la invención, el fondo del reformador comprende preferentemente una chapa metálica rigidizada por las vigas estáticamente portantes. A los efectos de la invención, el término "canal de refrigeración" incluye canales, pasajes, tuberías dispuestos sobre o debajo del fondo o fondos del reformador que son adecuados para conducir un medio refrigerante líquido o gaseoso adecuado sobre el fondo del reformador. Los canales de refrigeración están diseñados de forma que el medio refrigerante pueda absorber energía térmica del fondo del reformador, es decir, que el medio refrigerante pueda calentarse. Las paredes de los conductos de refrigeración pueden incluir piedras (por ejemplo, ladrillos), placas metálicas o elementos cerámicos de pared. La introducción de un medio refrigerante, por ejemplo aire, permite una reducción significativa de la temperatura del fondo del reformador y, por tanto, un aumento significativo esperado de la vida útil del fondo del reformador, así como una reducción notable de la radiación de calor a personas o equipos situados debajo del fondo del reformador.
referentemente, el primer tubo del reformador y el segundo tubo del reformador y, en general, otros tubos reformadores situados fuera de la cámara de combustión del reformador están conectados a un sistema colector. El sistema colector se dispone preferentemente bajo el fondo del reformador.
Además, el primer sistema colector está dispuesto preferentemente en una cámara inferior debajo de la cámara del reformador. La cámara inferior es preferentemente accesible.
En una realización preferente, el fondo del reformador comprende materiales metálicos, minerales o cerámicos, en particular preferentemente placas metálicas. Preferentemente, estas placas metálicas tienen una temperatura inferior a 100°C durante el funcionamiento del reformador para minimizar la dilatación térmica.
Preferentemente, se dispone una capa aislante refractaria sobre el fondo del reformador y el canal de refrigeración. La capa aislante refractaria global consiste preferentemente en (o contiene) varias capas de diferentes materiales cerámicos, que tienen diferente resistencia a la temperatura, propiedades aislantes y resistencia a la abrasión mecánica. Se trata, por ejemplo, de ladrillos densos o porosos, hormigones refractarios ligeros, paneles aislantes y/o componentes a base de fibras cerámicas.
En otra realización preferente, se dispone un segundo canal de refrigeración en las paredes y/o el parte superior del reformador. La instalación del segundo canal o canales de refrigeración permite reducir la temperatura en zonas del reformador que, de otro modo, estarían sometidas a un elevado estrés térmico.
Entre el primer tubo del reformador y el segundo tubo del reformador se dispone un canal de ventilación de gases de combustión. El conducto de ventilación de gases de combustión se diseña preferentemente en forma de conducto de mampostería, en el que el conducto tiene aberturas (aberturas de entrada de gases de combustión) para recibir los gases de combustión procedentes de la cámara de combustión del reformador. El conducto de ventilación de los gases de combustión está dispuesto por encima del conducto de refrigeración, en particular preferentemente sobre una capa aislante refractaria situada por encima del conducto de refrigeración.
En otra realización preferente de la invención, el conducto de ventilación de gases de combustión está anclado en el fondo del reformador.
Preferentemente, el conducto de ventilación de gases de combustión está conectado a un dispositivo de transporte de gases de combustión (tanto de presión como de succión posible).
El conducto de refrigeración está conectado a un transportador de aire de combustión. A efectos de la invención, el término "dispositivo de transporte de aire de combustión" incluye tanto los dispositivos de empuje (del medio refrigerante) como los de succión (del medio refrigerante) (sopladores).
Este diseño permite precalentar el aire (aire de combustión) necesario para la combustión en los quemadores del reformador de una manera energéticamente ventajosa.
Preferentemente, el canal de refrigeración está conectado a una abertura de entrada de aire fuera de la cámara del reformador, de modo que el canal de refrigeración puede inundarse con aire exterior como medio de refrigeración. Preferentemente, la abertura de entrada de aire y/o una segunda abertura de entrada de aire (con una abertura de entrada de aire en/dentro de la cámara de los bajos) está/están conectadas a un primer dispositivo de transporte auxiliar a través del conducto de refrigeración.
En otra realización, un segundo dispositivo de transporte auxiliar está conectado al conducto de refrigeración a través de la abertura de entrada de aire, preferentemente con el fin de reforzar el efecto de succión del dispositivo de transporte de aire de combustión.
En otra realización, el canal de refrigeración está conectado a través de/con el segundo dispositivo auxiliar de transporte, que presiona el medio refrigerante hacia los canales de refrigeración.
El primer dispositivo auxiliar de transporte y/o el segundo dispositivo auxiliar de transporte pueden estar dispuestos fuera del horno de reformador y empujar en la dirección de enfriamiento (dirección de flujo del medio refrigerante) aguas arriba del canal de enfriamiento y/o aspirar en la dirección de enfriamiento aguas abajo del horno del reformador.
Preferentemente, el dispositivo de transporte de aire de combustión está conectado al quemador del reformador a través de un primer intercambiador de calor dentro del conducto de ventilación de gases de combustión. La integración del primer intercambiador de calor permite utilizar el calor residual del conducto de ventilación de gases de combustión para precalentar el aire del quemador.
En otra realización preferente de la invención, el intercambiador de calor está dispuesto en el conducto de evacuación de gases de combustión o en una cámara colectora de una pluralidad de conductos de evacuación. Preferentemente, un segundo intercambiador de calor está dispuesto en la dirección del proceso (dirección de flujo de las corrientes del proceso o de los medios de refrigeración) antes y/o después del dispositivo de transporte de aire de combustión u opcionalmente del primer dispositivo de transporte auxiliar.
En una realización preferente, el conducto de refrigeración está conectado a una segunda abertura de entrada de aire dentro/en la cámara de los bajos. El término "dentro/sobre" comprende preferentemente, en el sentido de la invención, una colocación de la segunda abertura de entrada de aire dentro de la cámara de los bajos o una colocación de la segunda abertura de entrada de aire sobre o en una pared exterior. El conducto de refrigeración está conectado preferentemente a la segunda abertura de entrada de aire a través de/con el primer dispositivo de transporte auxiliar. La aspiración de aire de la "cámara inferior" reduce aún más la temperatura en la zona inferior del reformador y la carga térmica en el fondo del reformador.
Alternativamente, es posible introducir aire ambiente en el fondo elevado a través de un segundo dispositivo de transporte auxiliar.
La invención comprende además una planta para la producción de amoníaco, amoníaco y urea, hidrógeno y metanol, y plantas para la deshidrogenación de propano y butano que comprenden un reformador como el descrito anteriormente.
En otra realización, la invención comprende el uso de un reformador como el descrito anteriormente para producir una mezcla gaseosa que comprende al menos hidrógeno y monóxido de carbono.
La invención comprende además un proceso para producir gas de síntesis que comprende al menos las siguientes etapas. En una primera etapa, una mezcla de hidrocarburos (preferentemente metano/gas natural) y vapor de agua se introducen en un reformador a una temperatura de 400 °C a 700 °C y una presión de 10 bar a 50 bar. El reformador comprende al menos una cámara de combustión de reformado con un fondo de reformado, paredes de reformado y un techo de reformado. Un primer tubo del reformador y un segundo tubo del reformador están dispuestos, al menos por secciones, en la cámara de combustión del reformador. A efectos de la invención, la expresión "al menos en secciones" significa que al menos una parte del primer tubo del reformador y del segundo tubo del reformador se extiende dentro de la cámara de combustión del reformador. Por regla general, sólo una sección del primer tubo del reformador y del segundo tubo del reformador atraviesan la cámara de combustión, es decir, el primer tubo del reformador y el y un segundo tubo del reformador se introducen en la cámara de combustión y luego se conducen fuera de la cámara de combustión. La expresión "primer tubo del reformador y un segundo tubo del reformador" describe la configuración mínima requerida en el sentido de la invención; por regla general, en la cámara de combustión del reformador se disponen más tubos reformadores, por ejemplo de 30 a 1800. Además, hay al menos un quemador de reformador dispuesto dentro de la cámara de combustión del reformador. Por regla general, en la cámara de combustión del reformador se disponen varios quemadores de reformado, por ejemplo de 15 a 600 quemadores de reformado. Entre el primer tubo del reformador y el segundo tubo del reformador se dispone un conducto de ventilación de los gases de combustión y, opcionalmente, el primer tubo del reformador y el segundo tubo del reformador se conectan a un sistema colector situado fuera de la cámara del reformador y el sistema colector se dispone en una cámara inferior situada debajo de la cámara del reformador. El reformador según la invención para la producción de gas de síntesis se caracteriza en que un canal de refrigeración está dispuesto entre el primer tubo del reformador y el segundo tubo del reformador sobre o debajo de el(los) fondo(s) del reformador. A los efectos de la invención, el término "canal de refrigeración" incluye canales, pasajes, tuberías dispuestos sobre o debajo del fondo o fondos del reformador que son adecuados para conducir un medio refrigerante líquido o gaseoso adecuado sobre el fondo del reformador. Los canales de refrigeración están diseñados de forma que el medio refrigerante pueda absorber energía térmica del fondo del reformador, es decir, que el medio refrigerante pueda calentarse. Las paredes de los conductos de refrigeración pueden estar formadas por ladrillos no acabados (por ejemplo, ladrillos de mampostería), placas metálicas o elementos cerámicos de pared. La introducción de un medio refrigerante, por ejemplo aire, permite una reducción significativa de la temperatura del fondo del reformador y, por tanto, un aumento significativo esperado de la vida útil del fondo del reformador. El primer tubo del reformador y el segundo tubo del reformador se llenan con un catalizador o una masa de catalizadores adecuados, por ejemplo níquel y/o compuestos y/o mezclas de los mismos. Tras hacer pasar la mezcla de hidrocarburos (preferentemente metano/gas natural, GLP, nafta, gases de refinería) y vapor de agua por el primer tubo del reformador y el segundo tubo del reformador, se obtiene una mezcla que comprende al menos hidrógeno y monóxido de carbono o mezcla de gas de síntesis. El procedimiento según la invención se caracteriza porque un medio de enfriamiento, preferentemente aire, pasa a través del canal de enfriamiento. Además de los gases, también pueden utilizarse como medios refrigerantes medios líquidos como el agua, las soluciones acuosas, las soluciones orgánicas, los aceites o los aceites de silicona. El recorrido del medio refrigerante reduce considerablemente la temperatura de la placa base. Esta reducción de la temperatura reduce significativamente la fatiga del material del forjado y permite un diseño menos grueso de la capa aislante sobre el forjado y, por tanto, también del peso que actúa sobre el forjado.
El medio refrigerante tiene una temperatura de entrada de -20 °C a 100 °C. El conducto de refrigeración se inunda preferentemente con aire exterior o aire de la cámara de los bajos La inundación con aire exterior es la forma más sencilla de realizar un suministro de medio refrigerante. La aspiración de aire del espacio situado a menudo bajo el fondo del reformador, también conocido como "cámara inferior", reduce aún más la temperatura en la zona inferior del reformador.
El canal de refrigeración funciona con un transportador en modo de aspiración. El sistema de transporte está conectado al quemador del reformador para el suministro de aire de combustión. Este circuito permite precalentar el aire destinado al quemador del reformador utilizando la energía térmica absorbida por el medio refrigerante del fondo del reformador.
La invención se explica con más detalle a continuación mediante un ejemplo. El ejemplo no limita en modo alguno la invención.
Ejemplo (comparación de temperaturas previstas)
En un cálculo de simulación, se compararon las temperaturas esperadas en el fondo del reformador con un canal de refrigeración en el fondo (ejemplo) y sin un canal de refrigeración en el fondo (ejemplo comparativo). El resto de la estructura de un reformador primario (dimensiones, número de tubos del reformador) es idéntica en ambos ejemplos.
Tabla 1:Estimación de las temperaturas del fondo del reformador
Las temperaturas estimadas en la Tabla 1 muestran una reducción significativa de la temperatura en el ejemplo según la invención. Esto reduce significativamente la carga de material y la fatiga del fondo del reformador. Es especialmente preferente reducir las fluctuaciones de temperatura mediante dispositivos de control con los que se pueda ajustar favorablemente el caudal del medio refrigerante.
Además, la invención se explica más detalladamente con referencia a las siguientes figuras. Las figuras no limitan el ámbito de protección de la invención, sino que sirven únicamente como explicación ejemplar. Las cifras no son fieles a la escala.
Se muestra lo siguiente:
La Figura 1 muestra una sección transversal del reformador según la invención,
La Figura 2 muestra una sección transversal de una realización preferente del reformador según la invención,
La Figura 3 es una vista esquemática a lo largo del eje de sección A de la Figura 2 y
La Figura 4 es otra vista esquemática a lo largo del eje de sección A de la figura 2.
La figura 1 muestra una sección transversal del reformador según la invención. Un horno de reformador (1) comprende un fondo del reformador (1a), paredes de reformador (1b) y una parte superior de reformador (1c). Sobre el fondo del reformador (1a) se dispone una capa aislante (7). Un primer tubo del reformador (2a) y un segundo tubo del reformador (2b) están dispuestos al menos por secciones en la cámara de combustión del reformador (1). Además, en la cámara de combustión del reformador (1) se disponen otros tubos del reformador no marcados explícitamente. Los tubos del reformador (2a/2b) se llenan con un catalizador o una masa de catalizador, preferentemente níquel y/o compuestos y/o mezclas de los mismos. Además, hay al menos un quemador del reformador (3) dispuesto dentro de la cámara de combustión del reformador. Por regla general, en la cámara de combustión del reformador (1) se disponen varios quemadores del reformador (3). El quemador del reformador (3) se alimenta con gas combustible (3a) y aire de combustión (3b). El gas combustible (3a) y el aire de combustión (3b) pueden suministrarse a través de líneas diferentes o de una línea (no mostrada). A efectos de la invención, el término "interior" describe/abarca los quemadores del reformador que pueden actuar en la cámara de combustión del reformador. El reformador según la invención comprende un canal de refrigeración (4) en el fondo del reformador (1a) entre el primer tubo del reformador (2a) y el segundo tubo del reformador (2b). La introducción de un medio refrigerante, por ejemplo aire, permite una reducción significativa de la temperatura del fondo del reformador (1a) y, por tanto, un aumento significativo esperado de la vida útil del fondo del reformador (1a).
La figura 2 muestra una sección transversal de una realización preferente del reformador según la invención. La estructura básica corresponde a la descrita en la figura 1. Entre el primer tubo del reformador (2a) y el segundo tubo del reformador (2b) se dispone un conducto de ventilación de gases de combustión (6). El primer tubo del reformador (2a) y el segundo tubo del reformador (2b) se funden en un sistema colector (5). El conducto de ventilación de gases de combustión (6) está diseñado preferentemente en forma de conducto de mampostería, en el que el conducto de ventilación de gases de combustión (6) tiene aberturas de entrada de gases de combustión (14) para recibir los gases de combustión procedentes de la cámara de combustión del reformador. El conducto de ventilación de gases de combustión (6) está dispuesto preferentemente por encima del conducto de refrigeración (4), en particular preferentemente sobre la capa aislante refractaria (7) situada por encima del conducto de refrigeración (4).
La Figura 3 muestra una vista esquemática a lo largo del eje seccional A de la figura 2. La estructura básica de la cámara de combustión del reformador (1) corresponde a la descrita en la figura 2. El aire de salida del conducto de ventilación de gases de combustión (6) se utiliza para calentar los intercambiadores de calor (10/10a/10b/10c) y precalentar el aire para los quemadores del reformador (3) que están conectados a través de un sistema colector (15). Un sistema transportador (9) permite descargar los gases de combustión del conducto de ventilación de gases de combustión (6). En el diseño mostrado, el aire se introduce por el conducto de refrigeración (4) a través de las aberturas de admisión (8) y (8a). El dispositivo de transporte de aire de combustión (16) genera la presión negativa necesaria en el conducto de refrigeración para aspirar el aire. El aire caliente se aspira desde la cámara inferior (11) a través de la segunda abertura de entrada de aire (8a). De este modo, se reduce eficazmente la temperatura en el interior de la cámara inferior (11) y se reduce la carga térmica sobre el fondo del reformador (1a). El flujo del medio refrigerante puede controlarse además mediante trampillas de control (17).
La Figura 4 muestra otra vista esquemática a lo largo del eje seccional A de la figura 2. La estructura básica corresponde a la descrita en la figura 3. Otros intercambiadores de calor (10a) mejoran el aprovechamiento de la energía. El calentamiento del aire de combustión en los conductos de refrigeración (4) permite reducir el tamaño de los intercambiadores de calor o prescindir de ellos por completo. Un primer transportador auxiliar (12) y un segundo transportador auxiliar (13) adicionales pueden utilizarse para mejorar aún más el flujo del medio refrigerante en el canal de refrigeración (4).
Lista de símbolos de referencia
(1) horno del reformador
(la) fondo del reformador
(lb) paredes del reformador
(lc) parte superior del reformador
(2a) primer tubo del reformador
(2b) segundo tubo del reformador
(3) quemador del reformador
(4) canal de refrigeración
(5) sistema colector
(6) conducto de ventilación de gases de combustión
(7) capa aislante ignífuga
(8) abertura de entrada de aire
(8a) segunda abertura de entrada de aire
(9) sistema de transporte de gases de combustión
(10) primer intercambiador de calor
(10a) segundo intercambiador de calor
(10b) tercer intercambiador de calor
(10c) cuarto intercambiador de calor
(11) cámara inferior
(12) primer sistema de transporte auxiliar
(13) segundo transportador auxiliar
(14) aberturas de entrada de gases de combustión
(15) sistema colector del quemador
(16) transportador de aire de combustión
(17) trampillas de control

Claims (18)

REIVINDICACIONES
1. Reformador para la producción de gas de síntesis, hidrógeno y/o deshidrogenación de propano o butano que comprende al menos los siguientes componentes:
- un horno de reformador (1) con un fondo del reformador (1a), paredes de reformador (1b) y un parte superior de reformador (1c);
- un primer tubo del reformador (2a) y un segundo tubo del reformador (2b), en los que el primer tubo del reformador (2a) y el segundo tubo del reformador (2b) están dispuestos al menos por secciones en la cámara de combustión del reformador (1);
- al menos un quemador del reformador (3) dispuesto dentro de la cámara de combustión del reformador (1);
-caracterizado porqueentre el primer tubo del reformador (2a) y el segundo tubo del reformador (2b) está dispuesto un canal de refrigeración para enfriar el fondo del reformador a una temperatura comprendida entre 80°C y 50°C (4), situado en el fondo del reformador (1a) o debajo de éste en que el conducto de refrigeración (4) está conectado a un dispositivo de transporte de aire de combustión (16) en forma de ventilador y en que la cámara de combustión del reformador (1) está separada espacialmente del conducto de refrigeración (4) y en que un conducto de evacuación de gases de combustión (6) está dispuesto entre el primer tubo del reformador (2a) y el segundo tubo del reformador (2b), estando el conducto de evacuación de gases de combustión (6) dispuesto por encima del conducto de refrigeración (4).
2. Reformador según la reivindicación 1,caracterizado porqueel primer tubo del reformador (2a) y el segundo tubo del reformador (2b) están conectados a un sistema colector (5) fuera del horno del reformador (1), preferentemente el sistema colector (5) está dispuesto debajo del fondo del reformador (1a).
3. Reformador según la reivindicación 2,caracterizado porqueel primer sistema colector (5) está dispuesto en una cámara inferior (11) debajo de la cámara del reformador (1).
4. Reformador según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porqueel fondo del reformador (1a) comprende materiales metálicos, minerales o cerámicos, preferentemente placas metálicas.
5. Reformador según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porquesobre el fondo del reformador (1a) y el canal de refrigeración (4) está dispuesta una capa aislante refractaria (7).
6. Reformador según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizadoporque un segundo canal de refrigeración está dispuesto en las paredes del reformador (1b) y/o en la parte superior del reformador (1c).
7. Reformador según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porqueel conducto de evacuación de gases de combustión (6) está anclado en el fondo del reformador (1a).
8. Reformador según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porqueel conducto de evacuación de gases de combustión (6) está conectado a un dispositivo de transporte de gases de combustión (9).
9. Reformador según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porqueel conducto de refrigeración (4) está conectado a una abertura de entrada de aire (8) fuera de la cámara del reformador (1)
10. Reformador según la reivindicación 9,caracterizado porquela abertura de entrada de aire (8) y/o una segunda abertura de entrada de aire (8a) en/dentro de la cámara inferior (11) está/están conectadas a un primer dispositivo de transporte auxiliar (12) a través del conducto de refrigeración (4).
11. Reformador según reivindicación 9 ó 10,caracterizado porqueun segundo dispositivo de transporte auxiliar (13) está conectado al conducto de refrigeración (4) a través de la abertura de entrada de aire (8).
12. Reformador según una de las reivindicaciones 9 a 11,caracterizado porqueel dispositivo de transporte de combustión (16) está conectado al quemador del reformador (3) a través de un primer intercambiador de calor (10) dentro del conducto de ventilación de gases de combustión (6).
13. Reformador según una de las reivindicaciones 9 a 12,caracterizado porqueun segundo intercambiador de calor (10a) está dispuesto aguas arriba y/o aguas abajo del dispositivo de transporte de combustión (16) en la dirección del proceso.
14. Planta para la producción de amoníaco, amoníaco y urea, hidrógeno y metanol y para la deshidrogenación de propano y butano que comprende un reformador según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.
15. Uso de un reformador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 para producir una mezcla gaseosa que comprenda al menos hidrógeno y monóxido de carbono.
16. Proceso para la producción de gas de síntesis que comprende al menos las siguientes etapas:
a. ) introducir una mezcla de hidrocarburos y vapor de agua a una temperatura de 400 °C a 700 °C y una presión de 10 bar a 50 bar en un reformador que comprende al menos:
- una cámara del reformador (1) con un fondo de reformador (1a);
- un primer tubo del reformador (2a) y un segundo tubo del reformador (2b), en los que el primer tubo del reformador (2a) y el segundo tubo del reformador (2b) están dispuestos al menos por secciones en la cámara del reformador (1);
- al menos un quemador del reformador (3) dispuesto en el interior de la cámara del reformador (1); - un conducto de ventilación de gases de combustión (6) entre el primer tubo del reformador (2a) y el segundo tubo del reformador (2b);
- opcionalmente, el primer tubo del reformador (2a) y el segundo tubo del reformador (2b) están conectados a un sistema colector (5) fuera de la cámara del reformador (1) y el sistema colector (5) está dispuesto en una cámara inferior (11) debajo de la cámara del reformador (1); en el que - un canal de refrigeración (4) está dispuesto en el fondo del reformador (1a) entre el primer tubo del reformador (2a) y el segundo tubo del reformador (2b) para refrigerar el fondo del reformador a una temperatura comprendida entre 80°C y 50°C;
b. ) obtener una mezcla que comprende al menos hidrógeno y monóxido de carbono;
caracterizado porqueun medio refrigerante (12) pasa a través del canal de refrigeración (4) yporqueel medio refrigerante tiene una temperatura de entrada de -20 °C a 100 °C.
17. Procedimiento según la reivindicación 16,caracterizado porqueel conducto de refrigeración (4) se inunda con aire exterior o aire de la cámara inferior (11).
18. Procedimiento según una de las reivindicaciones 16 ó 17,caracterizado porqueel conducto de refrigeración (4) funciona en modo de aspiración con un dispositivo de transporte de aire de combustión (16) con un dispositivo de transporte auxiliar adicional opcional (12), en el que el dispositivo de transporte de aire de combustión (16) está conectado al quemador del reformador (3) para el suministro del aire de combustión.
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