RU2523824C2 - Apparatus of producing synthesis gas - Google Patents
Apparatus of producing synthesis gas Download PDFInfo
- Publication number
- RU2523824C2 RU2523824C2 RU2012130048/05A RU2012130048A RU2523824C2 RU 2523824 C2 RU2523824 C2 RU 2523824C2 RU 2012130048/05 A RU2012130048/05 A RU 2012130048/05A RU 2012130048 A RU2012130048 A RU 2012130048A RU 2523824 C2 RU2523824 C2 RU 2523824C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam
- fuel
- reactor
- outlet
- synthesis gas
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области химического машиностроения, а именно к установкам для получения синтез-газа из углеродного сырья. Изобретение может быть использовано в химической, нефтехимической, энергетической и других смежных отраслях промышленности для переработки углеводородного сырья с получением синтез-газа, используемого для энергетических и технологических целей.The invention relates to the field of chemical engineering, and in particular to installations for producing synthesis gas from carbon raw materials. The invention can be used in the chemical, petrochemical, energy and other related industries for the processing of hydrocarbons with the production of synthesis gas used for energy and technological purposes.
Известен «Генератор синтез-газа» по патенту РФ 2408417, кл. B01J 7/00 от 10.01.2011, включающий реакционную камеру сгорания, узлы подачи газообразного углеводородного горючего, окислителя, воды, смесительную головку с системой воспламенения и охлаждаемое сопло. Реакционная камера состоит из трех расположенных соосно и последовательно секций, внутренние полости которых образуют цилиндрический рабочий канал. Первая секция выполнена в виде охлаждаемого цилиндра и снабжена смесительной головкой, которая состоит из расположенного по оси секции узла подачи окислителя со спрямляющей решеткой и системой воспламенения, узла подачи углеводородного горючего, представляющего собой расположенные в расширяющейся части смесительной головки под углом к оси рабочего канала форсунки горючего. Вторая секция представляет собой охлаждаемую вставку, имеющую участок с внутренним диаметром, меньшим диаметра рабочего канала, при этом на конической поверхности сужающегося участка вставки расположено не менее трех центробежных форсунок ввода воды. Третья секция выполнена в виде неохлаждаемого или охлаждаемого цилиндра и снабжена охлаждаемым соплом с узлами подачи воды охлаждения.The well-known "Generator of synthesis gas" according to the patent of the Russian Federation 2408417, class. B01J 7/00 dated 01/10/2011, including a reaction chamber for combustion, gas supply units for gaseous hydrocarbon fuel, oxidizing agent, water, a mixing head with an ignition system and a cooled nozzle. The reaction chamber consists of three sections arranged coaxially and sequentially, the internal cavities of which form a cylindrical working channel. The first section is made in the form of a cooled cylinder and is equipped with a mixing head, which consists of an oxidizer supply unit located along the section axis with a straightening grid and an ignition system, a hydrocarbon fuel supply unit, which is a nozzle of fuel located in the expanding part of the mixing head at an angle to the axis of the working channel . The second section is a cooled insert having a section with an inner diameter smaller than the diameter of the working channel, and at least three centrifugal water inlet nozzles are located on the conical surface of the tapered section of the insert. The third section is made in the form of an uncooled or cooled cylinder and is equipped with a cooled nozzle with cooling water supply units.
Недостатком данного генератора является водяное охлаждение стенок реактора, что создает эффект «холодной стенки» и, как следствие, увеличение выхода сажи. Также к недостаткам относятся непроизводительные теплопотери от сброса нагретой воды, используемой для охлаждения металлических стенок.The disadvantage of this generator is the water cooling of the walls of the reactor, which creates the effect of a “cold wall” and, as a result, an increase in the yield of soot. Also disadvantages include unproductive heat loss from the discharge of heated water used to cool metal walls.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению, принятым за прототип, является «Реактор для получения синтез-газа» по патенту РФ 2392297, кл. C10J 3/34 от 20.06.2010, включающий корпус с водяной магистралью и с двухслойными металлическими водоохлаждаемыми стенками и внутренней полостью, горелку для ввода топлива и кислорода или парокислородной смеси, расположенную в верхней части корпуса, патрубок для отвода газа, расположенный в нижней части корпуса, отличающийся тем, что в корпусе выполнены кольцевые коллекторы, один из которых расположен в верхней части корпуса и присоединен к водяной магистрали, а другой расположен в нижней части корпуса и присоединен трубопроводом к горелке, также корпус дополнительно снабжен, например, одним поясом завесы, выполненным в виде кольцевого щелеобразного канала с реданами, и соединен с внутренней полостью, расположенной между двухслойными металлическими водоохлаждаемыми стенками.Closest to the proposed invention, adopted as a prototype, is a "Reactor for producing synthesis gas" according to the patent of the Russian Federation 2392297, class. C10J 3/34 dated 06/20/2010, including a housing with a water main and two-layer metal water-cooled walls and an internal cavity, a burner for introducing fuel and oxygen or a vapor-oxygen mixture located in the upper part of the housing, a gas outlet pipe located in the lower part of the housing characterized in that the casing is made of ring collectors, one of which is located in the upper part of the casing and connected to the water main, and the other is located in the lower part of the casing and connected by a pipeline to the burner, e case is additionally equipped with, for example, one curtain belt, made in the form of an annular slit-like channel with redans, and is connected to an internal cavity located between two-layer metal water-cooled walls.
Недостатком данного устройства является охлаждение стенок реактора водой, что создает эффект "холодной стенки" и способствует увеличению выхода сажи. Кроме того, недостатком является объединенная с системой охлаждения система парогенерации и ввода пара внутрь реактора через кольцевой щелеобразный канал с реданами, что делает систему охлаждения зависимой от внутрикамерных процессов, снижая тем самым надежность работы установки.The disadvantage of this device is the cooling of the walls of the reactor with water, which creates the effect of a "cold wall" and helps to increase the yield of soot. In addition, the disadvantage is a steam generation and steam injection system integrated with the cooling system through the annular slot-like channel with redanes, which makes the cooling system dependent on in-chamber processes, thereby reducing the reliability of the installation.
Задачами предлагаемого изобретения являются:The objectives of the invention are:
1) Использование водяного пара в качестве охладителя реактора и в качестве сырья, что позволит улучшить экологические показатели установки, приведет к снижению энергетических потерь, более равномерному распределению температуры по сечению реактора, позволит минимизировать выход сажи, что в конечном итоге ликвидирует необходимость использования сажеосадителей.1) The use of water vapor as a reactor cooler and as a raw material, which will improve the environmental performance of the installation, will lead to lower energy losses, a more even distribution of temperature over the reactor cross section, will minimize soot yield, which ultimately eliminates the need for soot settlers.
2) Разделение линий внешнего охлаждения реактора паром и ввода пара внутрь реакционной зоны, что исключает возможность воздействия внутрикамерных процессов на систему охлаждения, вследствие чего повышается надежность установки.2) Separation of the lines for external cooling of the reactor with steam and the introduction of steam into the reaction zone, which eliminates the possibility of the effects of in-chamber processes on the cooling system, thereby increasing the reliability of the installation.
3) Предварительное смешение и прогрев компонентов топлива в форсуночной головке до поступления их в реакционную зону, что приведет к снижению расхода компонентов топлива и, как следствие, к снижению стоимости целевого продукта.3) Pre-mixing and heating of the fuel components in the nozzle head before they enter the reaction zone, which will lead to a decrease in the consumption of fuel components and, as a result, to a decrease in the cost of the target product.
Поставленные задачи решаются следующим образом.The tasks are solved as follows.
К нижней части реактора присоединен парогенератор, выход которого соединен с системами внешнего охлаждения и ввода пара внутрь реактора. Для использования пара в качестве сырья, помимо ввода пара внутрь реактора, устройство снабжено испарителем горючего и смесителем испаренного горючего с водяным паром. Секции реактора соединены между собой фланцами-коллекторами, посредством которых осуществляется ввод пара внутрь реактора и обеспечивается работа охлаждающего тракта. Для предварительного смешения и прогрева сырья применена форсуночная головка-теплообменник.A steam generator is connected to the bottom of the reactor, the output of which is connected to external cooling systems and steam injection into the reactor. To use steam as a raw material, in addition to introducing steam into the reactor, the device is equipped with a fuel evaporator and an evaporated fuel mixer with water vapor. The sections of the reactor are interconnected by collector flanges, through which steam is introduced into the reactor and the cooling path is provided. For preliminary mixing and heating of raw materials, a nozzle head-heat exchanger is used.
На Фиг.1 приведено схематическое изображение установки для получения синтез-газа. Реактор включает секционный корпус 1 с двухслойными металлическими стенками 2, охлаждаемыми водяным паром, и внутренней полостью 3, форсуночную головку-теплообменник 4 для ввода парогазовой смеси и кислорода, расположенную в верхней части корпуса 1. Горячим телом для форсуночной головки-теплообменника 4 служит перегретый водяной пар, входящий из системы внешнего охлаждения. Секции корпуса 1 соединяются с помощью фланцев-коллекторов 5, которые обеспечивают подвод пара для наружного охлаждения реактора и ввод пара внутрь реакционной зоны. Выход реактора соединен с парогенератором 6, горячим телом для которого является синтез-газ, выходящий из реакционной камеры. Устройство снабжено смесителем горючего с перегретым водяным паром 7, выход которого соединен с реакционной камерой. Устройство снабжено испарителем горючего 8, выход которого соединен со смесителем горючего с перегретым водяным паром 7. Реактор снабжен запальным устройством 9.Figure 1 shows a schematic representation of an installation for producing synthesis gas. The reactor includes a sectional vessel 1 with two-layer metal walls 2 cooled by water vapor and an internal cavity 3, a nozzle-head heat exchanger 4 for introducing a gas-vapor mixture and oxygen, located in the upper part of the body 1. A hot body for the nozzle-head-heat exchanger 4 is an overheated water steam coming from an external cooling system. The sections of the housing 1 are connected by means of manifold flanges 5, which provide steam supply for external cooling of the reactor and steam input into the reaction zone. The reactor outlet is connected to a steam generator 6, for which the hot body is synthesis gas exiting the reaction chamber. The device is equipped with a fuel mixer with superheated water vapor 7, the output of which is connected to the reaction chamber. The device is equipped with a fuel evaporator 8, the output of which is connected to a fuel mixer with superheated water vapor 7. The reactor is equipped with an ignition device 9.
Форсуночная головка-теплообменник состоит из следующих основных деталей и узлов (Фиг.2):The nozzle head-heat exchanger consists of the following main parts and assemblies (Figure 2):
- огневое днище 10;-
- внутреннее днище 11;-
- среднее днище 12;-
- верхнее днище 13;-
- наружное днище 14;- outer bottom 14;
- промежуточное кольцо 15;- an
- верхнее силовое кольцо 16;-
- нижнее силовое кольцо 17;-
- компенсационное кольцо 18;-
- перегородка 19;-
- двухкомпонентные форсунки 20;- two-
- фланец 21.-
Головка имеет три полости: полость парогаза 22, образованная верхним 13 и наружным 14 днищами; полость кислорода 23, образованную средним 12 и верхним 13 днищами; полость перегретого водяного пара - зону теплообмена 24, образованную огневым 10 и внутренним днищами 11. Двухкомпонентные форсунки 20 имеют внутреннюю 25 и наружную 26 части.The head has three cavities: a vapor-
Установка для получения синтез-газа работает следующим образом.Installation for producing synthesis gas works as follows.
Парогазовая смесь (испаренное горючее и водяной пар) из смесителя 7 и кислород, который является окислителем, поступают на форсуночную головку-теплообменник 4, где происходит постепенное смешение компонентов (парогаза и кислорода) и прогрев уже готовой смеси. После поступления во внутреннюю полость реактора смесь воспламеняется (первоначальное воспламенение осуществляется с помощью запального устройства 9). Во внутренней полости реактора проходит реакция образования синтез-газа. Температура внутри реактора в верхней зоне достигает 1200-1300°С. В нижней части реактора через фланцы-коллекторы 5 осуществляется ввод водяного пара во внутреннюю полость, благодаря чему проходит доокисление и паровая конверсия образовавшегося в верхней части реактора состава. Паровая конверсия способствует улучшению качества конечных продуктов, уменьшению выхода побочных веществ. После прохождения нижней части реактора температура синтез-газа равна 1100-1200°С. Далее синтез-газ поступает в парогенератор 6, на выходе из которого температура синтез-газа снижается до 500-600°С. Водяной пар, полученный в парогенераторе 6, разделяется на две линии и через обратные клапаны (на рисунке не показаны) поступает на охлаждение стенок реактора и на фланцы-коллекторы 5 для ввода внутрь реактора. Перегретый пар, использованный для охлаждения реактора, поступает в качестве теплоносителя на форсуночную головку-теплообменник 4, а затем разбивается на два потока, один из которых в качестве теплоносителя поступает в испаритель горючего 8, а другой - в смеситель 7. Полученный синтез-газ, прошедший через теплообменник, поступает потребителю.The gas-vapor mixture (vaporized fuel and water vapor) from the mixer 7 and oxygen, which is an oxidizing agent, are fed to the nozzle-head heat exchanger 4, where the components (gas and oxygen) are gradually mixed and the finished mixture is heated. After entering the internal cavity of the reactor, the mixture ignites (initial ignition is carried out using the ignition device 9). In the inner cavity of the reactor, a synthesis gas reaction takes place. The temperature inside the reactor in the upper zone reaches 1200-1300 ° C. In the lower part of the reactor, through the flanges of the collectors 5, water vapor is introduced into the internal cavity, due to which additional oxidation and steam conversion of the composition formed in the upper part of the reactor takes place. Steam conversion helps to improve the quality of the final products, reducing the yield of by-products. After passing through the bottom of the reactor, the temperature of the synthesis gas is 1100-1200 ° C. Next, the synthesis gas enters the steam generator 6, at the outlet of which the temperature of the synthesis gas is reduced to 500-600 ° C. The water vapor obtained in the steam generator 6 is divided into two lines and through the check valves (not shown in the figure) is supplied to cool the walls of the reactor and to the manifold flanges 5 for introduction into the reactor. The superheated steam used to cool the reactor enters the nozzle-heat exchanger 4 as a coolant, and then is divided into two streams, one of which enters the fuel evaporator 8 as the coolant and the other into the mixer 7. The resulting synthesis gas, passed through the heat exchanger, enters the consumer.
Форсуночная головка-теплообменник работает следующим образом.The nozzle head-heat exchanger operates as follows.
Кислород поступает в полость кислорода 23 и далее - в наружную часть двухкомпонентных форсунок 26. Парогаз поступает в полость парогаза 22 и далее - во внутреннюю часть двухкомпонентных форсунок. Проходя по внутренней части двухкомпонентных форсунок, парогаз через отверстия перетекает в наружную часть двухкомпонентных форсунок, где смешивается с кислородом. Диаметр отверстий увеличивается по длине форсунки. Диаметры отверстий подобраны таким образом, чтобы обеспечивалось постепенное смешивание компонентов. На нижнем участке форсунок (в зоне теплообмена 24), где компоненты полностью перемешаны в заданном соотношении, осуществляется прогрев смеси перегретым водяным паром, выходящим из системы охлаждения реактора. После прогрева смесь попадает в реактор. Кроме прогрева смеси водяной пар, проходящий через зону теплообмена, выполняет функцию охладителя относительно горячего огневого днища.Oxygen enters the
Изобретение позволяет снизить расход топлива установки газогенерации, улучшить экологические показатели, минимизировать выход сажи, повысить качество получаемого синтез-газа и снизить его стоимость.The invention allows to reduce the fuel consumption of a gas generation unit, improve environmental performance, minimize soot yield, improve the quality of the resulting synthesis gas and reduce its cost.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012130048/05A RU2523824C2 (en) | 2012-07-06 | 2012-07-06 | Apparatus of producing synthesis gas |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012130048/05A RU2523824C2 (en) | 2012-07-06 | 2012-07-06 | Apparatus of producing synthesis gas |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012130048A RU2012130048A (en) | 2014-01-20 |
RU2523824C2 true RU2523824C2 (en) | 2014-07-27 |
Family
ID=49945030
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012130048/05A RU2523824C2 (en) | 2012-07-06 | 2012-07-06 | Apparatus of producing synthesis gas |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2523824C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU192458U1 (en) * | 2019-05-08 | 2019-09-17 | Алексей Михайлович Кузьмин | Synthesis gas generator |
RU196884U1 (en) * | 2019-08-31 | 2020-03-18 | Алексей Михайлович Кузьмин | Synthesis gas generator |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU961564A3 (en) * | 1978-12-29 | 1982-09-23 | Фоест-Альпине Аг (Фирма) | Process and apparatus for producing hot gases from coal |
RU2069090C1 (en) * | 1993-02-10 | 1996-11-20 | Производственно-инновационное коммерческое предприятие "Ермаков и Ко" | Gas generator |
WO2010002292A1 (en) * | 2008-07-02 | 2010-01-07 | Powercell Sweden Ab | Reformer reactor and method for converting hydrocarbon fuels into hydrogen rich gas |
RU2392297C1 (en) * | 2008-12-23 | 2010-06-20 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" | Reactor for production of synthesised gas |
RU113729U1 (en) * | 2010-08-30 | 2012-02-27 | Учреждение Российской академии наук Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН | PROCESSOR FOR CONVERSION OF HYDROCARBON FUELS IN SYNTHESIS-GAS FOR APPLICATION IN SOLID-OXIDE FUEL ELEMENTS |
-
2012
- 2012-07-06 RU RU2012130048/05A patent/RU2523824C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU961564A3 (en) * | 1978-12-29 | 1982-09-23 | Фоест-Альпине Аг (Фирма) | Process and apparatus for producing hot gases from coal |
RU2069090C1 (en) * | 1993-02-10 | 1996-11-20 | Производственно-инновационное коммерческое предприятие "Ермаков и Ко" | Gas generator |
WO2010002292A1 (en) * | 2008-07-02 | 2010-01-07 | Powercell Sweden Ab | Reformer reactor and method for converting hydrocarbon fuels into hydrogen rich gas |
RU2392297C1 (en) * | 2008-12-23 | 2010-06-20 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" | Reactor for production of synthesised gas |
RU113729U1 (en) * | 2010-08-30 | 2012-02-27 | Учреждение Российской академии наук Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН | PROCESSOR FOR CONVERSION OF HYDROCARBON FUELS IN SYNTHESIS-GAS FOR APPLICATION IN SOLID-OXIDE FUEL ELEMENTS |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU192458U1 (en) * | 2019-05-08 | 2019-09-17 | Алексей Михайлович Кузьмин | Synthesis gas generator |
RU196884U1 (en) * | 2019-08-31 | 2020-03-18 | Алексей Михайлович Кузьмин | Synthesis gas generator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012130048A (en) | 2014-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103776038B (en) | Multi-functional overcritical hydro-thermal burner | |
CA3017491C (en) | Non-premixed swirl burner tip and combustion strategy | |
US7461618B2 (en) | Reformer mixing chamber and method for operating same | |
RU2761331C2 (en) | Burner and method for producing synthesis gas | |
US8801814B2 (en) | Process and apparatus for thermal partial oxidation of hydrocarbons | |
RU2016138969A (en) | BURNER | |
RU2523824C2 (en) | Apparatus of producing synthesis gas | |
US2934410A (en) | Two-stage burner apparatus | |
US2887844A (en) | Rocket motor | |
CN105473217A (en) | Device and method for producing acetylenes and synthesis gas | |
RU2539243C2 (en) | Vortex hydrogen-oxygen combustion chamber | |
RU2535121C2 (en) | Synthetic gas generating assembly | |
AU2013339866B2 (en) | Method for generating water vapour | |
US20220241739A1 (en) | A venturi air-ammonia mixer enabled for two burner system | |
RU2700706C1 (en) | Steam generator | |
RU159316U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCING SYNTHESIS GAS | |
RU2499952C2 (en) | Steam generator and method to produce high-temperature water steam | |
RU2310600C2 (en) | Highly efficient generator of the synthesis gas | |
RU2612632C1 (en) | Gas synthesis generator | |
RU2521377C2 (en) | Method of obtaining synthesis-gas | |
RU2534991C1 (en) | Apparatus for producing unsaturated hydrocarbons, primarily ethylene | |
RU2699895C1 (en) | Steam generator | |
RU2700702C1 (en) | Steam generator | |
RU126376U1 (en) | GASIFIER FOR OPEN DIAGRAM LIQUID ROCKET ENGINE | |
RU2429228C1 (en) | Apparatus and method of producing carbamide |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20151221 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180707 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190411 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20191001 |
|
RH4A | Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation |
Effective date: 20200114 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200707 |