RU2239598C1 - Высокотемпературный реактор-генератор - Google Patents
Высокотемпературный реактор-генератор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2239598C1 RU2239598C1 RU2003114983/15A RU2003114983A RU2239598C1 RU 2239598 C1 RU2239598 C1 RU 2239598C1 RU 2003114983/15 A RU2003114983/15 A RU 2003114983/15A RU 2003114983 A RU2003114983 A RU 2003114983A RU 2239598 C1 RU2239598 C1 RU 2239598C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- chamber
- reaction
- reaction chamber
- cylindrical
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам для получения серы из газов, содержащих диоксид серы или сероводород, и может быть использовано для переработки газов цветной металлургии и нефтегазовой промышленности, а также в конструкции газофазных реакторов химической промышленности. Реактор содержит корпус, футерованный изнутри огнеупорным материалом, с отверстиями для подвода и отвода технологического газа в котельную секцию, цилиндрическую камеру, соединенную с корпусом и сообщающуюся с ним через отверстия для подвода технологического газа, снабженную фурмами для подачи восстановительного природного газа, размещенными в стенке камеры, реакционную камеру, соединенную с котельной секцией, при этом реакционная камера выполнена в виде цилиндрических реакционных камер, включенных параллельно через распределительную камеру с выходом цилиндрической камеры, а каждая реакционная камера соединена с индивидуальной котельной секцией. Изобретение позволяет создать конструкцию высокотемпературного реактора, обеспечивающую увеличение времени взаимодействия реагентов в реакционной камере при уменьшении ее габаритного размера и снижении общего газодинамического сопротивления и увеличении общей производительности. 3 ил.
Description
Изобретение относится к устройствам для получения серы из газов, содержащих диоксид серы или сероводород, и может быть использовано для переработки газов цветной металлургии и нефтегазовой промышленности, а также в конструкции газофазных реакторов химической промышленности.
Известны высокотемпературные гомогенные газовые реакторы для получения серы из сероводорода и воздуха, содержащие реакционный объем внутри трубчатого стального корпуса, оптимальное отношение длины к диаметру у которого составляет (2-3):1, приблизительно посредине которого установлены одна или несколько решетчатых перегородок из огнеупора, имеющих отверстия для прохода горячего газа, соосно к которой примыкает конвективная камера котла-утилизатора [Грунвальд В.Р. Технология газовой серы. М.: Химия, 1992. - 272 с.].
Конструкция таких реакторов предполагает подачу исходных холодных реагентов непосредственно в реакционную камеру, где происходит их смешивание и взаимодействие, что обуславливает, при ограниченной скорости смешивания компонент (процесс характеризуется как диффузионно-кинетический), низкую эффективность использования объема реактора и, как следствие, ограниченную производительность по перерабатываемому газу.
Другое известное устройство для сжигания сероводорода и органических соединений серы содержит корпус реактора с изолированной цилиндрической камерой постоянного диаметра, содержащей зону сгорания, за которой отделенная горловиной следуют соосная ей реакционная зона и котельная секция [заявка Великобритании №1565133, кл. МКИ3 С 01 В 17/50, 17/04, опубл. 16.04.80.].
Основным недостатком такого реактора является низкая эффективность использования объема вследствие неэффективного смешивания реагентов, что вызывает увеличение объема и размеров реакционной зоны. Вследствие линейного расположения зоны сгорания, реакционной зоны и котельной секции габаритный размер (длина) такого реактора неоправданно велик, а занимаемая им площадь фундамента используется нерационально. Кроме того, вследствие конструкционных ограничений на максимально допустимый диаметр внутреннего сечения горизонтального реактора (обычно не более 5 метров по футеровке) при заданном оптимальном соотношении его длины к диаметру объем реакционной зоны и производительность такого реактора ограничены.
Наиболее близким является реактор-генератор для гомогенного восстановления кислородсодержащего сернистого газа природным газом, имеющий корпус, футерованный изнутри огнеупорным материалом, с отверстиями для подвода и отвода технологического газа в котельную секцию и цилиндрическую камеру, соединенную с корпусом и сообщающуюся с ним через отверстие для подвода технологического газа, снабженную фурмами для подачи восстановительного природного газа, размещенными в стенке камеры, у которого ось реакционной камеры может быть расположена вертикально [патент России №2137706, МПК7 С 01 В 17/04, 1999].
Недостатками данного устройства является ограниченная производительность по перерабатываемому газу, лимитируемая площадью поперечного сечения (диаметром) и максимально допустимой скоростью газового потока в реакционной камере. Кроме того, линейная конструкция реакционной камеры увеличивает габаритный размер (высоту) реактора и усложняет его эксплуатацию.
Задачей изобретения является создание конструкции высокотемпературного реактора, обеспечивающей увеличение времени взаимодействия реагентов в реакционной камере при уменьшении ее габаритного размера и снижении общего газодинамического сопротивления и увеличении общей производительности.
Техническим результатом от использования изобретения является повышение производительности, уменьшение габаритного размера реактора-генератора и занимаемой им площади.
Технический результат достигается тем, что у высокотемпературного реактора-генератора для восстановления технологического сернистого газа природным газом, содержащего корпус, футерованный изнутри огнеупорным материалом, с отверстиями для подвода и отвода технологического газа в котельную секцию, цилиндрическую камеру, соединенную с корпусом и сообщающуюся с ним через отверстие для подвода технологического газа, снабженную фурмами для подачи восстановительного природного газа, размещенными в стенке камеры, реакционной камеры, согласно изобретению реакционная камера выполнена в виде цилиндрических реакционных камер, включенных параллельно через распределительную камеру, а выход каждой камеры соединен с индивидуальной котельной секцией.
В заявляемом устройстве горелочная часть и система подачи реагента (восстановителя) объединены в общей цилиндрической камере реактора-генератора, а реакционные зоны и котельные части конструктивно разделены. В этом устройстве в параллельно включенные реакционные камеры поступает из общей распределительной камеры высокотемпературная смесь реагирующих газов одинакового состава, что предполагает и одинаковый состав газов на выходе из реакционных камер, что дает возможность подключить к каждой реакционной камере индивидуальную котельную секцию, уменьшив тем самым размер реактора-генератора. Формирование реакционного объема в виде совокупности параллельно включенных реакционных камер позволяет, при сохранении их диаметра, длины и соответственно реакционного объема, уменьшить (пропорционально количеству реакционных камер) их длину, т.е. габаритный размер. В заявляемом устройстве реакционные камеры включены через распределительную камеру параллельно (т.е. из одной точки, сопряженной с выходом цилиндрической камеры), т.е. по разным камерам одновременно движутся разные части одного потока. При этом скорость движения потока в реакционных камерах, кратная количеству реакционных камер, в заявляемом устройстве ниже, чем в прототипе и аналогах, что определяет снижение газодинамического сопротивления.
Общая производительность реактора по перерабатываемому газу соответственно кратно увеличивается при сохранении единичной мощности и длины каждой котельной секции.
Соответствие критерию “изобретательский уровень” доказывается следующим образом.
Известно устройство [патент США №3297409, С 22 В 15/00, 1963], имеющее признак, сходный с заявляемым: наличие двух параллельных горелочных устройств (тоннелей), каждый со своей реакционной камерой, разделяющих исходный газовый поток на две части.
Однако в известном устройстве горелочные устройства перерабатывают исходный поток сероводородсодержащего газа, каждый по полному циклу, от сжигания части сероводорода до получения элементной серы, независимо друг от друга, а котельная часть конструктивно объединена. Такая схема предполагает (даже при использовании общей схемы регулирования подачи воздуха) возможные технологические различия в выходе продукта (серы) из разных реакционных камер, обусловленные особенностями работы их горелочных тоннелей. Фактически устройство представляет собой два параллельно работающих реактора; более того (учитывая секционирование котельной части по патенту США №3297409), две линии переработки исходного газа.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез в диаметральной плоскости реактора; на фиг.2 показан вид спереди с разрезом по оси вертикальной реакционной камеры; на фиг.3 показан вид сверху с вырезом в плоскости оси распределительной камеры, соединяющей цилиндрическую камеру и две вертикальные реакционные камеры.
Футерованная цилиндрическая камера (обозначена поз.1) через распределительную камеру 2 сообщается с реакционными камерами 3, выходящими через отверстия для вывода технологического газа 4, каждая в свои индивидуальные котельные секции 5. Непосредственно в отверстии для подвода технологического газа в реакционную камеру размещена огнеупорная решетка 6, перед которой на выходе цилиндрической камеры установлены фурмы 7 для подачи восстановительного газа от раздаточного коллектора 8. Распределительная камера 2 и обе реакционные камеры 3 вместе образуют реакционный объем.
Устройство работает следующим образом.
Исходный сернистый технологический газ, разогретый в цилиндрической камере 1 за счет сжигания газообразного топлива до температур восстановления диоксида серы (1150-1250°С), поступает в распределительную камеру 2 (направление течения газа показано стрелками), причем на выходе из цилиндрической камеры 1 в технологический газ от коллектора 8 через фурмы 7 вводят восстановительный природный газ. Струи восстановительного природного газа, равномерно распределяемые в поперечном сечении цилиндрической камеры, пронизываются потоком нагретого технологического сернистого газа, что обеспечивает их перемешивание в плоскости выходного отверстия цилиндрической камеры. В распределительной камере поток разделяется на две части, каждая из которых поступает в свою реакционную камеру. Окончательная гомогенизация газовой смеси и выравнивание температуры осуществляется на решетках 6, т.е. уже внутри реакционных камер 3 (фиг.1). Охлажденные в котельных секциях 5 обе части потока технологического газа объединяются после котельных секций реактора-генератора (не показано).
Реактор, рассчитанный на переработку 50000 нм3/ч сернистого технологического газа, содержащего 30 об.% диоксида серы при 14,7 об.% кислорода, имеет две вертикальные цилиндрические реакционные камеры, футерованные внутри (диаметр по футеровке 3200 мм), высотой по 8 м, соединенные распределительной камерой, с общим реакционным объемом свыше 170 м3. В среднюю часть распределительной камеры врезана горизонтальная футерованная изнутри цилиндрическая камера, внутренний (по футеровке) диаметр которой составляет 2 м. На выходе цилиндрической камеры установлены 4 фурмы внутренним диаметром 52 мм, через которые из коллектора диаметром 200 мм подается до 7700 нм3/ч восстановительного природного газа. Котельные секции представлены спаренным блоком энерготехнологических котлов с площадью теплообменной поверхности по 880 м2 каждый, диаметром по 3200 мм, длиной 7700 мм, серийно производимых ОАО “ЭМК-Атоммаш”. Высота такого реактора вместе с фундаментом составляет 12 м; габаритный размер корпуса и котельной части по длине (включая цилиндрическую камеру) не превышает 16 м.
Преимущество предложенной конструкции заключается в том, что аналогичный реактор-прототип для переработки такого же количества технологического газа подачей такого же количества восстановительного природного газа при сохранении мощности (паропроизводительности) 54 т/ч имеет горизонтальный размер (длину) около 25 м при длине только котельной части свыше 15 м, что значительно увеличивает размер занимаемой площади.
Источники информации
1. Грунвальд В.Р. Технология газовой серы. М.: Химия, 1992. - 272с.
2. Заявка Великобритании №1565133, МКИ3 С 01 В 17/50, 17/04, опубл. 16.04.80.
3. Патент России №2137706, МКИ6 С 01 В 17/04, 1999.
4. Патент России по заявке №2002101517/12, МКИ7 B 01 J 12/00, С 01 В 17/04, 2003.
5. Патент США №3297409, 1963.
Claims (1)
- Высокотемпературный реактор-генератор для восстановления технологического сернистого газа природным газом, содержащий корпус, футерованный изнутри огнеупорным материалом, с отверстиями для подвода и отвода технологического газа в котельную секцию, цилиндрическую камеру, соединенную с корпусом и сообщающуюся с ним через отверстие для подвода технологического газа, снабженную фурмами для подачи восстановительного природного газа, размещенными в стенке камеры, реакционную камеру, соединенную с котельной секцией, отличающийся тем, что реакционная камера выполнена в виде цилиндрических реакционных камер, включенных параллельно через распределительную камеру с выходом цилиндрической камеры, а каждая реакционная камера соединена с индивидуальной котельной секцией.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003114983/15A RU2239598C1 (ru) | 2003-05-20 | 2003-05-20 | Высокотемпературный реактор-генератор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003114983/15A RU2239598C1 (ru) | 2003-05-20 | 2003-05-20 | Высокотемпературный реактор-генератор |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2239598C1 true RU2239598C1 (ru) | 2004-11-10 |
RU2003114983A RU2003114983A (ru) | 2004-12-27 |
Family
ID=34310885
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003114983/15A RU2239598C1 (ru) | 2003-05-20 | 2003-05-20 | Высокотемпературный реактор-генератор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2239598C1 (ru) |
-
2003
- 2003-05-20 RU RU2003114983/15A patent/RU2239598C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
АМЕЛИН А.Г. Технология серной кислоты. – М.: Химия, 1971, с.267, рис.8-10. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6257869B1 (en) | Matrix bed for generating non-planar reaction wave fronts, and method thereof | |
CN100457252C (zh) | 紧凑型蒸汽重整器 | |
CA1042207A (en) | Metallurgical lance | |
US4046557A (en) | Method for producing metallic iron particles | |
FI120515B (fi) | Kiertoleijureaktori happipolttoon ja menetelmä sellaisen reaktorin käyttämiseksi | |
EP1193219B1 (en) | Apparatus and method for hydrocarbon reforming process | |
KR100411692B1 (ko) | 시안화수소제조방법및그장치 | |
KR870011417A (ko) | 2단 순환 유동층 반응기 및 반응기의 작동 방법 | |
RU2235058C2 (ru) | Способ вторичного риформинга и горелка, предназначенная для его осуществления | |
US3194215A (en) | Carbon monoxide burner apparatus | |
EP1240460A1 (en) | Partial oxidation of hydrogen sulphide | |
US6793700B2 (en) | Apparatus and method for production of synthesis gas using radiant and convective reforming | |
RU2239598C1 (ru) | Высокотемпературный реактор-генератор | |
ATE66900T1 (de) | Dampfreformer mit innerer waermerueckgewinnung. | |
US3190245A (en) | Apparatus for the heating of carbonaceous materials by their partial combustion to carbon dioxide | |
CN101724469B (zh) | 水平循环流化床气化炉 | |
US714843A (en) | Apparatus for the manufacture of cement. | |
RU2535121C2 (ru) | Устройство генератора синтез-газа | |
NZ201277A (en) | Combustible gas producer plant:fluidised bed divided into combustible gas producing section and heating section | |
CN1313942A (zh) | 用于减少碳形成的欠氧化燃烧器 | |
CN1014396B (zh) | 一种带变窄段管道的气体输送装置 | |
RU2171431C1 (ru) | Двухступенчатый способ термической подготовки пылевидного топлива и установка для его осуществления | |
US6432149B1 (en) | Burner-feed multi-zone molten metal syngas generator | |
WO2004112954A1 (en) | Cooled gas injection device | |
JPS62197135A (ja) | ガス状物質を高温で生成するための方法及びその方法を実施するための装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |