JP2012000609A - 反応器の上部ドームから吊されたバヨネット管と煙突体とを有する交換器−反応器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、吸熱反応を行うための垂直円筒形の交換器−反応器であって、シェル(1)を含み、シェル(1)は、内側に反応流体が移動する複数のバヨネット管(4)を封入し、熱伝達流体、この場合、高温ガスは、バヨネット管(4)を取り囲む煙突体(10)の内側に案内され、バヨネット管(4)および煙突体(10)は、反応器の上部ドーム(2)から吊される。この反応器は、100バールまでの管側とシェルとの間の圧力差で作動し得る。高温ガスは、1300℃までの温度で反応器に入れられる。
【選択図】図2
Description
1) 全反応器、すなわちシェル+下部底部+上部ドーム+絶縁体用のキー止めを輸送する;
2) 組み上がったバヨネット管(4)を輸送する;
3) 下部ドーム(14)をレンガから製造する;
4) シェル(1)の内壁、上部ドーム(2)および下部底部(3)の組立体に熱絶縁を施す;
5) 密閉板(12)を製造し、煙突体(10)の通路を空けておく;
6) 煙突体(10)の下部セラミック部分を位置決めする;
7) 煙突体(10)の上部金属部分を頂部から組み立て、その下端を、既に配置されたセラミック部分の内側に係合させ、密閉板(12)を取り付ける;
8) バヨネット管(4)を煙突体(10)に導入し、前記バヨネット管(4)および(10)を上部ドーム(2)に固定する;
9) 連結収集器(A)および(S)を取り付ける;
10) 触媒をバヨネット管(4)に充填する。
本発明の交換器−反応器は、円筒形の形状を有するシェル(1)からなり、シェル(1)は、上部ドーム(2)と下部底部(3)とによって閉じられており、その内側で高温ガスが移動し、前記シェルは、複数の反応管を封入し、この複数の反応管は、実質的に垂直な軸を有し、その内側に反応流体が移動し、(4)で示される反応管は、バヨネットタイプのものであり、反応器断面の面積(m2)当たり2〜12管の範囲の密度を有し、各バヨネット管(4)の入口および出口は、上部ドーム(2)を超えて反応器の外側に提供されている。
本発明の交換器−反応器は、高度に吸熱性の反応を950℃までの温度で実行することを目的としている。典型的には、それは水素の製造を目的として、炭化水素留分、特にナフサまたは天然ガスの水蒸気改質に用いられ得る。
2) 組み上がったバヨネット管(4)を輸送する;
3) 下部ドーム(14)をレンガから製造する;
4) シェル(1)の内壁、上部ドーム(2)および下部底部(3)の組立体に熱絶縁を施す;
5) 密閉板(12)を製造し、煙突体(10)の通路を空ける;
6) 煙突体(10)の下部セラミック部分を位置決めする;
7) 煙突体(10)の上部金属部分を頂部から組み立て、その下端を、既に配置されたセラミック部分の内側に係合させ、密閉板を取り付ける;
8) バヨネット管(4)を煙突体(10)に導入し、前記バヨネット管(4)および煙突体(10)を上部ドーム(2)に固定する;
9) 連結収集器(A)および(S)を取り付ける;
10) 触媒をバヨネット管(4)に充填する。
下記の比較例は、煙突体(10)を上部ドームに向けて延在させる利点を示すが、それは、熱交換が改善され、この理由のため、僅かにより低温、すなわち、従来技術と比べて15〜20度低い煙道ガスが用いられ得るからである。
H2O 12.72%
O2 6.91%
CO2 13.42%
N2 66.16%
Ar 0.79%
バヨネット管(触媒出口)の下端において900℃を得るために、煙道ガスについての入口温度は、2つの事例(従来技術および本発明)において1286℃であった。
総煙道ガス流量は13470kmol/時(kはキロの省略形、すなわち103);
− 管側では、処理されるべき供給原料の組成(モル%)は以下の通りである:
H2O 69.23%
CH4 28.53%
C2H6 2.24%
バヨネット管への入口における圧力は30バールであり、温度は432℃である;
本発明の交換器−反応器の主要寸法は以下の通りである:
反応器の径: 10.4m;
バヨネット管の全高: 18.1m;
バヨネット管(4)と煙突体(10)中で加速される煙道ガスとの間での熱交換が起こる長さ:
事例1(従来技術): 15.5m;
事例2(本発明): 17m;
バヨネット管(および煙突体)の数: 328;
煙突体内の煙道ガスの流通速度: 75〜45m/s;
バヨネット管と煙突体は、図3に示されるように、フランジのシステムを介して反応器の上部ドームから吊される。
2 上部ドーム
3 下部底部
4 バヨネット管
5 中心管
6 外側管
7 環状帯域
10 煙突体
11 環状スペース
12 密閉板
13 ひだ
14 下部ドーム
21 排気オリフィス
30 カバーフランジ
31 カバーフランジ
Claims (13)
- 円筒形の形状を有するシェル(1)からなる交換器−反応器であって、該シェル(1)は、上部ドーム(2)および下部底部(3)によって閉じられ、シェル、下部底部および上部ドームの組立体は、耐火絶縁コーティングによりコーティングされ、前記シェル(1)は、複数の平行なバヨネット管(4)を封入し、該バヨネット管(4)は、シェル(1)の下部から上部ドーム(2)へ延びる実質的に垂直な軸を有し、該バヨネット管の内部に反応流体が移動し、各バヨネット管(4)は、その長さ全体にわたって煙突体(10)により取り囲まれ、各バヨネット管の入口および出口は、反応器の外側にあり、上部ドーム(2)を超え、高温ガスは、反応器の外側で発生させられ、下部底部(3)に位置する開口(F)を介してシェル(1)に導入され、次いで、前記煙突体の壁に孔が開けられた給気オリフィス(23)を介して煙突体(10)に入り、各煙突体の上部に設けられた排気オリフィス(21)を介して前記煙突体(10)を出、前記高温ガスは、側方開口(G)を介して交換器−反応器から排出され、各バヨネット管(4)およびそれを取り囲む煙突体(10)は、前記交換器−反応器の上部ドーム(2)から吊されている、交換器−反応器。
- 各バヨネット管(4)およびそれを取り囲む煙突体(10)は、フランジ(30,31,32)のシステムを介して上部ドーム(2)に固定される、請求項1に記載の交換器−反応器。
- 各バヨネット管(4)の間の間隔または中心間距離は、外側管(6)の内径の2〜5倍の範囲である、請求項1または2に記載の交換器−反応器。
- 各煙突体(10)は、上部金属部分とセラミックから形成される下部とに分けられる、請求項1〜3のいずれか1つに記載の交換器−反応器。
- 交換器−反応器の断面全体を覆う耐火レンガから形成された下部ドーム(14)が、煙突体(10)のセラミック部分と金属部分との間の接合に位置し、前記煙突体の通過を可能にする、請求項1〜4のいずれか1つに記載の交換器−反応器。
- 交換器−反応器の上部に位置する密閉板(12)が、煙突体(10)に固定される、請求項1〜5のいずれか1つに記載の交換器−反応器。
- 煙突体(10)は、それらの下部に給気オリフィス(23)を、それらの上部に排気オリフィス(21)を備えており、該給気オリフィス(23)は、下部ドーム(14)の下に位置し、該排気オリフィス(21)は、密閉板(12)の高さの上方に位置する、請求項1〜6のいずれか1つに記載の交換器−反応器。
- バヨネット管の密度は、反応器断面の面積(m2)当たり2〜12管の範囲である、請求項1〜7のいずれか1つに記載の交換器−反応器。
- 密閉板(12)は、その熱膨張を可能にするために所定数のひだ(13)を有する、請求項1〜8のいずれか1つに記載の交換器−反応器。
- 請求項1〜9のいずれか1つに記載の交換器−反応器を用いる炭化水素留分の水蒸気改質方法であって、
熱伝達流体は、燃焼煙道ガスによって構成され、燃焼は、1〜20個の炭素原子を含む炭化水素留分によって構成される燃料を用いて交換器−反応器の外側で行われる、方法。 - 請求項1〜9のいずれか1つに記載の交換器−反応器を用いる炭化水素留分の水蒸気改質方法であって、
ドームの内側の圧力は、1〜10絶対バールの範囲であり、バヨネット管の内側の圧力は、25〜100絶対バールの範囲である、方法。 - 請求項1〜9のいずれか1つに記載の交換器−反応器を用いる炭化水素留分の水蒸気改質方法であって、
煙突体(10)の内側の高温ガスの流通の速さは、40〜75m/sの範囲、好ましくは、50〜70m/sの範囲である、方法。 - 請求項1に記載の交換器−反応器の組立方法であって、
以下の主要な工程を含む、方法:
1) 全反応器、すなわちシェル+下部底部+上部ドーム+絶縁体用のキー止めを輸送する;
2) 組み上がったバヨネット管(4)を輸送する;
3) 下部ドーム(14)をレンガから製造する;
4) シェル(1)の内壁、上部ドーム(2)および下部底部(3)の組立体に熱絶縁を施す;
5) 密閉板(12)を製造し、煙突体(10)の通路を空けておく;
6) 煙突体(10)の下部セラミック部分を位置決めする;
7) 煙突体(10)の上部金属部分を頂部から組み立て、その下端を、既に配置されたセラミック部分の内側に係合させ、密閉板(12)を取り付ける;
8) バヨネット管(4)を煙突体(10)に導入し、前記バヨネット管(4)および煙突体(10)を上部ドーム(2)に固定する;
9) 連結収集器(A)および(S)を取り付ける;
10) 触媒をバヨネット管(4)に充填する。
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