RO118128B1 - Aparat de reformare - Google Patents

Aparat de reformare Download PDF

Info

Publication number
RO118128B1
RO118128B1 RO97-02098A RO9702098A RO118128B1 RO 118128 B1 RO118128 B1 RO 118128B1 RO 9702098 A RO9702098 A RO 9702098A RO 118128 B1 RO118128 B1 RO 118128B1
Authority
RO
Romania
Prior art keywords
gas
heat exchange
reaction
reforming
sealing elements
Prior art date
Application number
RO97-02098A
Other languages
English (en)
Inventor
Filippi Ermanno
Enrico Rizzi
Original Assignee
Ammonia Casale Sa
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 Ammonia Casale Sa filed Critical Ammonia Casale Sa
Publication of RO118128B1 publication Critical patent/RO118128B1/ro

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
    • B01J8/067—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
    • B01J8/008—Details of the reactor or of the particulate material; Processes to increase or to retard the rate of reaction
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/04—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
    • C01C1/0405—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
    • C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • C07C29/152—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases characterised by the reactor used
    • 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
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00212—Plates; Jackets; Cylinders
    • 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
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00212—Plates; Jackets; Cylinders
    • B01J2208/00221—Plates; Jackets; Cylinders comprising baffles for guiding the flow of the heat exchange medium
    • 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
    • C01B2203/0833—Heating by indirect heat exchange with hot fluids, other than combustion gases, product gases or non-combustive exothermic reaction product gases
    • 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
    • C01B2203/0838—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel
    • C01B2203/0844—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel the non-combustive exothermic reaction being another reforming reaction as defined in groups C01B2203/02 - C01B2203/0294
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/163—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing
    • F28D7/1669—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing the conduit assemblies having an annular shape; the conduits being assembled around a central distribution tube
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/26—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for allowing differential expansion between elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Abstract

Inventia se refera la un aparat de reformare (1) a unui flux gazos, de tipul alcatuit dintr-o zona (5) de schimb indirect de caldura, pentru reactia de reformare (conversie) a unui flux gazos constituit din metan si abur in CO, CO2 si H2. Aparatul se distinge prin faptul ca acesta cuprinde in mod avantajos mai multe tuburi cu cap mobil, care contin un catalizator pentru reactia de conversie, o camera (9) pentru colectarea produsilor de reactie, pozitionata in aval fata de tuburile (6), si un canal (15) deschis in camera mentionata (9), pentru extragerea produsilor de reactie din aparat. Aparatul de reformare, conform inventiei, este fiabil, simplu din punct de vedere structural, usor de construit si permite conversia metanului cu consum scazut de energie, cu costuri scazute de operare si intretinere.

Description

Prezenta invenție se referă la un aparat de reformare de tipul celor alcătuite dintr-o zonă de schimb indirect de căldură pentru reacția de reformare a unui flux gazos constituit din metan și abur, în CO, CO2 și H2. în descrierea de mai jos și în următoarele revendicări, prin termenul “metan” se înțelege, în general, o materie primă care este o sursă de hidrogen și carbon, cum este, de exemplu, metanul în sine sau un amestec de hidrocarburi lichide și/sau gazoase cu gaz natural și naften. După cum se cunoaște, în domeniul reformării metanului, pentru a se obține hidrogen și carbon care sunt indispensabile pentru sinteza unor produși ca amoniacul și/sau metanolul, este din ce în ce mai presantă necesitatea de a realiza și utiliza un aparat care, pe de o parte, să permită o reacție cât mai completă de reformare a metanului și, de pe altă parte, să necesite un consum mic de energie și costuri mici de investiție și întreținere, și să fie ușor de implementat. Pentru a satisface cerințele de mai sus, a fost propus în industrie un aparat de reformare de tip schimbător de căldură, de exemplu având o zonă de schimb de căldură pentru reacția de conversie a metanului. în acest aparat, cantitatea mare de căldură necesară pentru reacția de reformare endotermă este furnizată prin schimbul indirect de căldură cu un flux de gaz de încălzire alimentat într-un astfel de aparat. în special în fabricile de amoniac în care reacția de sinteză a amoniacului este efectuată în două secții distincte, numite reformare primară și, respectiv, secundară, cu cea de-a doua operând la temperatură mai ridicată decât în prima secție, este posibilă utilizarea gazului fierbinte reacționat, provenit de la secția de reformare secundară, ca o sursă de căldură pentru secția primară de reformare. Aparatul de reformare de tip schimbător de căldură este, în general, utilizat în domeniu, în procedeele de sinteză a amoniacului, metanului sau hidrogenului, pentru a înlocui reformatorul primar convențional, după cum este descris, de exemplu, în brevetul EP-A-0298525. Deși este avantajos din multe puncte de vedere, aparatul descris mai sus prezintă o serie de dezavantaje, dintre care primul este faptul că are o construcție foarte complexă, care necesită costuri ridicate de investiții, într-adevăr, acest aparat este alcătuit dintr-o multitudine de tuburi tip baionetă, constând, de exemplu, dintr-un element exterior tubular, cu un capăt închis pentru schimbul indirect de căldură între debitul de gaz de încălzire și reactivii gazoși (metan și abur), și un tub interior pentru extragerea produșilor de reacție. După cum se poate constata cu ușurință, o construcție de acest tip este complexă și costisitor de construit, cu acces dificil pentru operații de întreținere, și implică un aparat de reformare cu diametru mare. în plus, întrucât reacția de reformare este de tip catalitic, este necesar ca spațiul inelar, definit între elementul tubular exterior și tubul interior, să fie umplut uniform cu catalizator, iar acest catalizator să fie înlocuit periodic. Aceste operații sunt în mod clar împiedicate sau cel puțin dificile, din cauza prezenței tubului interior. în cele din urmă, utilizarea tuburilor de tip baionetă prezintă dezavantaje chiar și din punct de vedere al energiei, deoarece există un schimb de căldură semnificativ, nedorit, între fluxul de gaz reacționat și fluxul de gaz care reacționează, cu riscul suplimentar de apariție a coroziunii metalului tubului interior, datorită gazului reacționat, dacă acesta este răcit în mod excesiv. în brevetul JP-A-4154601, se descrie un aparat de reformare de tip schimbător de căldură, alcătuit dintr-o multitudine de tuburi individuale, umplute cu catalizator, în exteriorul cărora circulă gazul de încălzire. Tuburile sunt fixate, la capetele lor, de plăci tubulare respective, care sunt, de asemenea, în mod adecvat fixate de aparatul de reformare. Deși sunt mai simplu de construit și de operat decât tuburile baionetă, tuburile de schimb de căldură descrise în brevetul JP-A-4154601 prezintă dezavantajul major că nu sunt libere să se dilate dacă sunt supuse unor temperaturi înalte - ca în cazul reacției de reformare - cu riscul de a crăpa sau chiar de a se rupe și, astfel, de a se amesteca gazul de reacție cu gazul de încălzire și de a produce daune aparatului. în consecință, acest tip de aparat nu numai că necesită costuri mari de întreținere pentru înlocuirea tuburilor
RO 118128 Β1 defecte, dar nu este în măsură să asigure operarea optimă și fiabilă, pe termen lung. Datorită acestor dezavantaje, aparatul de reformare de tip schimbător de căldură, conform 50 cunoștințelor anterioare din domeniu, are aplicații reduse în ciuda cerințelor din ce în ce mai urgente ale industriei.
Problema rezolvată de prezenta invenție este de a realiza un aparat de reformare care este ușor de implementat, fiabil, și asigură o reacție de reformare a metanului cât mai completă, cu o investiție scăzută, costuri scăzute de operare și întreținere, ca și consumuri 55 energetice scăzute. Problema menționată mai sus este rezolvată, conform prezentei invenții, printr-un aparat de reformare pentru conversia metanului și a aburului în CO, CO2 și H2, de tipul alcătuit din:
- o manta exterioară cilindrică, în care sunt definite o zonă de schimb indirect de căldură și o zonă de alimentare a fluxului de gaz constituit din metan și abur în zona de 60 schimb indirect de căldură;
- o deschidere în mantaua menționată pentru alimentarea, în zona de schimb indirect de căldură menționată, a unui flux de gaz de încălzire ca sursă de căldură pentru conversia respectivă și care este caracterizat prin aceea că mai cuprinde:
- mai multe tuburi cu cap mobil, care conțin un catalizator pentru reacția de refor- 65 mare, și care se extind longitudinal în zona de schimb indirect de căldură menționată și în comunicație de fluid cu zona de alimentare a fluxului gazos;
- o cameră pentru colectarea unui flux gazos format din CO, CO2 și H2 obținut din conversia menționată și poziționată în aval față de tuburile care conțin catalizatorul;
- un canal deschis în această cameră de colectare, pentru extragerea din manta a 70 fluxului gazos rezultat din reacția de conversie și constituit din CO, CO2 și H2.
în descrierea de mai jos și în revendicările care urmează, termenul “tuburi cu cap mobil” semnifică tuburi având cel puțin un capăt (capul) liber din punct de vedere structural, pentru a se putea mișca (pluti) pentru a permite dilatarea tuburilor datorată căldurii. în mod avantajos, aparatul de reformare conform prezentei invenții necesită o cameră de colectare 75 pentru gazul rezultat din reacția de reformare în comunicație de fluid cu o multitudine de tuburi conținând catalizator pentru schimbul de căldură indirect, și un canal pentru extragerea acestui gaz din manta. în acest mod tot gazul - o dată ce reacția de reformare a avut loc - este colectat în aceeași cameră și extras cu ajutorul unui singur canal. Datorită acestei structuri, este posibilă realizarea unui aparat de reformare de tip schimbător de căldură care 80 este fiabil, extrem de simplu de construit, și are costuri de implementare scăzute; este în același timp eficient în ceea ce privește reacția de reformare (conversie) a metanului, fără dezavantajele specifice aparatului cunoscut anterior în domeniu. în special, sunt facilitate operațiile de întreținere și încărcare sau înlocuire a catalizatorului din tuburi, prin prezența unei multitudini de tuburi cu cap mobil, individuale, independente. în plus, întrucât gazul 85 rezultat din reacție este tot colectat într-o singură cameră și extras din manta prin intermediul unui canal care este independent din punct de vedere termic față de tuburile de schimb de căldură, schimbul nedorit de căldură între gazul rezultat din reacție și gazul care este introdus în reacție este în mod avantajos eliminat, pentru a evita pericolul coroziunii prin prăfuire, a metalului canalului de extracție, și pentru a reduce costurile de operare 90 comparativ cu aparatul cunoscut anterior în domeniu. Conform unei realizări preferate a aparatului conform prezentei invenții, canalul de extracție este în mod avantajos aranjat coaxial cu mantaua menționată și se extinde paralel cu tuburile respective prin zona de schimb indirect de căldură și prin zona de alimentare, de la camera de colectare la un orificiu de evacuare a gazului din manta. în acest mod se obține o construcție foarte simplă și 95 compactă, care permite în același timp compensarea eficientă a dilatării diferitelor părți ale aparatului, cauzate de solicitările termice diferite cărora le sunt supuse aceste părți și de
RO 118128 Β1 utilizarea de materiale diferite. în special este posibilă compensarea adecvată și fiabilă a coeficienților de dilatare la care sunt supuse tuburile de schimb de căldură și canalul de extracție a gazului rezultat din reacție, fără a se renunța la aparatul foarte simplu din punct de vedere constructiv. într-adevăr, datorită aranjamentului special al canalului de extracție, se obține în mod avantajos o cameră de colectare care este, de asemenea, de tip liber, cu tuburile de schimb de căldură și canalul de extracție libere să se dilate în direcții reciproc opuse față de zona de alimentare. în acest mod, vitezele diferite de dilatare ale materialelor nu numai că nu creează probleme mecanice pentru aparat, dar pot fi reciproc compensate într-un anumit mod. în mod avantajos, conform acestui tip constructiv de realizare, între canalul menționat și o placă tubulară poziționată între zona de alimentare și zona de schimb de căldură, menționate, sunt create modalități de etanșare adecvate, astfel încât să se evite trecerea nedorită a gazului ce intră în reacție sau a gazului rezultat din reacție și, în același timp, să fie permise grade diferite de dilatare a părților constructive ale aparatului. Conform prezentei invenții, elementele de etanșare care asigură operarea corectă a aparatului sunt reduse la minimum și concentrate doar între canalul de extracție, placa tubulară și mantaua exterioară. De preferință, elementele de etanșare sunt dispuse lângă orificiul de evacuare, astfel încât să se faciliteze accesul la elementele de etanșare și astfel să simplifice și să ajute la întreținerea acestora.
Din cele de mai sus reies clar numeroasele avantaje ale prezentei invenții, în special faptul că se obține un aparat de reformare fiabil, care este simplu din punct de vedere structural și ușor de construit, și care permite conversia metanului cu consum scăzut de energie și costuri scăzute de operare și întreținere.
Caracteristicile și avantajele prezentei invenții sunt puse în evidență în descrierea unui exemplu de realizare a acesteia, prezentat mai jos printr-un exemplu nelimitativ, cu referire la desenele anexate.
Din cele de mai sus reies clar numeroasele avantaje ale prezentei invenții, în special faptul că se obține un aparat de reformare fiabil, care este simplu din punct de vedere structural și ușor de construit și care permite conversia metanului cu consum scăzut de energie și costuri scăzute de operare și întreținere.
Exemplul de realizare a invenției este descris mai jos în legătură cu fig. 1...3, care reprezintă:
- fig. 1, vedere în secțiune longitudinală a unui aparat de reformare conform prezentei invenții;
- fig.2, vedere în secțiune longitudinală a unei părți din aparatul prezentat în fig.1, modificat în conformitate cu un exemplu preferat de realizare a prezentei invenții;
- fig.3, vedere în secțiune longitudinală, la scară mărită, a unui detaliu al aparatului din fig.2.
în continuare, se prezintă descrierea detaliată a unui exemplu preferat de realizare a invenției.
în fig. 1...3, numărul de referință 1 indică, în ansamblu, un aparat de reformare conform prezentei invenții, pentru reacția de reformare a unui flux gazos constituit din metan și abur. Aparatul 1 este alcătuit dintr-o manta exterioară cilindrică 2, în care, pe toată secțiunea transversală a sa este dispusă o placă tubulară 3, care împarte mantaua 2 într-o zonă de schimb indirect de căldură 5 și o zonă 4, pentru alimentarea unui flux gazos constituit din metan și abur, în zona 5. O multitudine de tuburi cu cap mobil, toate indicate de numărul de referință 6, se extind longitudinal în zona de schimb indirect de căldură 5, de la placa tubulară 3. Tuburile 6 definesc între ele o zonă (care nu a fost prezentată), pentru a conține un catalizator de reformare (conversie) de tip cunoscut. în plus, tuburile 6 au un prim capăt
RO 118128 Β1 în comunicare de fluid cu zona 4 și un al doilea capăt 8 în comunicare de fluid cu o cameră 9, pentru colectarea unui flux gazos constituit din CO, CO2 și H2, obținut din reacția de reformare. Numărul de referință 10 indică o placă tubulară aranjată între tuburile 6 și camera 9, la al doilea capăt 8. Mantaua 2 este, de asemenea, echipată - în zona de schimb indirect de căldură - cu orificiile 11 și 12 care sunt pentru alimentarea și respectiv pentru evacuarea 150 unui gaz de încălzire ca sursă de căldură pentru reacția de conversie. Orificiile 13 și 14 sunt, de asemenea, definite în mantaua 2 în zona 4, pentru admisia gazului de reacție constituit din metan și abur, și respectiv pentru evacuarea gazului rezultat din reacție, constituit din CO, CO2 și H2. în mod avantajos, un canal 15 este format în mantaua 2 pentru extragerea din aparatul 1 a gazului rezultat din reacție. Canalul 15 este în comunicație de fluid cu 155 camera 9 și cu orificiul de evacuare 14. Datorită structurii speciale, rezultată din prezența unei multitudini de tuburi individuale 6, în combinație cu camera 9 și canalul de extracție a gazului rezultat din reacție 15, este posibilă realizarea unui aparat care este foarte simplu din punct de vedere mecanic și ușor de implementat în ceea ce privește construcția, și care este în același timp extrem de fiabil și eficient din punct de vedere al energiei și al eficiențlei 160 reacției de reformare. în exemplul din fig.1, canalul de extracție 15 este aranjat coaxial cu mantaua 2 și se extinde paralel cu tuburile 6 prin zona de schimb indirect de căldură 5 și zona de alimentare 4. Conform unui exemplu de realizare alternativ al prezentei invenții (care este prezentat), canalul 15 se extinde de la camera 9 până la capătul inferior al aparatului
1, și evacuarea 14 este definită coaxial cu și la capătul inferior al mantalei 2. în ceea ce 165 privește exemplul din fig. 1, este posibil în acest fel să se mărească în zona 5 spațiul util pentru aranjarea tuburilor 6, cu creșterea rezultată a suprafeței de transfer de căldură. Numărul de referință 16 indică, în general, elementele de etanșare, pentru a evita trecerile nedorite de gaz ce intră în reacție sau trecerile de gaz rezultat din reacție. Aceste elemente permit, de asemenea, dilatările termice diferite, în special pentru tuburile 6 și canalul 15, 170 astfel încât să asigure operarea optimă și fiabilă a aparatului 1. Elementele de etanșare 16 sunt aranjate în fig. 1, între canalul 15 și placa tubulară 3 și între canalul 15 și mantaua 2, în timp ce în exemplul din fig.2 ele sunt aranjate între canalul 15 și placa tubulară 3 și între placa tubulară 3 și mantaua 2. Conform exemplului de realizare din fig.1, elementele de etanșare 16 sunt în mod avantajos aranjate toate relativ la o singură parte a aparatului 1, de 175 exemplu canalul de extracție 15, pentru a simplifica aranjamentul acestor elemente în acest aparat cât mai mult posibil. Pentru a facilita operațiile de întreținere a elementelor de etanșare 16, acestea din urmă pot fi dispuse lângă orificiul de evacuare a gazului rezultat din reacție 14, după cum se arată în fig.2. Conform acestui exemplu de realizare preferat al prezentei invenții, elementele de etanșare 16 sunt dispuse relativ la un racord tubular 17 al plăcii 180 tubulare 3, care se extinde de la acesta spre orificiul 14. în mod avantajos, elementele de etanșare 16 sunt de tip labirint sau de tip inel de compresie și, de preferință, de tip inel de compresie. în descrierea de mai jos termenul “elemente de etanșare labirint” semnifică o etanșare creată prin cuplarea a două părți, în general, de formă tubulară, o parte fișă și o parte ștecher, cu prima având suprafața exterioară identică, astfel încât, odată cuplate, să 185 fie create muchii solide și spații libere (labirint) între părțile cuplate care previn trecerea gazului. în descrierea de mai jos, termenul “elemente de etanșare de tip inel de compresie” semnifică o etanșare creată printr-un inel de compresie situat între o parte fișă cuplată și o parte ștecher, pentru a preveni trecerea gazului. Datorită acestor elemente de etanșare 16, este posibilă etanșarea față de gaze și se permite compensarea dilatării chiar în cazul unor 190 viteze mari de dilatare continuă, ca în cazul aparatului de reformare. Fig.3 prezintă la scară mărită un detaliu al aparatului de reformare 1 din fig.2, având reprezentat clar elementul de
RO 118128 Β1 etanșare 16, de tip inel de compresie între canalul de extracție 15 și racordul tubular 17 al plăcii tubulare 3. Elementul de etanșare 16 este alcătuit dintr-o multitudine de inele de compresie 18 (de preferință, cel puțin două), situate în cavitățile respective 19 ale unui element cilindric 20, fixat la capătul 21, al canalului de extracție 15, de preferință în mod detașabil, de exemplu, prin intermediul unor bolțuri (care nu sunt prezentate). Prezența inelelor de compresie 18 între canalul 15 (ștecher) și racordul 17 (fișă) împiedică trecerea gazului reacționat în zona de schimb de căldură 5 și în același timp permite canalului 15 să treacă de-a lungul racordului 17, pentru a compensa dilatarea acestuia. Elementele de etanșare 16 a aparatului de reformare 1 în exemplele din fig. 1 și fig. 2 sunt, de preferință, de tipul prezentat în fig.3. în ceea ce privește elementele de etanșare, utilizarea inelelor de compresie permite o serie de avantaje printre care merită menționate: o etanșare mai eficientă pentru gaze (mai puțin gaz care trece prin etanșare), flexibilitate structurală mărită (distanța între partea fișă și partea ștecher poate fi de până la 10 ori mai mare decât în cazul etanșărilor labirint), și o construcție compactă a elementelor de etanșare (mai mici pentru aceeași etanșare). Aceasta semnifică faptul că elementele de etanșare a segmentului pot asigura o etanșare bună pentru gaze chiar în cazul unor nepotriviri și/sau al lipsei unei alinieri ale părților fișă și ștecher, ca și o mai mare flexibilitate în timpul asamblării și operațiilor de ajustare la aparatul de reformare 1, o sensibilitate mai mică la intrarea de corpuri străine și un risc mai mic de gripare. Utilizarea elementelor de etanșare a segmentului se extinde avantajos la un aparat pentru efectuarea unor reacții chimice endoterme și exoterme în general, de exemplu chiar pentru reactoare de sinteză a amoniacului sau metanolului, pentru a asigura etanșarea între părți distincte din punct de vedere structural, având coeficienți diferiți de dilatare termică. în fig.1 și fig.2 săgețile F1 și F2 indică diferitele căi urmate în aparatul de reformare 1, de fluxul gazos constituit din metan și abur (gaz de reacție) și, respectiv, de debitul de gaz fierbinte pentru schimbul indirect de căldură. Funcționarea aparatului de reformare conform prezentei invenții este descrisă mai jos. Condițiile de operare de temperatură, indicate în prezenta descriere, sunt pentru un aparat de reformare primară, în fig.1, un flux gazos F1, constituit din metan și abur (gaz de reacție), preîncălzit la o temperatură între 300 și 500°C, este alimentat prin zona de alimentare 4 a aparatului 1, prin orificiul de admisie a gazului 13, și este determinat să treacă în tuburile 6 (partea din tuburi) pentru reacția de reformare (conversie), la o temperatură între 500 și 1000°C. în acest scop, tuburile 6 sunt în mod adecvat umplute cu catalizator. Reacția de reformare este posibilă datorită căldurii transmise de un debit de gaz fierbinte F2, având o temperatură între 900 și 1100°C, alimentat în zona de schimb de căldură 5, prin orificiul de admisie a gazului 11. Fluxul de gaz fierbinte F2 curge în afara tuburilor 6 (în manta) și este evacuat din mantaua 2 prin orificiul de evacuare a gazului 12, la o temperatură între 300 și 600°C. în particular, fluxul de gaz fierbinte F2 transmite căldura de reacție prin schimb indirect de căldură către gazul de reacție mai rece F1. Fluxul gazos F1, constituit din CO, CO2 și H2 obținut prin reacția de reformare, este descărcat din tuburile 6 prin capătul 8, este colectat în camera 9 și este extras din aparatul 1 prin canalul 15 și orificiul de evacuare a gazului 14, la o temperatură situată între 500°C și 1000°C. După cum s-a arătat mai sus, debitul gazos F1, odată colectat și alimentat în canalul 15, nu mai este în comunicație termică cu gazul de reacție care trece prin tuburile 6 și, astfel, este evitat în mod avantajos schimbul de căldură nedorit între gazul rezultat din reacție și gazul ce intră în reacție. în plus, coeficienții de dilatare a diferitelor părți ale aparatului 1 - în special ale tuburilor 6 și ale canalului 15 datorită materialelor diferite și a solicitării termice diferite la care ele sunt supuse, sunt compensate în mod eficient prin structura specială a camerei 9 și a canalului 15, prin aranjamentul elementelor de etanșare 16, care permit mișcarea diferitelor părți și, în același timp, previn scurgerea nedorită de gaze. Este important de notat faptul că utilizarea acestor
RO 118128 Β1
245 elemente de etanșare nu influențează în mod negativ simplitatea construcției aparatului conform prezentei invenții. în exemplele din fig.1 și 2, tuburile 6 sunt în mod avantajos aranjate într-un fascicul, astfel încât să optimizeze gradul de ocupare a zonei de schimb de căldură 5. în plus, pentru a mări suprafața disponibilă și pentru a îmbunătăți schimbul de căldură, fasciculul de tuburi este, de preferință, echipat cu diafragmele adecvate 22 și tuburile 6, cu aripioare (care nu sunt prezentate). Pentru un procedeu de sinteză a amoniacului, debitul de gaz fierbinte F2 constă, de preferință, din debitul gazos provenit din secția de reformare secundară.
Revendicări

Claims (8)

1. Aparat de reformare, pentru conversia metanului și aburului în CO, CO2 și H2, de tipul alcătuit din o manta exterioară cilindrică (2) în care sunt definite o zonă (5) de schimb indirect de căldură și o zonă (4) de alimentare a fluxului de gaz constituit din metan și abur în zona (5) de schimb indirect de căldură, o deschidere (11) în mantaua menționată (2), pentru alimentarea în această zonă (5) de schimb indirect de căldură a unui flux de gaz de încălzire ca sursă de căldură pentru conversia metanului și aburului, caracterizat prin aceea că acesta cuprinde mai multe tuburi cu cap mobil (6), care conțin un catalizator pentru reacția de reformare, care se extind longitudinal în zona (5) de schimb indirect de căldură, menționată, și sunt în comunicație de fluid cu zona (4) de alimentare, menționată, o cameră (9) pentru colectarea unui curent gazos constituit din CO, CO2 și H2, obținut din reacția de conversie a metanului și aburului, și poziționată în aval de tuburile (6) cu cap mobil, un canal (15) deschis în camera de colectare (9), menționată, pentru extragerea din mantaua (2) a curentului constituit din CO, CO2 și H2.
2. Aparat conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că respectivul canal de extracție (15) este aranjat coaxial cu mantaua menționată (2) și se extinde paralel cu tuburile (6) prin această zonă (5) de schimb indirect de căldură și zona (4) de alimentare, menționată, de la camera (9) de colectare a curentului gazos la un orificiu de evacuare a gazului (14), din mantaua exterioară (2).
3. Aparat conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că acesta cuprinde elemente (16) adecvate de etanșare pentru gaze între canalul menționat (15) și o placă tubulară (3) poziționată între zona (4) de alimentare a fluxului gazos și zona (15) de schimb indirect de căldură.
4. Aparat conform revendicării 3, caracterizat prin aceea că acesta cuprinde elemente (16) de etanșare, adecvate, între canalul menționat (15) și mantaua exterioară (2).
5. Aparat conform revendicării 3, caracterizat prin aceea că acesta cuprinde elemente (16) de etanșare, adecvate, între placa tubulară menționată(3) și mantaua exterioară (2).
6. Aparat conform revendicărilor 3,4,5, caracterizat prin aceea că elementele (16) de etanșare, menționate, sunt dispuse lângă orificiul (14) de evacuare a gazului.
7. Aparat conform revendicărilor 3,4,5, caracterizat prin aceea că elementele (16) de etanșare, menționate, sunt de tip inele de compresie.
8. Aparat conform revendicărilor 1 și 7, caracterizat prin aceea că elementele (16) de etanșare, de tip inel de compresie, asigură etanșarea pentru gaze între părți structural distincte și având coeficienți termici de dilatare diferiți.
RO97-02098A 1996-11-12 1997-11-11 Aparat de reformare RO118128B1 (ro)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP96118105A EP0841301B1 (en) 1996-11-12 1996-11-12 Reforming apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RO118128B1 true RO118128B1 (ro) 2003-02-28

Family

ID=8223390

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RO97-02098A RO118128B1 (ro) 1996-11-12 1997-11-11 Aparat de reformare

Country Status (11)

Country Link
US (2) US6426054B1 (ro)
EP (2) EP0841301B1 (ro)
JP (1) JPH10182101A (ro)
CN (2) CN1172841C (ro)
AU (1) AU735457B2 (ro)
BR (1) BR9705467A (ro)
CA (1) CA2219970C (ro)
DE (1) DE69631886T2 (ro)
RO (1) RO118128B1 (ro)
RU (1) RU2185879C2 (ro)
UA (1) UA43405C2 (ro)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69631886T2 (de) * 1996-11-12 2004-12-30 Ammonia Casale S.A. Reformierungsanlage
JP2001009264A (ja) * 1999-04-26 2001-01-16 Toyo Eng Corp 熱交換器様式反応器
EP1249272A1 (en) 2001-04-11 2002-10-16 Ammonia Casale S.A. Sealing means for chemical reactor
DE10123219A1 (de) * 2001-05-12 2003-01-16 Bosch Gmbh Robert Wärmetauscher zum Erwärmen eines Produktes, insbesondere einer Masse zur Herstellung von Süßwaren
DE10151787C2 (de) * 2001-10-19 2003-09-25 Daimler Chrysler Ag Vorrichtung zum Wärmetausch und zur autothermen Reformierung
DE102005049457A1 (de) * 2005-10-15 2007-05-16 Degussa Vorrichtung zur Durchführung chemischer Reaktionen
US8652224B2 (en) * 2006-01-13 2014-02-18 Panasonic Corporation Hydrogen generator, fuel cell system and their operating methods
EP2342308B1 (en) * 2008-09-29 2017-05-10 GTLpetrol Llc Combined synthesis gas generator
CN103619458B (zh) * 2011-09-06 2015-08-19 株式会社保锐士 涂敷装置
CN104645897B (zh) * 2015-02-11 2016-05-04 南京敦先化工科技有限公司 一种双封头可控水移热反应器
CN105861055B (zh) * 2016-06-07 2019-01-22 太原理工大学 用于甲烷二氧化碳催化重整制备合成气的反应装置
CN108278913B (zh) * 2017-12-29 2019-11-12 昌邑恒昌新材料科技有限公司 一种非焊接双密封快速拆装式蒸汽换热器及其实现方法
CN109019511A (zh) * 2018-10-11 2018-12-18 广东索特能源科技有限公司 一种利用sofc高温烟气的甲烷重整系统
CN110683512A (zh) * 2019-10-23 2020-01-14 张家港氢云新能源研究院有限公司 配套于集成型重整制氢装置的反应物料输入机构
CN111617728A (zh) * 2020-06-29 2020-09-04 上海博氢新能源科技有限公司 一种热交换式重整反应器及重整制氢系统

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2329658A (en) * 1937-09-01 1943-09-14 Socony Vacuum Oil Co Inc Method of converting petroleum and like oils
DE1085140B (de) * 1959-05-13 1960-07-14 Deggendorfer Werft Eisenbau Verschlusseinrichtung fuer Kontaktrohre
US3870476A (en) * 1970-11-11 1975-03-11 Marsch Hans Dieter Device for performing catalytic endothermic reactions
US3925025A (en) * 1973-04-20 1975-12-09 Universal Oil Prod Co Ring-flanged slip-joint for a reactor system
GB1448994A (en) * 1973-12-06 1976-09-08 Atomic Energy Authority Uk Liquid metal cooled fast breeder nuclear reactors
JPS52112607A (en) * 1976-03-09 1977-09-21 Agency Of Ind Science & Technol Reformers
US4230669A (en) * 1978-07-17 1980-10-28 Pullman Incorporated Radial ammonia converter
SE421945B (sv) * 1978-09-12 1982-02-08 Stal Laval Turbin Ab Gasturbinanleggning
GB8308343D0 (en) 1983-03-25 1983-05-05 Ici Plc Steam reforming
DE3532413A1 (de) 1985-09-11 1987-03-12 Uhde Gmbh Vorrichtung zur erzeugung von synthesegas
US4897246A (en) * 1988-09-13 1990-01-30 Peroxidation Systems, Inc. Oxidation chamber
US5219535A (en) * 1988-11-10 1993-06-15 Mannesmann Ag Heating an endothermic process
US4907643A (en) * 1989-03-22 1990-03-13 C F Braun Inc. Combined heat exchanger system such as for ammonia synthesis reactor effluent
US4921680A (en) 1989-09-12 1990-05-01 International Fuel Cells Corporation Reformer seal plate arrangement
ZA911838B (en) * 1990-04-03 1991-12-24 Standard Oil Co Ohio Endothermic reaction apparatus
US5106590A (en) * 1990-05-11 1992-04-21 Davy Mckee (London) Limited Gas mixer and distributor with heat exchange between incoming gases
JP3094435B2 (ja) * 1990-10-18 2000-10-03 三菱瓦斯化学株式会社 断熱リホーマー装置
JPH04154601A (ja) 1990-10-18 1992-05-27 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 断熱リホーマー反応器
US5392692A (en) * 1994-03-14 1995-02-28 Ford Motor Company Antiblow-by piston and seal construction for high temperature applications
ZA955492B (en) * 1994-07-18 1996-02-13 Methanol Casale Sa Catalyst-seal support device in particular for exothermic heterogeneous catalytic synthesis reactors
JP3030689B2 (ja) * 1995-09-08 2000-04-10 本田技研工業株式会社 ガスタービンエンジン
DE69631886T2 (de) * 1996-11-12 2004-12-30 Ammonia Casale S.A. Reformierungsanlage
GB9805124D0 (en) * 1998-03-10 1998-05-06 Compair Reavell Ltd Piston sealing ring assembly
US6139810A (en) * 1998-06-03 2000-10-31 Praxair Technology, Inc. Tube and shell reactor with oxygen selective ion transport ceramic reaction tubes
US6749815B2 (en) * 2001-05-04 2004-06-15 Megtec Systems, Inc. Switching valve seal

Also Published As

Publication number Publication date
CN1536252A (zh) 2004-10-13
CN1182050A (zh) 1998-05-20
EP1138630A2 (en) 2001-10-04
AU4359597A (en) 1998-05-14
RU2185879C2 (ru) 2002-07-27
JPH10182101A (ja) 1998-07-07
EP0841301A1 (en) 1998-05-13
CN1172841C (zh) 2004-10-27
BR9705467A (pt) 1999-05-25
EP0841301B1 (en) 2004-03-17
DE69631886T2 (de) 2004-12-30
DE69631886D1 (de) 2004-04-22
UA43405C2 (uk) 2001-12-17
US6426054B1 (en) 2002-07-30
EP1138630A3 (en) 2003-04-02
AU735457B2 (en) 2001-07-12
CA2219970A1 (en) 1998-05-12
US20020182129A1 (en) 2002-12-05
MX9708707A (es) 1998-06-30
CA2219970C (en) 2007-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RO118128B1 (ro) Aparat de reformare
SU1056878A3 (ru) Конвертор дл получени метана
CN100380084C (zh) 燃料转换反应器
CA1242867A (en) Device for performing exothermal catalytic gas reactions for the ammonia or methanol synthesis
US3531263A (en) Integrated reformer unit
US11148955B2 (en) Synthesis device and method for producing a product
AP1457A (en) Catalytic reactor for performing reactions between gases at elevated temperatures.
EP1464384B1 (en) Horizontal chemical reactor, in particular for methanol synthesis
CN106582467A (zh) 一种径向微通道耦合反应器及应用
PL116376B1 (en) Ammonia producing reactor with radial flow
CN210012585U (zh) 一种套管式烃类气换热式转化炉
AU2018330243A1 (en) Conversion reactor and management of method
CN109603689B (zh) 轴径向反应器
NO168466B (no) Anordning for bruk ved fremstilling av gass med innhold av hydrogen og co.
US4336229A (en) Apparatus for the production of ammonia synthesis gas from purified coke oven gas
US20240002231A1 (en) Ammonia burner for nitric acid production
CN106378063B (zh) 一种甲烷化反应器和甲烷化工艺
CN107649075A (zh) 一种乙二醇加氢反应器
WO2001056690A1 (en) Heat exchange reactor
JPH09165202A (ja) 水蒸気改質器
CN106582468A (zh) 一种轴向微通道耦合反应器及应用
CA2479827C (en) Reforming apparatus
CN209865999U (zh) 集气换热结构及反应气集散盒
KR101278780B1 (ko) 분리형 수증기 개질기
IT201900008280A1 (it) Reattore, in particolare reattore di reforming con vapore, e suo uso in un processo di reforming con vapore