RU2457024C2 - Первичный риформер с ведущими к горелкам вторичными впускными каналами - Google Patents

Первичный риформер с ведущими к горелкам вторичными впускными каналами Download PDF

Info

Publication number
RU2457024C2
RU2457024C2 RU2009143537/05A RU2009143537A RU2457024C2 RU 2457024 C2 RU2457024 C2 RU 2457024C2 RU 2009143537/05 A RU2009143537/05 A RU 2009143537/05A RU 2009143537 A RU2009143537 A RU 2009143537A RU 2457024 C2 RU2457024 C2 RU 2457024C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
burners
air
reforming
channel
Prior art date
Application number
RU2009143537/05A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2009143537A (ru
Inventor
Оливер МАЙССНЕР (DE)
Оливер Майсснер
Зилке ВОДБЕРГ (DE)
Зилке Водберг
Original Assignee
Уде Гмбх
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 Уде Гмбх filed Critical Уде Гмбх
Publication of RU2009143537A publication Critical patent/RU2009143537A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2457024C2 publication Critical patent/RU2457024C2/ru

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • B01J8/062—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 being installed in a furnace
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C5/00—Disposition of burners with respect to the combustion chamber or to one another; Mounting of burners in combustion apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D23/00—Assemblies of two or more burners
    • 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
    • B01J2208/00477—Controlling the temperature by thermal insulation means
    • B01J2208/00495—Controlling the temperature by thermal insulation means using insulating materials or refractories
    • 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
    • B01J2208/00504—Controlling the temperature by means of a burner
    • 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
    • B01J2208/00548—Flow
    • 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
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • 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
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C01B2203/0816—Heating by flames
    • 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
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C01B2203/0822—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel the fuel containing hydrogen
    • 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
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • 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
    • C01B2203/16—Controlling the process
    • C01B2203/1695—Adjusting the feed of the combustion
    • 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
    • Y02P20/10—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)

Abstract

Изобретение относится к реакторам каталитического риформинга углеводородов водяным паром при повышенном давлении и касается первичного риформера с ведущими к горелкам вторичными впускными каналами. Содержит реакционную камеру и камеру горения. В качестве реакционной камеры используется множество вертикальных труб, которые расположены в ряд и подходят для заполнения катализатором. Содержит устройства для подвода углеводородов и водяного пара в реакционную камеру для риформинга, а также устройства для отведения полученного в результате риформинга синтез-газа из реакционной камеры. В верхней области камеры горения имеется несколько устройств отопления, которые могут создавать пламя, направленное по существу вниз, которые подходят для обогрева указанных реакционных труб. Труба, подводящая воздух к горелкам, снабжена устройством регулирования расхода воздуха. В дополнение к этой трубе предусмотрен ответвляющийся от нее подвод вторичного воздуха, который выполнен в различных конструктивных формах, который имеет независимо регулируемое устройство для установки расхода воздуха и который также подводит воздух к устройству отопления, так что в горелках получается более благоприятное отношение горючего газа к воздуху, и тем самым можно получить отходящие газы с низким содержанием оксидов азота. Изобретение обеспечивает оптимизацию технологического процесса. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к реактору каталитического риформинга углеводородов водяным паром при повышенной давлении, при котором получается синтез-газ. Такой синтез-газ служит, например, для получения аммиака, водорода и метанола.
Реакторы каталитического риформинга углеводородов водяным паром известны давно и известно множество их конструктивных решений. В случае больших установок признания добилась конструкция, в которой применяется отапливаемая потолочными горелками секционная печь с установленными отвесно реакционными трубами или шлицевыми трубами. При этом шлицевые трубы установлены рядами. Через трубы сверху вниз течет технологический газ, который образует загрузочный газ. При этом загрузочный газ подвергается так называемому процессу расщепления.
Температура выходящего газа обычно составляет 850°C и выше. Технологический газ в нижней зоне (внутри или снаружи печи) собирается в так называемых выходных коллекторах. В находящихся между рядами трубок "коридорах" расположены горелки, пламя которых направлено вертикально вниз. Эта зона называется коробкой печи. Образованный топочный газ протекает через печь сверху вниз и отводится через находящийся у пода печи так называемый туннель для топочных газов. Температуры в коробке печи составляют в среднем от 1000 до 1250°C. Стены печи для теплоизоляции и защиты от преобладающих из-за отопления высоких температур футерованы огнеупорным защитным слоем.
Обогреваемая печью реакционная камера имеет обычно множество газонепроницаемо закрытых вертикальных труб, которые расположены рядами и подходят для наполнения катализатором. Они служат для осуществления процесса и содержат устройства для подачи углеводорода для риформинга и нагретого до 650°C водяного пара в реакционную камеру, а также содержат устройства для отведения полученного при риформинге синтез-газа из реакционной камеры.
Газовое пространство печи, в котором расположены устройства отопления, имеет в нижней области пространства камеру для сбора топочных газов, а также множество выложенных кирпичом туннелей для отвода топочных газов, расположенных по существу горизонтально и идущих параллельно друг другу и перпендикулярно вертикальным трубам. Эти обложенные кирпичом туннели имеют по бокам отверстия, позволяющие выход топочных газов из газового пространства печи. Туннели обычно делают из материалов для кладки стен.
Документ WO2005/018793 A1 описывает типичную печную систему и способ каталитического риформинга углеводородов водяным паром в синтез-газ при повышенном давлении. Для лучшего выравнивания потока топочных газов и для более равномерного распределения температуры отопления применяется специальная конструкция наружных стен туннелей. Документ WO2006/119812 A1 описывает типичную печную систему и способ каталитического риформинга углеводородов водяным паром в синтез-газ с подачей кислорода для подгонки стехиометрии и со специальной дополнительно устанавливаемой пористой горелкой для предотвращения образования сажи.
Общее у всех описанных систем риформинга то, что устройство отопления, которое состоит из множества горелок, расположенных между технологическими реакционными трубами, обогревает газовое пространство печи с проходящими через него трубами для риформинга. Горелки, служащие для отопления газового пространство печи, обычно снабжаются горючим газом и воздухом по отдельным каналам. Подача горючего газа в пространство горелок при этом выполнена отдельно от подачи воздуха. Прохождение подач газа в пространство горелок осуществляется через огнеупорную футеровку печи или непосредственно перед ней. В использовавшихся до сих пор конструкциях отношение горючий газ-воздух для горелок регулировалось дроссельным клапаном или устройством подобного рода для регулирования расхода газа в воздушной подаче. Этим устройством можно контролировать разогрев горелок и тем самым температуру печи. Хотя эта конструкция эффективна, однако таит тот недостаток, что не позволяет хорошо регулировать локальную подачу воздуха к горелкам и иногда ведет к неблагоприятному отношению горючего газа к воздуху.
Отношение кислород/горючий газ технически можно описать так называемым коэффициентом избытка воздуха лямбда (коэффициент λ). При использовании стехиометрического мольного отношения кислорода к горючему газу получают коэффициент лямбда 1,0. При использовании кислорода в содержании ниже стехиометрического соотношении компонентов горения получают коэффициент лямбда, который ниже 1,0. При использовании кислорода в содержании выше стехиометрического соотношении компонентов горения получают коэффициент лямбда, который выше 1,0. Таким образом, горение оптимально, когда коэффициент лямбда равен 1,0. В обычных конструкциях в отдельных горелках получают коэффициент лямбда, который в зависимости от производственных условий может колебаться и временно иметь повышенные значения.
Это отрицательно влияет на процесс горения. Следствием является возможно в целом более высокий расход горючего газа в расчете на конверсию процесса риформинга. При замене топлива установить подачу воздуха на измененную стехиометрию можно лишь с большим трудом. Ввиду этого может произойти временное нежелательное повышение температуры пламени и, вместе с повышенным притоком воздуха, к усиленному образованию оксидов азота типа NOx. Оксиды азота, как вредные для атмосферы вещества, способствуют выпадению кислотных дождей.
Поэтому задачей изобретения является улучшение подачи воздуха в систему горелок в том отношении, чтобы подачу воздуха в горелки в продолжение всего процесса можно было устанавливать оптимально. Это улучшает горение горючего газа и тем самым выход горючего газа в процессе риформинга. На отдельных горелках всегда следует устанавливать оптимальный коэффициент лямбда, чтобы температура пламени всегда имела только необходимый уровень. Благодаря этому можно заметно снизить или совсем предотвратить образование вредных оксидов азота.
Изобретение решает эту задачу при помощи реактора каталитического первичного риформинга углеводородов водяным паром при повышенном давлении с устройством отопления свода технологической печи риформера, причем
- устройство отопления обогревает теплоизолированное газовое пространство печи с газонепроницаемо закрытыми трубами для процесса риформинга в газовом пространстве печи, которые должны быть покрыты подходящим для процесса риформинга катализатором и через которые проводится газовая смесь для риформинга, и
- устройство отопления состоит из множества расположенных между трубами риформера горелок, и
- устройство отопления снабжается горючим газом и воздухом, и
- в каждой горелке для обоих газов имеются раздельные устройства подачи, которые расположены на одной прямой и могут перекрываться по отдельности или парами, и
- смешение обоих газов производится соответственно в горелке или непосредственно перед ней, и причем
- устройство подачи воздуха в каждую из горелок имеет главный впускной канал и дополнительный вторичный впускной канал, и
- оба впускных канала выполнены с устройствами, которые подходят для регулирования расхода газа, и причем
- каждый вторичный впускной канал ответвляется от соответствующего главного впускного канала за устройством регулирования расхода газа и образует другой канал, являющийся продолжением главного канала для воздуха, и
- отношение площадей сечения вторичного впускного канала и главного впускного канала перед ответвлением вторичного впускного канала составляет от 1:2 до 1:100.
При этом каждая горелка снабжается смесью горючий газ/воздух индивидуально, для обоих газов имеются отдельные устройства подачи, и главный канал подачи воздуха позволяет дополнительно подавать воздух к системе горелок через огнеупорную футеровку печи ("вторичный впускной канал"). Смешение горючего газа и воздуха всегда осуществляется в горелке.
В одной форме осуществления изобретения вторичные впускные каналы и главные впускные каналы выполнены с устройствами подачи, которые могут перекрываться по отдельности или парами.
В другой форме осуществления изобретения вторичные дроссельные клапаны могут обслуживаться непосредственно вместе с соответствующими главными дроссельными клапанами. Это позволяет обслуживающему персоналу отрегулировать обе подачи за один рабочий этап.
Предпочтительно все подводящие каналы ведут вниз в камеру сгорания и расположены на одной прямой. Направление подачи воздухозаборных каналов может в зависимости от типа конструкции печи быть наклонным или идти через ступеньки, чтобы обеспечить техническую осуществимость отопления. Устройства подвода воздуха в пространство горелок могут выть выполнены как щели в огнеупорной футеровке печи. Эта конструкция делает возможным точное распределение воздуха в камере горения. Факультативно и в зависимости от конструктивного оформления газового пространства печи эта щелевидная форма для оптимизации горения может быть выполнена также в виде турбулизатора или развилки с распределителями.
В следующих формах осуществления изобретения альтернативно:
- вторичные впускные каналы от места ответвления ведут вертикально вниз в камеру сгорания, или
- вторичные впускные каналы являются наклонными или имеют ступеньку, или
- вторичные впускные каналы во входной области горелок имеют форму щелей, или турбулизатора, или развилки.
Изобретение относится также к способу каталитического первичного риформинга углеводородов водяным паром при повышенном давлении с устройством отопления свода технологической печи риформера с применением устройства по изобретению. При этом предусматривается, что
- устройство отопления нагревает теплоизолированное газовое пространство печи с герметично закрытыми технологическими трубами риформера в газовом пространстве печи, которые должны быть покрыты подходящим для процесса риформинга катализатором и через которые проводится газовая смесь для риформинга, и
- устройство отопления состоит из множества расположенных между трубами для риформинга горелок, и
- устройство отопления снабжается горючим газом и воздухом, и
- в каждой горелке для обоих газов имеются раздельные устройства подачи, которые расположены на одной прямой и могут перекрываться по отдельности или парами, и
- смешение обоих газов производится всегда в горелке или непосредственно перед ней, и
- устройство подачи воздуха в каждую из горелок имеет главный впускной канал и дополнительный вторичный впускной канал, и
- оба впускных канала выполнены с устройствами, которые подходят для регулирования расхода газа, и
- причем каждый вторичный впускной канал ответвляется от соответствующего главного впускного канала за устройством регулирования расхода газа и образует другой канал, являющийся продолжением канала первичного воздуха, и
- отношение площадей сечения вторичного впускного канала и главного впускного канала перед ответвлением вторичного впускного канала составляет от 1:2 до 1:100,
- в качестве количественного отношения воздуха к горючему газу в смеси на выходе первичного впускного канала устанавливают постоянную стехиометрию (коэффициент лямбда (λ)) от 1,05 до 1,15.
Выход смеси воздух/горючий газ из первичного впускного канала также называется горелочным камнем.
Для осуществляемого согласно изобретению процесса первичного риформинга для нагревания предпочтительно используется смесь природный газ/воздух. В следующей форме осуществления процесса горелка вместо смеси природный газ/воздух обогревается смесью LPG/воздух. LPG-углеводородами обычно называют смесь C3- и C4-углеводородов, которые извлекают из соответствующей нефтяной фракции и которые легко сжижаются. В качестве горючего газа вместо природного газа или LPG подходят также и другие углеводороды, точка кипения которых предпочтительно лежит ниже комнатной температуры.
Благодаря описанному типу подачи вторичного воздуха в пламя, подача воздуха в горелки оптимизируется. Этим достигается в зависимости от управления оптимальное отношение воздуха к горючему газу и оптимальное управление пламенем. Благодаря этим мерам можно держать максимальную температуру пламени в печи относительно низкой.
В традиционных конструкциях для процесса риформинга обычно устанавливают в горелках коэффициент лямбда около 1,1. Однако это значение может колебаться в зависимости от производственных условий. При оформлении конструкции согласно изобретению вторичный впускной канал, в частности, можно открывать при повышенной подаче воздуха, чтобы дополнительный воздух проводился мимо главного выпускного канала. Этим можно локально держать коэффициент лямбда у горелочного камня постоянным и равным 1,05-1,15, даже если в пламени коэффициент лямбда установлен на значение 1,1-1,5.
В одной форме осуществления способа по изобретению регулирование отношения в смеси горючего газа к воздуху на выходе первичного впускного канала осуществляется регулированием расположенных во входной области дроссельных клапанов в подводящих каналах.
В следующей форме осуществления способа по изобретению газ для риформинга содержит метан и горячий водяной пар. Газ для риформинга в устройстве по изобретению может нагреваться до температуры 500-650°C отходящими газами горелок посредством теплообменных устройств в туннеле для вывода отходящих газов, вне газового пространства печи.
В следующей форме осуществления способа по изобретению воздух, требующийся для нагревания горелок, нагревается в теплообменных устройствах отходящими газами горелок до температуры 250-450°C. При этом отходящие газы используются в выпускном туннеле для отходящих газов ниже теплообменного устройства для нагрева газа риформинга, так что температура на выходе туннеля или дымовой трубы составляет, как правило, примерно 150-200°C.
Отвод газообразных продуктов горения производится через вышеупомянутый туннель для топочных газов из кирпича. Туннели имеют по бокам отверстия, чтобы сделать возможным выход топочных газов из газового пространства печи. Этими мерами во всем газовом пространстве печи обеспечивается эффективный отвод топочных газов. Обычно туннели делают из материалов для кирпичной кладки.
Преимуществом указанных форм осуществления является оптимальная установка отношения воздух/горючий газ в горелках и оптимальное управление горением с точки зрения установления оптимального коэффициента лямбда. Известно, что при использовании более благоприятных коэффициентов лямбда в горелочном камне содержание оксидов азота NOx в отходящем газе заметно снижается. Известно также, что содержание оксидов азота NOx в отходящем газе заметно снижается при установке более низкой температуры пламени. Это можно почерпнуть из известной справочной литературы, относящейся к данному вопросу. В качестве примера здесь следует указать работу "The John Zink Combustion Handbook", C.E. Baukel Jr., CRC-Press, London New York, 2001. Оксиды азота типа NOx способствуют выпадению кислотных дождей.
Соответствующая изобретению форма осуществления горелок и системы подвода горючего газа и воздуха более точно поясняется на двух схемах, которые показывают участок печи для риформинга в виде сбоку, причем способ по изобретению не ограничен этими формами осуществления.
Фиг.1 показывает схему подачи воздуха и горючего газа к горелкам, начинающуюся с главного канала 1 подвода воздуха. От него отходят соответствующие отдельные каналы 2 для подвода воздуха к отдельным горелкам, из которых здесь для примера показано четыре. Индивидуальные главные каналы подачи воздуха могут управляться устройствами регулирования 3, перекрываемыми по отдельности и не зависящими друг от друга. Затем от этих каналов перед подачей в горелки ответвляются вторичные воздухозаборные каналы 4 по изобретению, которые также имеют перекрываемое отдельно и независимое регулировочное устройство 5. Главный канал подачи воздуха продолжается дальше как главный воздухозаборный канал. В него непосредственно перед горелкой вводится горючий газ 6. Система питания проходит через огнеупорную футеровку 7 печи, чтобы обеспечить направление факела 8 в газовое пространство печи. В результате этого отопления затем будут нагреваться предназначенные для реакции риформинга реакторные трубы 9.
Фиг.2 еще раз показывает систему подачи более детально. Показана также схема подачи воздуха и горючего газа в горелку, начинающаяся с главного канала 1 подвода воздуха. От него ответвляются отдельные каналы 2 подвода воздуха к отдельным горелкам (в целях наглядности здесь для примера показаны четыре). Индивидуальные главные каналы подачи воздуха могут управляться устройствами регулирования 3, перекрываемыми по отдельности и не зависящими друг от друга. Затем от этих каналов перед подачей в горелки ответвляются вторичные воздухозаборные каналы 4 по изобретению, которые также имеют перекрываемое отдельно и независимое регулировочное устройство 5. Главный канал подачи воздуха продолжается дальше как главный воздухозаборный канал. В него непосредственно перед горелкой через регулировочное устройство вводится горючий газ 6. Система питания проходит через огнеупорную футеровку 7 печи, чтобы обеспечить направление факела 8 в газовое пространство печи.
Список ссылочных позиций
1 главный канал подвода воздуха к системе горелок
2 главный канал подвода воздуха к отдельной горелке
3 устройство регулирования подвода воздуха главного впускного канала
4 вторичный впускной канал
5 устройство регулирования подвода воздуха вторичного впускного канала
6 подача горючего газа
7 прохождение через огнеупорную футеровку печи ("горелочный камень")
8 направление факела
9 трубы для риформинг-газа

Claims (11)

1. Реактор каталитического первичного риформинга углеводородов водяным паром при повышенном давлении с устройством отопления свода технологической печи для риформинга, причем
- устройство отопления обогревает теплоизолированное газовое пространство печи с герметично закрытыми технологическими трубами риформинга в газовом пространстве печи, которые должны быть покрыты подходящим для процесса риформинга катализатором и через которые проводится газовая смесь для риформинга, и
- устройство отопления состоит из множества расположенных между трубами риформера горелок, и
- устройство отопления снабжается горючим газом и воздухом, и
- в каждой горелке для обоих газов имеются раздельные устройства подачи, которые расположены на одной прямой и могут перекрываться по отдельности, и
- смешение обоих газов производится всегда в горелке, отличающийся тем, что
- устройство подачи воздуха в каждую из горелок имеет главный впускной канал и дополнительный вторичный впускной канал, и
- оба впускных канала выполнены с устройствами, которые подходят для регулирования расхода газа, а также для перекрывания,
- причем каждый вторичный впускной канал ответвляется от соответствующего главного впускного канала за устройством регулирования расхода газа и образует другой канал, являющийся продолжением главного канала для воздуха, и
- отношение площадей сечения вторичного впускного канала и главного впускного канала перед ответвлением вторичного впускного канала составляет от 1:2 до 1:100.
2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что вторичные впускные каналы и главные впускные каналы выполнены с перекрываемыми по отдельности устройствами подачи.
3. Реактор по п.2, отличающийся тем, что вторичные дроссельные клапаны могут обслуживаться напрямую вместе с относящимися к ним главными дроссельными клапанами.
4. Реактор по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что вторичные впускные каналы идут от места ответвления вниз в камеру сгорания.
5. Реактор по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что вторичные впускные каналы являются наклонными или имеют ступеньку.
6. Реактор по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что вторичные впускные каналы во входной области горелок выполнены в форме щели, или турбулизатора, или развилки.
7. Способ каталитического первичного риформинга углеводородов водяным паром при повышенном давлении с устройством отопления свода технологической печи риформера, где
- устройство отопления нагревает теплоизолированное газовое пространство печи с герметично закрытыми в газовом пространстве печи технологическими трубами риформера, которые должны быть покрыты подходящим для процесса риформинга катализатором и через которые проводится газовая смесь для риформинга, и
- устройство отопления состоит из множества горелок, расположенных между трубами риформера, и
- устройство отопления снабжено горючим газом и воздухом, и
- в каждой горелке для обоих газов имеются раздельные устройства подачи, которые расположены на одной прямой и могут перекрываться по отдельности, и
- смешение обоих газов производят каждый раз в горелке или непосредственно перед ней,
- устройство подачи воздуха в каждую из горелок имеет главный впускной канал и дополнительный вторичный впускной канал, и
- оба впускных канала выполнены с устройствами, которые подходят для регулирования расхода газа, а также для его перекрывания,
причем каждый вторичный впускной канал ответвляется от соответствующего главного впускного канала за устройством регулирования расхода газа и образует другой канал, являющийся продолжением канала первичного воздуха, и
- отношение площадей сечения вторичного впускного канала и главного впускного канала перед ответвлением вторичного впускного канала составляет от 1:2 до 1:100,
отличающийся тем, что
- в качестве количественного отношения воздуха к горючему газу в смеси на выходе первичного впускного канала устанавливают постоянную стехиометрию (коэффициент лямбда (λ)) от 1,05 до 1,15 и, в зависимости от подвода воздуха, устанавливают коэффициент лямбда в пламени от 1,1 до 1,5.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что установку отношения горючего газа к воздуху в смеси на выходе первичного впускного канала осуществляют регулированием дроссельных клапанов, расположенных во входной области в подводящих каналах.
9. Способ по п.7 или 8, отличающийся тем, что газ для риформинга содержит метан и нагретый водяной пар.
10. Способ по п.7 или 8, отличающийся тем, что газ для реакции риформинга обогревается отходящим газом горелок в теплообменных устройствах до температуры 500-650°С.
11. Способ по п.7 или 8, отличающийся тем, что воздух, необходимый для нагревания горелок, нагревается в теплообменных устройствах отходящими газами горелок до температуры 250-450°С.
RU2009143537/05A 2007-04-25 2008-03-22 Первичный риформер с ведущими к горелкам вторичными впускными каналами RU2457024C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007019830A DE102007019830B3 (de) 2007-04-25 2007-04-25 Primärreformer mit brennerzuführenden Sekundäreinlasskanälen
DE102007019830.4 2007-04-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009143537A RU2009143537A (ru) 2011-05-27
RU2457024C2 true RU2457024C2 (ru) 2012-07-27

Family

ID=39473890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009143537/05A RU2457024C2 (ru) 2007-04-25 2008-03-22 Первичный риформер с ведущими к горелкам вторичными впускными каналами

Country Status (10)

Country Link
US (1) US9067786B2 (ru)
EP (1) EP2139595B1 (ru)
JP (1) JP5349456B2 (ru)
CN (1) CN101678305B (ru)
DE (1) DE102007019830B3 (ru)
DK (1) DK2139595T3 (ru)
HK (1) HK1138530A1 (ru)
PL (1) PL2139595T3 (ru)
RU (1) RU2457024C2 (ru)
WO (1) WO2008131832A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2598934C1 (ru) * 2012-10-26 2016-10-10 Мицубиси Хеви Индастриз, Лтд. Насытитель и снабженная им система риформинга природного газа
RU2794903C1 (ru) * 2019-07-26 2023-04-25 Тиссенкрупп Индастриал Солюшнз Аг Устройство и способ для автоматизированного запуска установки парового риформинга в нормальный режим работы, применение, устройство управления/регулировки и компьютерный программный продукт

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010024539B4 (de) 2010-06-21 2018-10-18 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Primärreformer mit variablem Rauchgasstrom
WO2010149361A2 (de) * 2009-06-24 2010-12-29 Uhde Gmbh Primärreformer mit variablem rauchgasstrom
DE102009030480B3 (de) * 2009-06-24 2010-08-05 Uhde Gmbh Primärreformer zur reduzierten Stickoxidentstehung
CN102012163B (zh) * 2010-11-12 2012-10-03 丹阳市江南工业炉有限公司 一种低烧损工业炉
DE102011120938A1 (de) 2011-12-14 2013-06-20 Thyssenkrupp Uhde Gmbh Transportabler Reformer
JP5914837B2 (ja) * 2013-04-05 2016-05-11 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 水素生成装置
CN108778988B (zh) * 2016-02-04 2022-08-19 法国德西尼布 降低重整器中温度扩散的方法
ES2941038T3 (es) * 2019-11-13 2023-05-16 Air Liquide Horno reformador para llevar a cabo un proceso endotérmico
CN113685841B (zh) * 2021-08-26 2022-09-02 中国科学院力学研究所 一种风洞实验蓄热加热器用工质供应系统及构造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE887801C (de) * 1937-08-30 1953-08-27 Hercules Powder Co Ltd Kontaktofen zur Herstellung von wasserstoffreichen Gasen aus gasfoermigen Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf
SU884554A3 (ru) * 1976-12-22 1981-11-23 Юнайтед Технолоджиз Корпорейшн(Фирма) Устройство дл проведени каталитических эндотермических реакций
EP0959120A1 (en) * 1996-10-03 1999-11-24 Hajime Kato Method for hydrocarbon steam reforming
WO2005018793A1 (de) * 2003-07-24 2005-03-03 Uhde Gmbh Röhrenspaltofen
RU2003128599A (ru) * 2002-09-26 2005-03-27 Хальдор Топсеэ А/С (DK) Способ и устройство для получения синтез-газа
WO2006119812A1 (de) * 2005-05-10 2006-11-16 Uhde Gmbh Verfahren zur aufheizung und partiellen oxidation eines dampf-/erdgasgemisches hinter einem primärreformer

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2028326A (en) * 1931-01-23 1936-01-21 Standard Oil Dev Co Apparatus for the production of hydrogen
US2194500A (en) * 1935-02-04 1940-03-26 Sinclair Refining Co Art of heating hydrocarbons
US2894826A (en) * 1957-12-09 1959-07-14 Commercial Solvents Corp Apparatus for reforming hydrocarbons
FR1538553A (fr) * 1967-07-26 1968-09-06 Heurtey Sa Perfectionnements apportés aux fours tubulaires
GB8316588D0 (en) * 1983-06-17 1983-07-20 Ici Plc Contact material
JPS6287627A (ja) * 1985-10-12 1987-04-22 Toyota Motor Corp 内燃機関の空気−燃料供給制御方法
JPH05147901A (ja) * 1991-11-29 1993-06-15 Toshiba Corp 燃料改質器
DK0615949T3 (da) * 1993-03-16 2000-04-03 Tokyo Gas Co Ltd Hydrogenproducerende apparatur
JPH0742921A (ja) * 1993-06-25 1995-02-10 Nkk Corp バーナ燃焼制御方法
JPH11278806A (ja) * 1998-03-31 1999-10-12 Toshiba Corp 燃料電池プラント
FR2788110B1 (fr) * 1998-12-30 2001-02-16 Air Liquide Procede de combustion et ses utilisations pour l'elaboration de verre et de metal
US20020110505A1 (en) * 2000-12-20 2002-08-15 Shoou-I Wang Reformer process with variable heat flux side-fired burner system
JP2003002605A (ja) * 2001-06-25 2003-01-08 Tokyo Gas Co Ltd 水蒸気改質器の起動方法及び停止方法
JP2003081603A (ja) * 2001-07-04 2003-03-19 Hitachi Ltd 水素製造装置及びそれを用いた発電システム
US6793700B2 (en) * 2002-01-14 2004-09-21 Air Products And Chemicals, Inc. Apparatus and method for production of synthesis gas using radiant and convective reforming
US6773256B2 (en) * 2002-02-05 2004-08-10 Air Products And Chemicals, Inc. Ultra low NOx burner for process heating
TWI398406B (zh) * 2005-09-21 2013-06-11 Nippon Oil Corp Automatic starting method of thermal reformer

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE887801C (de) * 1937-08-30 1953-08-27 Hercules Powder Co Ltd Kontaktofen zur Herstellung von wasserstoffreichen Gasen aus gasfoermigen Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf
SU884554A3 (ru) * 1976-12-22 1981-11-23 Юнайтед Технолоджиз Корпорейшн(Фирма) Устройство дл проведени каталитических эндотермических реакций
EP0959120A1 (en) * 1996-10-03 1999-11-24 Hajime Kato Method for hydrocarbon steam reforming
RU2003128599A (ru) * 2002-09-26 2005-03-27 Хальдор Топсеэ А/С (DK) Способ и устройство для получения синтез-газа
WO2005018793A1 (de) * 2003-07-24 2005-03-03 Uhde Gmbh Röhrenspaltofen
WO2006119812A1 (de) * 2005-05-10 2006-11-16 Uhde Gmbh Verfahren zur aufheizung und partiellen oxidation eines dampf-/erdgasgemisches hinter einem primärreformer

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2598934C1 (ru) * 2012-10-26 2016-10-10 Мицубиси Хеви Индастриз, Лтд. Насытитель и снабженная им система риформинга природного газа
US9638367B2 (en) 2012-10-26 2017-05-02 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Saturator and natural gas reforming system provided with same
RU2794903C1 (ru) * 2019-07-26 2023-04-25 Тиссенкрупп Индастриал Солюшнз Аг Устройство и способ для автоматизированного запуска установки парового риформинга в нормальный режим работы, применение, устройство управления/регулировки и компьютерный программный продукт

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010524826A (ja) 2010-07-22
PL2139595T3 (pl) 2013-03-29
DK2139595T3 (da) 2012-12-10
DE102007019830B3 (de) 2008-07-31
US20100193741A1 (en) 2010-08-05
CN101678305B (zh) 2013-10-23
CN101678305A (zh) 2010-03-24
HK1138530A1 (en) 2010-08-27
US9067786B2 (en) 2015-06-30
RU2009143537A (ru) 2011-05-27
JP5349456B2 (ja) 2013-11-20
EP2139595A1 (de) 2010-01-06
EP2139595B1 (de) 2012-08-22
WO2008131832A1 (de) 2008-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2457024C2 (ru) Первичный риформер с ведущими к горелкам вторичными впускными каналами
DK2445830T3 (en) Primary reforms with variable exhaust gas stream
US5247907A (en) Process furnace with a split flue convection section
CN102046755B (zh) 用于将初级燃烧用空气定向地导入焦炉组的气体空间的装置
US20080141648A1 (en) Fired Heater
EA028765B1 (ru) Печь и способ парового риформинга
CN101649215B (zh) 油页岩外燃式干馏工艺热载体制取和加热装置
AU740168B2 (en) Process furnace
TWI681049B (zh) 用於生產焦炭的包含中心再循環的焦爐裝置、焦爐裝置的操作方法及其控制裝置與用途
CN105650673B (zh) 高温空气加高温低氧烟气混合助燃式全自动控制陶瓷窑炉
RU2473010C1 (ru) Топка
EP3267101B1 (en) Flue gas exhaust system, industrial furnace and plant
SU1217041A1 (ru) Трубчата печь
PL200497B1 (pl) Układ doprowadzania i rozdziału ciepła, zwłaszcza do linii produkcyjnej ciągłego przetwarzania odpadów z tworzyw sztucznych
Khanin et al. Tube Furnaces in Revamped Plants.
JPH09280518A (ja) 連続火炎を形成する壁面燃焼装置及び加熱炉
PL156019B1 (pl) Piec komorowy z palnikami impulsowymi