RU2515326C1 - Способ конверсии дизельного топлива и конвертор для его осуществления - Google Patents
Способ конверсии дизельного топлива и конвертор для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2515326C1 RU2515326C1 RU2012142481/05A RU2012142481A RU2515326C1 RU 2515326 C1 RU2515326 C1 RU 2515326C1 RU 2012142481/05 A RU2012142481/05 A RU 2012142481/05A RU 2012142481 A RU2012142481 A RU 2012142481A RU 2515326 C1 RU2515326 C1 RU 2515326C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- conversion
- diesel fuel
- steam
- temperature
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к области химического машиностроения и может быть использовано в химической, нефтехимической и энергетической промышленностях. Конвертор включает реактор, форсуночную головку для ввода дизельного топлива и кислорода с системой поджига, установленные в верхней части корпуса реактора, систему водяного охлаждения. Причем реактор выполнен в виде камеры сгорания для проведения термоокислительной реакции, совмещенной с щелевым реактором с катализатором для высокотемпературной стадии паровой конверсии дизельного топлива через теплопередающую стенку корпуса камеры сгорания. А также соединены с камерой смешения компонентов синтез-газа термоокислительной и паровой конверсии, которая соединена с камерой подготовки синтез-газа для паровой конверсии оксида углерода, стенки которой выполнены в виде щелевого реактора с катализатором для низкотемпературной стадии паровой конверсии дизельного топлива. На выходе конвертора выполнен канал с рубашкой для смешения дизельного топлива с парами воды, система водяного охлаждения выполнена в виде системы охлаждения форсуночной головки и подачи паров воды в камеру подготовки синтез-газа для паровой конверсии оксида углерода. Изобретение позволяет получить концентрацию водорода в полученном синтез-газе более чем на 10% выше в сравнении с другими известными схемами конверторов.
Description
Изобретения относятся к области химического машиностроения, а именно к способам и установкам получения синтез-газа из углеродного сырья. Изобретения могут быть использованы в химической, нефтехимической, энергетической и других смежных отраслях промышленности для переработки углеводородного сырья с получением синтез-газа с высоким содержанием водорода, используемого для энергетических и технологических целей.
Известен «Способ переработки природного газа» (патент RU №2142325, МПК7 C01B 3/38, В01Д 53/00, опубл. 10.12.1999), включающий предварительную паровую каталитическую конверсию углеводородного сырья в адиабатическом конверторе, разложение полученной газовой смеси на стадии паровой конверсии в трубчатом конверторе и последующее доразложение на стадии кислородной конверсии в шахтном реакторе, причем газовую смесь, получаемую после кислородной конверсии, предварительно подают в межтрубное пространство трубчатого конвертора.
К недостаткам данного способа следует отнести наличие большого количества аппаратов и связующих их элементов, необходимость использования специальных передаточных коллекторов от аппарата первой ступени паровой конверсии к аппарату паровоздушной конверсии из-за высокой температуры сред, находящихся в этих аппаратах, обусловленной проведением данного способа.
Известен «Конвертор для двухступенчатой каталитической конверсии» (патент RU №2131765, МПК7 С01В 3/38, В01У 8/06, опубл. 20.06.1999), состоящий из двух ступеней, размещенных в одном футерованном корпусе с реакционными трубами в нижней части, заполненными катализатором для первой ступени конверсии, которые выполнены в виде модулей, а катализаторный слой второй ступени конверсии размещен в верхней части корпуса. Недостатками данного конвертора является низкая эксплуатационная пригодность в виду сложности компоновки конструкции, наличие сложного комплекса деталей потокопроводящих устройств, неэффективное использование внутреннего свободного пространства аппарата.
Известен «Способ и устройство, использующее пластинчатое оформление для нагрева реагента» (патент US №6180846, МПК7 С07С 1/02, В01У 8/02, опубл. 30.06.2001). Способ, включающий стадию первичной паровой конверсии углеводородов, стадию окисления горючих продуктов первичной паровой конверсии углеводородов, стадию вторичной паровой конверсии углеводородов в конверторе, нагрев пароуглеродной смеси и охлаждение продуктов вторичной паровой конверсии углеводородов в теплообменнике. Для осуществления данного способа конвертор включает корпус, устройства ввода обогащенного кислородом воздуха, подвода пароуглеродной смеси и отвода конвертированного газа, насадку, выполненную с помощью гофрированных пластин, образующих прямые каналы, частично заполненные катализатором для первичной и вторичной паровой конверсии углеводородов.
Недостатками данного способа и устройства являются: сложность исполнения, нерациональное проведение нагрева пароуглеродной смеси и охлаждения конвертирования газа в теплообменнике, а также и в конверторе, недостаточное использование тепла конвертированного газа, низкое использование тепла конвертированного газа, осуществление горения конвертированного газа непосредственно в катализаторе для вторичной паровой конверсии углеводородов, что повышает требования к термостойкости материала гофрированных пластин и самого катализатора, возможность образования свободного углерода в каналах, свободных от катализатора, до осуществления первичной паровой конверсии углеводородов, а также на самом катализаторе первичной паровой конверсии углеводородов.
Известен «Реактор для получения синтез-газа» (патент RU №2392227, МПК (2006.01) С10У 3/34, опубл. 20.06.2010), который содержит корпус, образованный двухслойными металлическими водоохлаждаемыми стенками, через внутреннюю полость которых прокачивается вода для охлаждения, горелку для ввода топлива и кислорода или парокислородной смеси, расположенную в верхней части корпуса, патрубок для отвода газа, расположенный в нижней части корпуса. В корпусе выполнены кольцевые коллекторы - один в верхней, другой в нижней части корпуса, причем верхний кольцевой коллектор присоединен к водяной магистрали, а нижний кольцевой коллектор соединен трубопроводом с горелкой. Топливо, кислород или парокислородная смесь и пар из трубопровода поступают в горелку, расположенную в верхней части корпуса. Воспламененная парогазовая смесь поступает в корпус, где происходит реакция образования синтез-газа. Температура внутри реактора в верхней зоне достигает до 3000 К. Полученный синтез-газ выходит через патрубок, расположенный в нижней части корпуса. После прохождения нижней части реактора температура синтез-газа составляет 1200-2400 К. Из водяной магистрали в кольцевой коллектор, расположенный в верхней части корпуса, поступает холодная вода для охлаждения двухслойных металлических стенок реактора, которая по мере продвижения по внутренней полости испаряется и в виде пара поступает в кольцевой коллектор, расположенный в нижней части корпуса, соединенный трубопроводом с горелкой. Конверсия углеводородов в данном реакторе проводится при температуре в реакторе до 3000 K и выше и давлениях до 30 МПа. Данный режим работы реактора предназначен для реализации автотермической конверсии, состоящей в комбинации термоокислительной кислородной конверсии углеводородного топлива и последующей паровой конверсии.
Недостаток такой схемы состоит в том, что для получения высокого содержания водорода в продуктах конверсии (синтез-газа) необходимо стремиться к минимально возможному значению стехиометрического коэффициента α. Однако для получения синтез-газа в данном реакторе в режимах при α<0,4 возможно интенсивное выделение углерода (сажи), особенно на водоохлаждаемой стенке камеры сгорания реактора и в ее пристеночной зоне. Кроме того, при низких значениях α очень трудно организовать устойчивое горение переобогащенной топливокислородной смеси. Увеличение же значений α способствует существенному снижению водорода в синтез-газе, что отражается на значительном уменьшении к.п.д. преобразования химической энергии топлива в полезную работу. Кроме того, при использовании водяного охлаждения стенок камеры сгорания существенно растут потери тепла в систему охлаждения.
Задачей предлагаемого изобретения является получение синтез-газа с высоким содержанием водорода и снижение сажеобразования в конверторе.
Поставленная задача достигается тем, что способ получения синтез-газа при конверсии дизельного топлива (ДТ) осуществляется в конверторе с раздельной подачей ДТ на термоокислительную и паровую конверсии. Часть смеси ДТ с кислородом подают в реактор для проведения термоокислительной конверсии, другую часть смеси ДТ с водяным паром сначала подают в низкотемпературный щелевой реактор для проведения низкотемпературной стадии паровой каталитической реакции конверсии ДТ при температуре 350-500°C и затем направляют в высокотемпературный щелевой реактор для проведения эндотермической стадии паровой каталитической конверсии при температуре 700-1100°С, синтез-газ, полученный в результате термоокислительной и паровой каталитической конверсии, подают в камеру смешения и образовавшуюся смесь направляют в камеру для охлаждения водяным паром до температуры 350-400°C.
Способ конверсии согласно изобретению осуществляется в конверторе для получения синтез-газа, включающем реактор, форсуночную головку для ввода ДТ и кислорода с системой поджига, установленные в верхней части корпуса реактора, систему водяного охлаждения, причем реактор выполнен в виде камеры сгорания для проведения термоокислительной реакции, совмещенной с щелевым реактором с катализатором для высокотемпературной стадии паровой конверсии ДТ через теплопередающую стенку корпуса камеры сгорания, и соединены с камерой смешения компонентов синтез-газа термоокислительной и паровой конверсии, которая соединена с камерой подготовки синтез-газа для паровой конверсии оксида углерода, стенки которой выполнены в виде щелевого реактора с катализатором для низкотемпературной стадии паровой конверсии ДТ, на выходе конвертора выполнен канал с рубашкой для смешения ДТ с парами воды, система водяного охлаждения выполнена в виде системы охлаждения форсуночной головки и подачи паров воды в камеру подготовки синтез-газа для паровой конверсии оксида углерода.
В предлагаемом конверторе процесс термоокислительной конверсии части ДТ, используемый для получения водородосодержащего синтез-газа, выполняет также роль источника тепла для реализации паровой конверсии другой части топлива.
Для исключения появления сажи в продуктах паровой конверсии ДТ этот процесс разделен на две стадии - низкотемпературную, предназначенную для превращения ДТ при взаимодействии с парами воды в метан и его гомологи, и высокотемпературную, сильно эндотермическую стадию, в результате которой из указанных продуктов образуется водородсодержащий синтез-газ. В связи с этим в конверторе предусматривается использование двух реакторов. Первый низкотемпературный реактор располагается в выходной части конвертора. Высокотемпературный реактор совмещен с теплопередающей стенкой камеры сгорания, через которую передается тепло на осуществление второй, эндотермической высокотемпературной стадии паровой конверсии. Стенка камеры сгорания работает при высокой температуре. От этой температуры и от количества тепла, которое утилизируется в щелевом реакторе, зависит расход смеси ДТ с водой, необходимой для реализации паровой конверсии. При этом осуществляется охлаждение теплопередающей стенки и образование дополнительного количества водородсодержащего синтез-газа. Кроме того, в конверторе контур паровой конверсии ДТ выполняет роль регенеративной системы охлаждения стенки камеры сгорания. В этом случае нет необходимости в использовании водяного охлаждения камеры сгорания. Высокая температура теплопередающей стенки в отличие от водоохлаждаемой стенки значительно снижает вероятность образования на ней частиц сажи. Такая схема конвертора позволяет реализацию термоокислительной конверсии при α>0,4, что также способствует снижению выделения сажи и более устойчивому процессу горения переобогащенной топливной смеси.
На рис.1 приведено схематическое изображение конвертора для получения синтез-газа. Конвертор содержит камеру сгорания 1 для реализации термоокислительной конверсии, совмещенную с высокотемпературным щелевым реактором 2, для проведения эндотермической стадии паровой каталитической конверсии, через теплопередающую стенку корпуса 3 камеры сгорания 1 и заключенные в общую наружную теплоизоляцию 4. Камера сгорания 1 и щелевой реактор 2 соединены с камерой смешения компонентов синтез-газа 5. Камера подготовки синтез-газа для паровой конверсии оксида углерода 6, стенки которой выполнены в виде щелевого реактора с катализатором 7 для низкотемпературной стадии паровой конверсии, расположена между камерой смешения компонентов синтез-газа 5 и выходным каналом 8 с рубашкой для смешения и испарения ДТ с водой 9. В верхней части корпуса камеры сгорания 1 расположены форсуночная головка 10 и система водяного охлаждения 11.
Конверсия ДТ для получения синтез-газа осуществляется в конверторе следующим образом.
Часть ДТ совместно с кислородом через форсуночную головку 10, имеющую систему поджига, поступает в камеру сгорания 1 для реализации термоокислительной кислородной конверсии при температуре более 2000°C и стехиометрическом соотношении компонентов не менее α=0,5, что способствует снижению выделения углерода в продуктах сгорания. Вторая часть ДТ для реализации паровой каталитической конверсии вместе с водой подается в рубашку охлаждения 9 выходного канала 8, где происходит испарение и смешение этих компонентов. Полученная смесь поступает в низкотемпературный щелевой реактор 7 для осуществления первой стадии паровой каталитической конверсии ДТ при температуре не выше 500°C. Из этого реактора продукты конверсии подаются на реализацию заключительной эндотермической стадии паровой каталитической конверсии при температурах от 700°C до 1100°C в высокотемпературном щелевом реакторе 2. Синтез-газ, полученный в результате термоокислительной конверсии в камере сгорания 1 и паровой каталитической конверсии после ее завершения в щелевом реакторе 2, поступает в камеру смешения 5. Из нее образовавшаяся смесь направляется в камеру подготовки синтез-газа для паровой конверсии оксида углерода 7, где охлаждается поступающим из системы водяного охлаждения 11 водяным паром до температуры, соответствующей тепловому режиму стенки щелевого реактора 7 в температурных пределах 350-400°C. Полученный таким образом синтез-газ выводится из конвертора через выходной канал 8, отдавая по пути тепло в рубашку 9, на подготовку к низкотемпературной стадии паровой каталитической конверсии ДТ, поступающего с водой в щелевой реактор 7.
При использовании конвертора с раздельной подачей топлива на термоокислительную и паровую конверсии концентрация водорода в полученном синтез-газе выше более чем на 10% в сравнении с другими известными схемами конверторов, где при реализации конверсии ДТ, в реактор поступает все топливо.
Процесс конверсии ДТ в данном конверторе осуществляется при значениях избытка окислителя α≥0,5. В данном случае повышается не только концентрация водорода, но и уменьшается вероятность выделения сажи в продуктах сгорания. Кроме того, при более высоких значениях α существенно улучшаются условия организации процесса горения ДТ.
Реакторы, в которых реализуется паровая конверсия ДТ, в конверторе выполняют роль системы регенеративного охлаждения его внутренних стенок и тем самым исключают необходимость в их охлаждении водой. При этом внутренняя стенка камеры сгорания имеет высокую температуру, которая препятствует выделению на ней сажи, в отличие от водоохлаждаемой стенки с низкой температурой, являющейся одним из источников появления сажи в синтез-газе.
Claims (2)
1. Конвертор, включающий реактор, форсуночную головку для ввода топлива и кислорода с системой поджига, установленные на входной части корпуса реактора, систему водяного охлаждения, отличающийся тем, что реактор выполнен в виде камеры сгорания, для проведения термоокислительной реакции, совмещенную с щелевым реактором с катализатором, для высокотемпературной стадии паровой конверсии дизельного топлива, через теплопередающую стенку корпуса камеры сгорания, и соединены с камерой смешения компонентов синтез-газа термоокислительной и паровой каталитической конверсии, которая соединена с камерой подготовки синтез-газа для паровой конверсии оксида углерода, стенки которой выполнены в виде щелевого реактора с катализатором для низкотемпературной паровой конверсии дизельного топлива, на выходе конвертора расположен канал с рубашкой для смешения дизельного топлива с парами воды, система водяного охлаждения выполнена в виде системы охлаждения форсуночной головки и подачи паров воды в камеру подготовки синтез-газа для паровой конверсии оксида углерода.
2. Способ конверсии дизельного топлива, отличающийся тем, что его осуществляют в конверторе по п.1, где часть смеси дизельного топлива с кислородом подают в реактор для проведения термоокислительной конверсии, а другую часть смеси дизельного топлива с водяным паром подают в низкотемпературный щелевой реактор для проведения низкотемпературной стадии паровой каталитической реакции конверсии дизельного топлива при температуре 350-500°C и затем направляют в высокотемпературный щелевой реактор для проведения эндотермической паровой каталитической конверсии при температуре 700-1100°C, синтез-газ, полученный в результате термоокислительной и паровой каталитической конверсии, подают в камеру смешения и образовавшуюся смесь направляют в камеру для охлаждения водяным паром до температуры 350-400°C.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012142481/05A RU2515326C1 (ru) | 2012-10-04 | 2012-10-04 | Способ конверсии дизельного топлива и конвертор для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012142481/05A RU2515326C1 (ru) | 2012-10-04 | 2012-10-04 | Способ конверсии дизельного топлива и конвертор для его осуществления |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012142481A RU2012142481A (ru) | 2014-04-10 |
RU2515326C1 true RU2515326C1 (ru) | 2014-05-10 |
Family
ID=50435977
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012142481/05A RU2515326C1 (ru) | 2012-10-04 | 2012-10-04 | Способ конверсии дизельного топлива и конвертор для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2515326C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2580186C1 (ru) * | 2014-10-16 | 2016-04-10 | Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" (АО "ЦКБ МТ "Рубин") | Конвертор паровой конверсии со с охлаждением |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1075947A3 (ru) * | 1976-12-22 | 1984-02-23 | Юнайтед Текнолоджиз Корпорейшн (Фирма) | Установка дл проведени эндотермических реакций |
SU1634127A3 (ru) * | 1986-12-18 | 1991-03-07 | Энститю Франсэ Дю Петроль (Фирма) | Реактор дл получени синтез-газа и способ его получени |
RU2009712C1 (ru) * | 1988-12-01 | 1994-03-30 | Астановский Дмитрий Львович | Аппарат для проведения паровой каталитической конверсии углеводородов |
US20040123523A1 (en) * | 2002-12-31 | 2004-07-01 | Xiaoyang Rong | Fuel conversion reactor |
RU2235058C2 (ru) * | 1999-02-10 | 2004-08-27 | Касале Кемикалз С.А. | Способ вторичного риформинга и горелка, предназначенная для его осуществления |
WO2006071927A1 (en) * | 2004-12-23 | 2006-07-06 | Saudi Arabian Oil Company, | Thermo-neutral reforming of petroleum-based liquid hydrocarbons |
-
2012
- 2012-10-04 RU RU2012142481/05A patent/RU2515326C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1075947A3 (ru) * | 1976-12-22 | 1984-02-23 | Юнайтед Текнолоджиз Корпорейшн (Фирма) | Установка дл проведени эндотермических реакций |
SU1634127A3 (ru) * | 1986-12-18 | 1991-03-07 | Энститю Франсэ Дю Петроль (Фирма) | Реактор дл получени синтез-газа и способ его получени |
RU2009712C1 (ru) * | 1988-12-01 | 1994-03-30 | Астановский Дмитрий Львович | Аппарат для проведения паровой каталитической конверсии углеводородов |
RU2235058C2 (ru) * | 1999-02-10 | 2004-08-27 | Касале Кемикалз С.А. | Способ вторичного риформинга и горелка, предназначенная для его осуществления |
US20040123523A1 (en) * | 2002-12-31 | 2004-07-01 | Xiaoyang Rong | Fuel conversion reactor |
WO2006071927A1 (en) * | 2004-12-23 | 2006-07-06 | Saudi Arabian Oil Company, | Thermo-neutral reforming of petroleum-based liquid hydrocarbons |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2580186C1 (ru) * | 2014-10-16 | 2016-04-10 | Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" (АО "ЦКБ МТ "Рубин") | Конвертор паровой конверсии со с охлаждением |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012142481A (ru) | 2014-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2415073C2 (ru) | Компактный реактор реформинга | |
CN1133578C (zh) | 将烃类燃料转化成氢气和二氧化碳的方法和装置 | |
CN100457252C (zh) | 紧凑型蒸汽重整器 | |
KR101658512B1 (ko) | 합성 가스를 발생시키기 위한 방법 및 시스템 | |
CN101222975B (zh) | 紧凑型重整反应器 | |
US5229102A (en) | Catalytic ceramic membrane steam-hydrocarbon reformer | |
CN103648972A (zh) | 用于产生合成气的方法及设备 | |
EP0814146B1 (en) | Method for combined generation of synthesis gas and power | |
JP2003002609A (ja) | コンパクト型水蒸気改質装置 | |
JP2004224690A (ja) | 新規な部分酸化反応器 | |
RU2442819C1 (ru) | Способ работы устройства для переработки попутных нефтяных газов | |
FI3878806T3 (fi) | Menetelmä vedyn tai vetypitoisten polttoaineiden valmistamiseksi katalyyttisella ammoniakin hajotuksella | |
RU2008113706A (ru) | Способ создания водородного энергохимического комплекса и устройство для его реализации | |
RU2374173C1 (ru) | Способ получения синтез-газа | |
RU2515326C1 (ru) | Способ конверсии дизельного топлива и конвертор для его осуществления | |
RU2361809C2 (ru) | Способ получения синтез-газа и устройство для его осуществления | |
CN108557764B (zh) | 一种无水制氢工艺 | |
RU2372277C1 (ru) | Способ получения водорода и устройство для его осуществления | |
CN111661819A (zh) | 一种制氢机混合气转化燃烧系统 | |
US3582296A (en) | Gasifying process | |
CN1636861A (zh) | 一种烃类转化生产合成气的装置和方法 | |
WO2002075832A2 (en) | Chambered reactor for fuel processing | |
KR0156088B1 (ko) | 환형 단일 반응관을 채택한 저온 메탄올 수증기 개질장치 | |
BRPI0618102A2 (pt) | método e aparelho para geração de vapor | |
KR102586411B1 (ko) | 열교환의 최적화를 통해 안정적인 수소생산 및 일산화탄소 제거가 가능하도록 한 내구성을 갖는 고효율 연료처리장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |