RU191712U1 - Устройство получения синтез-газа - Google Patents
Устройство получения синтез-газа Download PDFInfo
- Publication number
- RU191712U1 RU191712U1 RU2018135701U RU2018135701U RU191712U1 RU 191712 U1 RU191712 U1 RU 191712U1 RU 2018135701 U RU2018135701 U RU 2018135701U RU 2018135701 U RU2018135701 U RU 2018135701U RU 191712 U1 RU191712 U1 RU 191712U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- synthesis gas
- catalytic
- catalyst
- air
- liquid hydrocarbons
- Prior art date
Links
Images
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
-
- 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
Abstract
Полезная модель относится к устройству осуществления автотермической каталитической конверсии жидких углеводородов, например бензина, керосина, дизеля с целью получения синтез-газа, который может использоваться для питания высокотемпературных топливных элементов, например твердооксидных топливных элементов различного назначения, как стационарного, так и мобильного применения. Предлагаемое устройство для получения синтез-газа из жидких углеводородов состоит из пароперегревателя, трубок, подводящих пар, воздух и жидкое углеводородное топливо, испарителя, распределительного устройства и каталитического реактора, содержащего структурированный каталитический блок. Посредством автотермической конверсии углеводородного топлива на катализаторе осуществляется получение синтез-газа. Устройство оборудовано карманами для термопар, которые позволяют проводить определение температуры его различных частей. Также в устройстве предусмотрена система предварительного разогрева катализатора. Благодаря отсутствию отдельного смесителя, смешение воздуха, паров жидких углеводородов и воды с воздухом производится непосредственно во входной части слоя структурированного катализатора. За счет этого минимизируется протекание гомогенных процессов термокрекинга жидких углеводородов и, соответственно, углеродообразование. Технический результат - минимизация углеродобразования в реакторе, что приводит к увеличению времени работы катализатора без снижения его активности. 1 ил.
Description
Полезная модель относится к устройству осуществления автотермической каталитической конверсии жидких углеводородов, например, бензина, керосина, дизеля с целью получения синтез-газа, который может использоваться для питания высокотемпературных топливных элементов, например, твердооксидных топливных элементов различного назначения, как стационарного, так и мобильного применения.
Известно устройство (US 00929735, 18.10.2001) для получения синтез-газа из углеводородных топлив, сжиженных газов, спиртов посредством паровой конверсии. Устройство состоит из нескольких коаксиально расположенных труб разного диаметра, образующих цилиндрические каналы, служащие для осуществления подвода или отвода тепла и расположения слоев катализатора различного назначения: паровой конверсии исходного топлива, паровой конверсии СО, селективного каталитического окисления СО или селективного метанирования. В центральной трубе размещена пламенная горелка для сжигания части исходного топлива с целью генерации тепла, которое в виде дымовых газов подается в соответствующие теплообменные коаксиальные каналы. Перед проведением каталитической реакции исходное топливо смешивается с паром в смесителе. Поскольку в таком реакторе одновременно могут осуществляться несколько каталитических реакций, протекающих при разных температурах, то часть коаксиальных каналов используется для подогрева катализатора или для съема тепла посредством подаваемого в них воздуха или жидкости, а часть для засыпки катализатора. При расположении каналов выдержан принцип максимальной рекуперации тепла, поэтому наиболее высокотемпературные каналы находятся в центре устройства, а низкотемпературные ближе к внешней поверхности. В зависимости от количества коаксиальных каналов устройство может быть использовано для получения либо синтез-газа, либо для водородсодержащего газа с концентрацией СО на уровне 10 ppm.
Устройство достаточно универсальное, но вместе с тем и достаточно сложное за счет использования нескольких различных реакций; также его общим недостатком является использование пламенной горелки, что приводит к необходимости использования жаропрочных сталей и наличием оксидов азота в продуктах сгорания; чрезмерная сложность конструкции; возможность плохо контролируемой передачи тепла, затрудняющей обеспечение и регулирование требуемых тепловых режимов, из-за высокой теплопроводности металла и тепловых контактов.
Известно интегрированное устройство для реформинга углеводородов (US 6641625, B01J 8/04; С01В 3/36, 04.11.2003). Устройство для реформинга углеводородов включает два реактора с теплообменником. Первый реактор генерирует водородсодержащий газ посредством парциального окисления или паровой конверсии углеводородного сырья, либо иным способом. Второй реактор содержит катализатор, обеспечивающий реакцию паровой конверсии СО в реформат, богатый водородом. Теплообменник обеспечивает поступление пара, необходимого для проведения реакции паровой конверсии СО, во второй реактор.
Известен каталитический реактор (RU 2208475, B01J 8/04; С01В 3/00, 20.07.2003) для получения синтез-газа радиального типа, содержащий газораспределительную трубку со слоем катализатора, который выполнен в виде газопроницаемых плоских и гофрированных армированных лент, навитых и спеченных с газораспределительной трубкой с зазорами между витками с образованием газовоздушных каналов между лентами. Реактор имеет устройство подогрева для запуска его в работу. Газораспределительная трубка имеет отверстия перфорации с диаметром, меньшим критического диаметра для предотвращения проникновения пламени внутрь газораспределительной трубки. В качестве катализатора используют армированный пористый материал, содержащий активные компоненты: родий, никель, платину, палладий, железо, кобальт, рений, рутений или их смеси. Топливо и воздух предварительно смешиваются в смесителе перед подачей в реактор.
Недостатком этого устройства является, высокая трудоемкость изготовления армированных пористых материалов, снижение общей каталитической активности в связи с использованием армирующих материалов и высокая температура выходящего синтез-газа.
Изобретение [US 7368482, B01J 1900, 06.05.2008] касается проведения каталитического процесса парциального окисления углеводородов, в том числе, сжиженного нефтяного газа, с целью получения синтез-газа в реакторе, состоящем из входной зоны смешения, в которую подают реагенты и предварительно нагревают реакционную смесь до 400°С, с последующим прохождением реакционной смеси через слой керамического материала. Далее в каталитической зоне реактора происходит каталитическая реакция парциального окисления углеводородов (скорость потока реакционной смеси 1000-1000000 л/лкатч, давление 10-50 атм.) до достижения температуры на выходе 450-1350°С. Соотношение H2O/С варьируют от 0 до 2, соотношение O2/С=0,1-0,8. Подложкой для катализатора служат нитриды, оксиды, оксинитриды или карбиды, содержащие один или более металл из перечисленных: Rh, Ru, Ir, Pt, Ni, Fe, Co, Mo в количестве 0,05-15 вес. %. Для приготовления катализатора носитель погружают в раствор соответствующей соли, например Rh4(CO2)12, Rh6(CO)16, Ir4(CO)12, Pt(CH3COCHCOCH3)2, Ni(CH3COCHCOCH3)2 и др. и далее сушат и прокаливают при температуре разложения соответствующей соли.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является каталитический реактор, описание которого приведено в публикации [J. Pasel, R.C. Samsun, A. Tschauder, R. Peters, D. Stolten, A novel reactor for autothermal reforming of diesel fuel and kerosene // Applied Energy, 150 (2015) 176-184.], предназначенный для проведения автотермической конверсии дизельного топлива и керосина в синтез-газ. Реактор состоит из камеры испарения жидкого углеводородного топлива, камеры смешения топливно-паровой смеси с воздухом (смесителя), блочного катализатора, парогенератора, в который подают воду для испарения и последующего смешения с углеводородным топливом. Топливно-паро-воздушная смесь после смесителя, проходя через каталитический блок, конвертируется в синтез-газ. Недостатком указанного устройства является протекание гомогенных процессов термического крекинга в условиях высоких температур, происходящих в смесителе при смешении топлива, пара и воздуха. Известно [S. Yoon, I. Kang, J. Bae, Effects of ethylene on carbon formation in diesel autothermal reforming // Int. J. Hydrogen Energy 33 (2008) 4780-4788], что в результате протекания гомогенных реакций термокрекинга образуются ненасыщенные легкие углеводороды, в первую очередь этилен, которые способствуют углеродообразованию, приводящему к быстрой потере активности катализатора.
Предлагаемая полезная модель решает задачу создания эффективного устройства для получения синтез-газа из жидких углеводородов, например, бензина, керосина, дизеля по реакции автотермической каталитической конверсии.
Техническим результатом является минимизация углеродобразования в реакторе, что приводит к увеличению времени работы катализатора без снижения его активности.
Задача решается следующей конструкцией устройства.
В общем случае устройство для получения синтез-газа из жидких углеводородов состоит из пароперегревателя, трубок, подводящих пар, воздух и жидкое углеводородное топливо, испарителя, распределительного устройства и каталитического реактора, содержащего структурированный каталитический блок. Посредством автотермической конверсии углеводородного топлива на катализаторе осуществляется получение синтез-газа. Устройство оборудовано карманами для термопар, которые позволяют проводить определение температуры его различных частей. Также в устройстве предусмотрена система предварительного разогрева катализатора.
Испаритель, представляющий собой капиллярно-пористое тело, установлен во внутренней полости структурированного каталитического блока. Внутри трубки, через которую подаются жидкие углеводороды, расположен канал подачи водяного пара из пароперегревателя. Равномерная подача перегретого пара с испаренными жидкими углеводородами в каталитический блок достигается с помощью применения распределительного устройства. Воздух подается встречно потоку паров жидких углеводородов.
Благодаря отсутствию отдельного смесителя, что является существенным отличительным признаком предлагаемого устройства, смешение воздуха, паров жидких углеводородов и воды производится непосредственно во входной части слоя структурированного катализатора. За счет этого минимизируется протекание гомогенных процессов термокрекинга жидких углеводородов и, соответственно, углеродообразование. Нанесенная снаружи теплоизоляция снижает тепловые потери устройства получения синтез-газа.
Сущность полезной модели иллюстрируется примером и Фиг.
На Фиг. представлена схема заявляемого устройства.
Оно состоит из следующих элементов:
1. Трубка подачи жидких углеводородов;
2. Трубка подачи водорода;
3. Трубка подачи воздуха;
4. Термопарный карман с термопарой;
5. Термопарный карман с термопарой;
6. Термопарный карман с термопарой;
7. Испаритель;
8. Распределитель;
9. Каталитический блок конверсии жидких углеводородов;
10. Теплоизоляция;
11. Выводящий патрубок;
12. Трубка подачи водяного пара;
13. Пароперегреватель;
14. Термопара;
Система запуска представлена трубками подачи водорода и воздуха. Датчики температуры - хромель-алюмелевые термопары вставляются в устройство через термопарные каналы 4, 5 и 6. Теплоизоляция устанавливается снаружи устройства после окончательной сборки конструкции.
Устройство работает следующим образом.
Первоначальный разогрев устройства осуществляется за счет работы системы запуска - подачи водорода и воздуха (температура которого контролируется по термопаре 14 на лобовую часть структурированного катализатора по трубкам 2 и 3. Структура каталитического блока 9 обеспечивает перемешивание газового потока непосредственно в слое катализатора и его саморазогрев за счет протекания каталитической реакции окисления водорода.
После достижения температуры более 400°С по показаниям термопары 4, в испаритель подают перегретый пар с температурой не ниже 450°С и начинают подавать жидкие углеводороды по трубке 1 в мольном соотношении H2O/С=2-3, где С - мольное количество углерода в подаваемом топливе. Одновременно с подачей жидких углеводородов выключают подачу водорода, а количество подаваемого воздуха устанавливают в мольном соотношении O2/С=0.05-0.7.
Температуру каталитического структурированного блока при протекании автотермической каталитической реакции окисления жидких углеводородов в синтез-газ регулируют за счет изменения количеств подаваемого пара, жидких углеводородов и воздуха, а также их соотношения. Температуру каталитического блока, контролируемую по термопарам 5 и 6, устанавливают в интервале 650-950°С предпочтительно 700-900°С.
Пример 1.
Результаты испытаний устройства при автотермической каталитической конверсии бензина, керосина и дизельного топлива приведены в Таблице.
Claims (1)
- Устройство для получения синтез-газа путем автотермической каталитической конверсии жидких углеводородов, содержащее пароперегреватель, трубки, подводящие пар, воздух и жидкое углеводородное топливо, испаритель, распределительное устройство, систему предварительного разогрева катализатора, термопарные карманы для термопар, расположенные распределенно в каталитическом блоке конверсии и которые позволяют проводить определение температуры его различных частей, и каталитический реактор со структурированным каталитическим блоком.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018135701U RU191712U1 (ru) | 2018-10-08 | 2018-10-08 | Устройство получения синтез-газа |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018135701U RU191712U1 (ru) | 2018-10-08 | 2018-10-08 | Устройство получения синтез-газа |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU191712U1 true RU191712U1 (ru) | 2019-08-19 |
Family
ID=67638319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018135701U RU191712U1 (ru) | 2018-10-08 | 2018-10-08 | Устройство получения синтез-газа |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU191712U1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6641625B1 (en) * | 1999-05-03 | 2003-11-04 | Nuvera Fuel Cells, Inc. | Integrated hydrocarbon reforming system and controls |
| EA005967B1 (ru) * | 2001-08-24 | 2005-08-25 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Способ получения углеводородов |
| US7368482B2 (en) * | 2003-09-11 | 2008-05-06 | Eni S.P.A. | Catalytic partial oxidation process for producing synthesis gas |
| RU113729U1 (ru) * | 2010-08-30 | 2012-02-27 | Учреждение Российской академии наук Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН | Процессор для конверсии углеводородных топлив в синтез-газ для применения в твердооксидных топливных элементах |
| RU2550354C1 (ru) * | 2014-03-28 | 2015-05-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Газовые Технологии-Синтез" | Способ получения концентрата ароматических углеводородов из легких алифатических углеводородов и установка для его осуществления |
-
2018
- 2018-10-08 RU RU2018135701U patent/RU191712U1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6641625B1 (en) * | 1999-05-03 | 2003-11-04 | Nuvera Fuel Cells, Inc. | Integrated hydrocarbon reforming system and controls |
| EA005967B1 (ru) * | 2001-08-24 | 2005-08-25 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Способ получения углеводородов |
| US7368482B2 (en) * | 2003-09-11 | 2008-05-06 | Eni S.P.A. | Catalytic partial oxidation process for producing synthesis gas |
| RU113729U1 (ru) * | 2010-08-30 | 2012-02-27 | Учреждение Российской академии наук Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН | Процессор для конверсии углеводородных топлив в синтез-газ для применения в твердооксидных топливных элементах |
| RU2550354C1 (ru) * | 2014-03-28 | 2015-05-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Газовые Технологии-Синтез" | Способ получения концентрата ароматических углеводородов из легких алифатических углеводородов и установка для его осуществления |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Дж. Пасель, Р.С. Самсун, А. Чаудер, Р. Петерс, Д. Столтен, Новый тип реактора для автотермического риформинга дизельного топлива и керосина, Applied Energy 150 (2015) с.176-184. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101432065B (zh) | 固定床吸热反应内燃交换反应器 | |
| US3522019A (en) | Apparatus for generating hydrogen from liquid hydrogen - containing feedstocks | |
| JP6002249B2 (ja) | 水素生成のための触媒燃焼式熱統合型改質器 | |
| US7837858B2 (en) | Method for starting autothermal reformer | |
| RU2415073C2 (ru) | Компактный реактор реформинга | |
| JP2001192201A (ja) | 自己酸化内部加熱型改質装置及び方法 | |
| JP2009512544A (ja) | 反応器に挿入されるか、反応器に組み合わされる液体混合デバイス | |
| JP2002510272A (ja) | 炭化水素を自熱改質する方法及び装置 | |
| BRPI0810937B1 (pt) | Reformador de vapor alta e termicamente integrado e combinado para a produção de hidrogênio a partir de uma fonte de combustível e uma montagem de reformador de vapor/câmara de combustão para uso em um sistema de processamento de combustível | |
| JP2023523258A (ja) | アンモニアの熱分解処理及びその処理を実行するための反応器 | |
| CA2413388A1 (en) | Improved system for hydrogen generation through steam reforming of hydrocarbons and integrated chemical reactor for hydrogen production from hydrocarbons | |
| US20160340187A1 (en) | Steam methane reforming reactor with hydrogen selective membrane | |
| JP2015517175A (ja) | 燃料電池のための触媒を支持する置換可能な構造化支持部を含む触媒加熱式燃料処理装置 | |
| Palma et al. | Monolith and foam catalysts performances in ATR of liquid and gaseous fuels | |
| Palma et al. | Fuel cell feed system based on H2 production by a compact multi-fuel catalytic ATR reactor | |
| JP2001155756A (ja) | 燃料電池用水蒸気改質反応器 | |
| KR20070028552A (ko) | 개질유의 냉각 및 가습을 위한 장치 | |
| KR102379772B1 (ko) | 수소 함유 가스를 수득하기 위한 장치 및 방법 | |
| US20090053660A1 (en) | Flameless combustion heater | |
| JP4464230B2 (ja) | 改質装置および方法ならびに燃料電池システム | |
| RU113729U1 (ru) | Процессор для конверсии углеводородных топлив в синтез-газ для применения в твердооксидных топливных элементах | |
| EP3895795A1 (en) | A reactor with an electrically heated structured ceramic catalyst | |
| RU191712U1 (ru) | Устройство получения синтез-газа | |
| EP3693338B1 (en) | High-pressure auto-thermal system for reforming alcohol and producing hydrogen, and method therefor | |
| JP2006232610A (ja) | 水素製造用改質装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QZ91 | Changes in the licence of utility model |
Effective date: 20190207 |