RU2636726C1 - Device for vapour catalytic conversion of natural gas into synthetic gas - Google Patents

Device for vapour catalytic conversion of natural gas into synthetic gas Download PDF

Info

Publication number
RU2636726C1
RU2636726C1 RU2016145998A RU2016145998A RU2636726C1 RU 2636726 C1 RU2636726 C1 RU 2636726C1 RU 2016145998 A RU2016145998 A RU 2016145998A RU 2016145998 A RU2016145998 A RU 2016145998A RU 2636726 C1 RU2636726 C1 RU 2636726C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
casing
reforming
reaction tubes
pneumatically connected
internal cavity
Prior art date
Application number
RU2016145998A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Петрович Андреев
Александр Мирославович Карасевич
Виталий Юрьевич Хатьков
Станислав Владимирович Баранцевич
Алексей Юрьевич Зоря
Александр Викторович КЕЙБАЛ
Original Assignee
Олег Петрович Андреев
Александр Мирославович Карасевич
Виталий Юрьевич Хатьков
Станислав Владимирович Баранцевич
Алексей Юрьевич Зоря
Александр Викторович КЕЙБАЛ
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 Олег Петрович Андреев, Александр Мирославович Карасевич, Виталий Юрьевич Хатьков, Станислав Владимирович Баранцевич, Алексей Юрьевич Зоря, Александр Викторович КЕЙБАЛ filed Critical Олег Петрович Андреев
Priority to RU2016145998A priority Critical patent/RU2636726C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2636726C1 publication Critical patent/RU2636726C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.SUBSTANCE: device consists of the body with the neck, from the outside of which there is the coaxial casing with the lid and with the bottom in the form of the shell with the flange for connection of the fire burner to its bottom. The neck is fixed inside the axial channel of the flange. The casing is coaxially installed outside the body, and the cooling jacket is outside the casing. The collector for gathering the conversion products is made in the form of the cup coaxially mounted on the outside part of the lid. The ring space between the casing and the body is divided by the horizontal partition into the upper and lower compartments. In the upper compartment there are the reformer tubes of prereforming and primary reforming, pneumatically connected to each other by means of the torus-shaped manifold. The internal space of the body is divided by horizontal partitions into the upper, middle and lower compartments. The secondary reforming reformer tubes are installed in the upper compartment. The internal cavities of the upper and lower compartments are pneumatically connected to each other. In the reformer tubes of prereforming, the primary and secondary reforming, the solid granular catalyst is placed. The internal cavity of the upper compartment is pneumatically connected to the internal cavity of the upper compartment and to the flue gases discharge branch pipes to the collecting manifold. The latter are pneumatically connected to the internal cavity of the collecting manifold, wherefrom the flue gases are sent to the chimney. On the way of the flue gases moving from the collecting manifold to the chimney, the arrangement of the heat-recovery equipment various types can be provided. The internal cavity of the lower compartment is pneumatically connected to the prereforming reformer tubes and with the vapor-gas mixture inlet branch pipe, coming to it from the mixing unit of natural gas and water vapor. The internal cavity, formed by the lid outer surface and the inner surface of the cup, is pneumatically connected to the secondary reforming reformer tubes and to the conversion products exhaust branch pipe.EFFECT: increase of the device operation efficiency and efficiency of using the exhaust gases heat energy.2 cl, 4 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к технологическому оборудованию, используемому в химической, газоперерабатывающей и других отраслях промышленности для осуществления процесса конверсии природного газа, а именно к оборудованию для производства синтез-газа путем паровой каталитической конверсии природного газа.The invention relates to technological equipment used in the chemical, gas processing and other industries for the conversion of natural gas, and in particular to equipment for the production of synthesis gas by steam catalytic conversion of natural gas.

В последние десятилетия во всем мире интенсивное развитие получила переработка природного газа, преимущественно состоящего из метана, в различные синтетические жидкие углеводороды (СЖУ), в т.ч. в синтетические жидкие топлива, метанол, диметиловый эфир и др. Это обусловлено, главным образом, истощением разрабатываемых ресурсов традиционной нефти, ростом цен на моторное топливо и резким ужесточением требований к его экологическим характеристикам. Организация производства СЖУ позволяет нефтегазовым компаниям вовлечь в разработку значительные запасы природного газа, добыча которых ранее считалась экономически нецелесообразной, в первую очередь, из-за удаленности месторождений от потребителей и отсутствия транспортной инфраструктуры.In recent decades, the processing of natural gas, mainly consisting of methane, into various synthetic liquid hydrocarbons (LFG), including into synthetic liquid fuels, methanol, dimethyl ether, etc. This is mainly due to the depletion of the developed resources of traditional oil, rising prices for motor fuel and a sharp tightening of requirements for its environmental characteristics. The organization of production of LNG allows oil and gas companies to draw significant reserves of natural gas into production, the extraction of which was previously considered economically inexpedient, primarily due to the remoteness of the fields from consumers and the lack of transport infrastructure.

Создание малотоннажных производств по переработке природного газа в СЖУ, размещенных непосредственно на объектах нефтегазодобычи, является предпочтительным вариантом, который позволяет решить ряд местных экологических, транспортных и других проблем. К малотоннажным большинство специалистов относит установки с годовой производительностью (по входному сырью) до 10 млн.м3 газа. Поэтому организация малотоннажного производства СЖУ целесообразна, в первую очередь, на истощенных и малодебитных газовых месторождениях с целью продолжения добычи низконапорного природного газа.The creation of small-tonnage natural gas processing facilities in the SJU, located directly at oil and gas production facilities, is the preferred option that allows solving a number of local environmental, transport and other problems. The majority of specialists consider small-tonnage plants to be installed with an annual capacity (by input raw material) of up to 10 million m 3 of gas. Therefore, the organization of small-scale production of LFG is advisable, first of all, in depleted and low-rate gas fields in order to continue the production of low-pressure natural gas.

Известно, что первой стадией производства СЖУ из природного газа является получение синтез-газа. Анализ накопленного практического опыта показал, что в процессе производства СЖУ именно стадия получения синтез-газа характеризуется как наиболее затратная составляющая, на которую уходит до двух третей общих энергозатрат. В конечном итоге именно данное обстоятельство является определяющим фактором при оценке рентабельности малотоннажного производства СЖУ. Поэтому рентабельность процесса производства СЖУ обеспечивается только в условиях достаточно крупных предприятий, на которых становится оправданной утилизация тепловых потерь с целью покрытия высоких энергозатрат и снижения себестоимости получаемых продуктов. В случае же малотоннажного производства СЖУ, в большинстве случаев не удается добиться рентабельности выпускаемой продукции, поэтому проблема сокращения энергозатрат на стадии получения синтез-газа весьма актуальна и насущна.It is known that the first step in the production of LNG from natural gas is to produce synthesis gas. The analysis of practical experience has shown that in the process of production of LF, the stage of synthesis gas production is characterized as the most expensive component, which takes up to two thirds of the total energy consumption. Ultimately, it is this circumstance that is the determining factor in assessing the profitability of small-tonnage production of liquid fuel. Therefore, the profitability of the LSS production process is ensured only in conditions of sufficiently large enterprises where utilization of heat losses becomes justified in order to cover high energy costs and reduce the cost of the resulting products. In the case of small-tonnage production of LFG, in most cases it is not possible to achieve profitability of products, therefore, the problem of reducing energy consumption at the stage of synthesis gas production is very relevant and urgent.

Широкое распространение в нашей стране и за рубежом получили различные установки для конверсии природного газа в синтез-газ, принцип действия которых базируется на технологии «Тандем», разработанной в ОАО «ГИАП» (г. Москва). В качестве примера практической реализации технологии «Тандем» за рубежом, можно сослаться на энергосберегающую установку по производству аммиака германской компании Uhde [1].Various installations for the conversion of natural gas into synthesis gas, the principle of which is based on the Tandem technology developed at JSC GIAP (Moscow), are widely used in our country and abroad. As an example of the practical implementation of the Tandem technology abroad, one can refer to the energy-saving ammonia plant of the German company Uhde [1].

К сожалению, из-за своих массогабаритных характеристик данные установки не могут эффективно применяться в условиях малотоннажного производства СЖУ и преимущественно используются при крупнотоннажном производстве различных химических продуктов, в т.ч. аммиака.Unfortunately, due to their overall weight and size characteristics, these plants cannot be effectively used in the conditions of small-tonnage production of LFG and are mainly used in the large-tonnage production of various chemical products, including ammonia.

Известен способ конверсии углеводородов паровым риформингом и установка для его осуществления [2]. Известная установка для конверсии углеводородов паровым риформингом включает линию для подачи смеси очищенного углеводородного сырья и пара, линию для вывода готового продукта, средство для разделения парогазовой смеси на два потока с линиями, соединенными соответственно с первым и вторым аппаратами первичного риформинга с реакционными трубами, заполненными катализатором, аппарат вторичного риформинга, подогреватель и аппарат частичного каталитического риформинга с реакционными трубами, заполненными катализатором.A known method for the conversion of hydrocarbons by steam reforming and installation for its implementation [2]. A known installation for the conversion of hydrocarbons by steam reforming includes a line for supplying a mixture of purified hydrocarbon feedstocks and steam, a line for outputting the finished product, means for separating the gas-vapor mixture into two streams with lines connected respectively to the first and second primary reforming apparatus with reaction tubes filled with a catalyst , a secondary reforming apparatus, a heater and a partial catalytic reforming apparatus with reaction tubes filled with a catalyst.

Недостатки известной установки заключаются в сложности конструкции, что затрудняет возможность регулирования процесса ее работы и негативно отражается на показателях надежности.The disadvantages of the known installation are the complexity of the design, which makes it difficult to regulate the process of its operation and negatively affects the reliability indicators.

Известно устройство для паровой каталитической конверсии природного газа в синтез-газ [3], содержащее блок сероочистки природного газа, трубчатую печь с реакционными трубами, заполненными катализатором, с входом для газовой смеси из природного газа и перегретого пара, зону наружного обогрева реакционных труб с выходом для дымовых газов, газовую горелку для наружного обогрева реакционных трубок с входом для природного газа и воздуха, теплообменники для подогрева природного газа и пара перед подачей в трубчатую печь, газовую турбину с генератором электрической энергии и синтез-газовую горелку системы электротеплоснабжения.A device for steam catalytic conversion of natural gas into synthesis gas [3], comprising a unit for desulfurization of natural gas, a tube furnace with reaction tubes filled with a catalyst, with an inlet for a gas mixture of natural gas and superheated steam, an external heating zone for the reaction pipes with an outlet for flue gases, a gas burner for external heating of the reaction tubes with an inlet for natural gas and air, heat exchangers for heating natural gas and steam before being fed into a tube furnace, a gas turbine with gene Rathore electric power and synthesis gas burner elektroteplosnabzheniya system.

Основной недостаток известного устройства заключается в недостаточно эффективном использованим тепловой энергии отходящих дымовых газов, а также тепловой и кинетической энергии синтез-газа на выходе из трубчатой печи.The main disadvantage of the known device is the insufficiently efficient use of the thermal energy of the exhaust flue gases, as well as the thermal and kinetic energy of the synthesis gas at the outlet of the tube furnace.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по совокупности существенных признаков являются способ и устройство для получения синтез-газа [4], последнее из которых может быть предложено в качестве прототипа. Известное устройство включает узел смешивания природного газа и водяного пара, патрубок подвода парогазовой смеси, трубчатую установку вторичного риформинга, состоящую из корпуса, во внутренней полости которого установлены реакционные трубы с катализатором, и огневой горелки, коллектор для сбора продуктов конверсии с отводным патрубком, секцию рекуперации тепла отходящих дымовых газов в виде кожуха, внутренняя полость которого связана с внутренней полостью корпуса трубчатой установки вторичного риформинга, нагревающие элементы (змеевики), размещенные внутри кожуха, реакционные трубы предриформинга и первичного риформинга с катализатором, которые установлены последовательно вне кожуха и связаны между собой посредством нагревающих элементов.The closest to the proposed technical solution for the combination of essential features are a method and device for producing synthesis gas [4], the latter of which can be proposed as a prototype. The known device includes a unit for mixing natural gas and water vapor, a supply pipe for steam and gas mixture, a tubular secondary reforming unit consisting of a housing in which the reaction tubes with a catalyst are installed in the internal cavity, and a fire burner, a collector for collecting conversion products with a discharge pipe, a recovery section heat of exhaust flue gases in the form of a casing, the internal cavity of which is connected with the internal cavity of the housing of the tubular secondary reforming unit, heating elements (snake Eviks) located inside the casing, reaction tubes of pre-reforming and primary reforming with a catalyst, which are installed sequentially outside the casing and are interconnected by means of heating elements.

Основной недостаток известного устройства для получения синтез-газа -отсутствие конкретных технических решений и рекомендаций, касающихся конструктивного выполнения основных узлов устройства, которые существенно различаются по своему функциональному назначению. Данное обстоятельство затрудняет возможность практической реализации предложенного способа получения синтез-газа.The main disadvantage of the known device for producing synthesis gas is the lack of specific technical solutions and recommendations regarding the constructive implementation of the main components of the device, which differ significantly in their functional purpose. This circumstance complicates the possibility of practical implementation of the proposed method for producing synthesis gas.

Задачей изобретения является получение технического результата, который выражается в повышении экономичности работы устройства для паровой каталитической конверсии природного газа в синтез-газ и эффективности использования тепловой энергии отходящих дымовых газов, а также в уменьшении массогабаритных характеристик устройства.The objective of the invention is to obtain a technical result, which is expressed in increasing the efficiency of the device for steam catalytic conversion of natural gas into synthesis gas and the efficiency of using thermal energy of the exhaust flue gases, as well as in reducing the overall dimensions of the device.

Задача решается и технический результат достигается за счет того, что устройство для паровой каталитической конверсии природного газа в синтез-газ, включающее узел смешивания природного газа и водяного пара с патрубком для ввода парогазовой смеси, трубчатую установку вторичного риформинга, состоящую из корпуса, во внутренней полости которого установлены реакционные трубы вторичного риформинга с размещенным в них катализатором, и огневой горелки, коллектор для сбора продуктов конверсии, внутренняя полость которого пневматически связана с реакционными трубами вторичного риформинга и с отводным патрубком, секцию рекуперации тепла отходящих дымовых газов в виде кожуха с крышкой и днищем, внутренняя полость которого сообщается с внутренней полостью корпуса трубчатой установки вторичного риформинга, размещенные внутри кожуха реакционные трубы предриформинга и первичного риформинга с размещенным в них катализатором, которые установлены последовательно и пневматически связаны между собой, при этом реакционные трубы первичного риформинга пневматически связаны с реакционными трубами вторичного риформинга, снабжено охлаждающей рубашкой с патрубками для подачи и отвода охлаждающего агента, торообразным коллектором и сборным коллектором с патрубками для отвода дымовых газов, причем охлаждающая рубашка выполнена в форме полого цилиндра, а корпус и кожух - в форме полого цилиндра, переходящего в нижней части в сужающийся полый конус, при этом у корпуса сужающаяся конусная часть оканчивается горловиной, причем кожух коаксиально размещен снаружи корпуса, а охлаждающая рубашка - снаружи кожуха, при этом сборный коллектор коаксиально установлен снаружи кожуха, а внутренняя полость сборного коллектора пневматически связана с патрубками для отвода дымовых газов, которые равномерно размещены на наружной поверхности кожуха, причем днище кожуха выполнено виде цилиндрической обечайки с фланцем, в осевом канале которого размещена горловина, при этом огневая горелка соосно присоединена к фланцу снизу, а кольцевое пространство между корпусом и кожухом разделено посредством горизонтальной перегородки на верхнее и нижнее отделения, причем в верхнем отделении коаксиально и равномерно размещены реакционные трубы предриформинга и первичного риформинга, пневматически связанные между собой с помощью торообразного коллектора, который установлен на уровне верхнего торца корпуса, причем внутреннее пространство корпуса посредством горизонтальных перегородок разделено на верхний, средний и нижний отсеки, при этом внутренняя полость верхнего отделения пневматически связана с внутренней полостью верхнего отсека и с патрубками для отвода дымовых газов, а внутренняя полость нижнего отделения - с реакционными трубами предриформинга и с патрубком для ввода парогазовой смеси, причем реакционные трубы вторичного риформинга коаксиально и равномерно размещены внутри верхнего отсека, при этом внутренняя полость среднего отсека корпуса пневматически связана с реакционными трубами первичного и вторичного риформинга, а внутренние полости верхнего и нижнего отсеков пневматически связаны между собой, причем реакционные трубы предриформинга размещены ближе к внутренней боковой поверхности кожуха, а реакционные трубы первичного риформинга - ближе к наружной боковой поверхности корпуса, при этом коллектор для сбора продуктов конверсии выполнен в форме стакана, коаксиально присоединенного к крышке кожуха с наружной стороны, при этом в крышке кожуха выполнен осевой канал, к которому снаружи соосно присоединен патрубок для отвода продуктов конверсии. В частном случае, реакционные трубы предриформинга и первичного риформинга размещены в верхнем отделении на разной высоте: реакционные трубы первичного риформинга установлены выше, чем реакционные трубы предриформинга.The problem is solved and the technical result is achieved due to the fact that the device for steam catalytic conversion of natural gas into synthesis gas, including a mixing unit for natural gas and water vapor with a pipe for introducing a gas-vapor mixture, a tubular secondary reformer, consisting of a housing, in the inner cavity which is equipped with secondary reforming reaction tubes with a catalyst placed in them, and a fire burner, a collector for collecting conversion products, the inner cavity of which is pneumatically connected on with secondary reforming reaction tubes and with a branch pipe, an exhaust gas heat recovery section in the form of a casing with a cover and a bottom, the internal cavity of which communicates with the internal cavity of the tubular secondary reforming unit housing, the pre-reforming and primary reforming reaction tubes placed inside the casing catalyst, which are installed sequentially and pneumatically connected to each other, while the reaction tubes of the primary reforming are pneumatically connected to the reaction secondary reforming pipes, it is equipped with a cooling jacket with nozzles for supplying and discharging a cooling agent, a toroidal collector and a collecting manifold with nozzles for exhausting flue gases, the cooling jacket being made in the form of a hollow cylinder, and the case and casing are in the form of a hollow cylinder the lower part into a tapering hollow cone, while at the case the tapering conical part ends with a neck, and the casing is coaxially placed outside the casing, and the cooling jacket is outside the casing, while The collector is coaxially mounted on the outside of the casing, and the internal cavity of the collecting manifold is pneumatically connected to the flue gas nozzles, which are evenly placed on the outer surface of the casing, the casing bottom being made in the form of a cylindrical shell with a flange in the axial channel of which the neck is located, while a fire burner coaxially attached to the flange from below, and the annular space between the housing and the casing is divided by means of a horizontal partition into upper and lower compartments, with the top Pre-reforming and primary reforming reaction tubes are coaxially and evenly placed in the compartment, pneumatically connected to each other by means of a toroidal collector, which is installed at the level of the upper end of the body, and the internal space of the body through horizontal partitions is divided into upper, middle and lower compartments, while the internal cavity the upper compartment is pneumatically connected to the internal cavity of the upper compartment and to the nozzles for the removal of flue gases, and the internal cavity of the lower divisions - with pre-reforming reaction tubes and with a nozzle for introducing a vapor-gas mixture, the secondary reforming reaction tubes being coaxially and uniformly placed inside the upper compartment, the inner cavity of the middle compartment of the housing being pneumatically connected to the primary and secondary reforming reaction tubes, and the inner cavities of the upper and lower the compartments are pneumatically connected to each other, and the pre-reforming reaction tubes are placed closer to the inner side surface of the casing, and the reaction tubes are first reforming - closer to the outer side surface of the housing, while the collector for collecting conversion products is made in the form of a cup coaxially attached to the cover of the casing from the outside, while in the cover of the casing an axial channel is made, to which a pipe for removal of conversion products is coaxially connected to the outside . In a particular case, the pre-reforming and primary reforming reaction tubes are placed in the upper compartment at different heights: the primary reforming reaction tubes are installed higher than the pre-reforming reaction tubes.

Конструкция устройства для паровой каталитической конверсии природного газа в синтез-газ поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображен общий вид реактора, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1, на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1.The design of the device for the steam catalytic conversion of natural gas to synthesis gas is illustrated by the drawings, where: in FIG. 1 shows a General view of the reactor, a longitudinal section; in FIG. 2 is a section AA in FIG. one; in FIG. 3 is a section BB in FIG. 1, in FIG. 4 is a section BB in FIG. one.

Устройство для паровой каталитической конверсии природного газа в синтез-газ состоит из корпуса 1, снаружи которого коаксиально размещен кожух 2 с крышкой 3 и днищем 4. Корпус 1 и кожух 2 имеют форму полого цилиндра, который в нижней части переходит в сужающийся конус. Сужающаяся конусная часть корпуса 1 оканчивается горловиной 5. Днище 4 выполнено в форме цилиндрической обечайки, нижняя часть которой оборудована фланцем для присоединения к нему снизу огневой горелки (на чертежах не показана). Горловина 5 соосно размещена в осевом канале упомянутого фланца.A device for steam catalytic conversion of natural gas into synthesis gas consists of a housing 1, outside of which a casing 2 with a cover 3 and a bottom 4 is coaxially placed. The housing 1 and the casing 2 are in the form of a hollow cylinder, which at the bottom goes into a tapering cone. The tapering conical part of the housing 1 ends with the neck 5. The bottom 4 is made in the form of a cylindrical shell, the lower part of which is equipped with a flange for attaching to it from the bottom of the fire burner (not shown in the drawings). The neck 5 is coaxially placed in the axial channel of said flange.

Снаружи на цилиндрической боковой поверхности кожуха 2 коаксиально размещена охлаждающая рубашка 6 с патрубками 7 и 8 соответственно для подачи и отвода атмосферного воздуха. Охлаждающая рубашка 6 имеет форму полого цилиндра.Outside, on the cylindrical side surface of the casing 2, a cooling jacket 6 is coaxially placed with nozzles 7 and 8, respectively, for supplying and discharging atmospheric air. The cooling jacket 6 is in the form of a hollow cylinder.

Коллектор для сбора продуктов конверсии выполнен в виде перевернутого стакана 9, в дне которого выполнен осевой канал. Стакан 9 коаксиально установлен на наружной стороне крышки 3. Снаружи к стакану 9 соосно присоединен патрубок 10 для отвода продуктов конверсии.The collector for collecting conversion products is made in the form of an inverted glass 9, in the bottom of which an axial channel is made. The glass 9 is coaxially mounted on the outside of the lid 3. Outside, a pipe 10 is coaxially connected to the glass 9 to divert the conversion products.

Кольцевое пространство между внутренней боковой поверхностью кожуха 2 и наружной боковой поверхностью корпуса 1 разделено с помощью горизонтальной перегородки на верхнее 11 и нижнее 12 отделения. В верхнем отделении 11 коаксиально и равномерно размещены реакционные трубы предриформинга 13 и первичного риформинга 14, которые пневматически связаны между собой с помощью торообразного коллектора 15, установленного на уровне верхнего торца корпуса 1. Реакционные трубы предриформинга 13 располагаются ближе к внутренней боковой поверхности кожуха 2, а реакционные трубы первичного риформинга 14 - ближе к наружной боковой поверхности корпуса 1. С целью оптимизации теплообмена с отходящими дымовыми газами и минимизации наружного диаметра кожуха 2, реакционные трубы предриформинга 13 и первичного риформинга 14 установлены в верхнем отделении 11 на разной высоте: реакционные трубы первичного риформинга 14 размещены выше, чем реакционные трубы предриформинга 13.The annular space between the inner side surface of the casing 2 and the outer side surface of the housing 1 is divided by means of a horizontal partition into the upper 11 and lower 12 compartments. In the upper compartment 11, pre-reforming reaction tubes 13 and primary reforming 14 are arranged coaxially and evenly, which are pneumatically connected to each other by a toroidal collector 15 mounted at the upper end of the housing 1. The pre-reforming reaction tubes 13 are located closer to the inner side surface of the housing 2, and primary reforming reaction tubes 14 - closer to the outer side surface of the housing 1. In order to optimize heat transfer with flue gases and minimize the outer diameter of the skin xa 2, the reaction reforming tubes 13 and the primary reforming 14 are installed in the upper compartment 11 at different heights: the primary reforming reaction tubes 14 are placed higher than the reaction reforming tubes 13.

Внутреннее пространство корпуса 1 посредством горизонтальных перегородок разделено на верхний 16, средний 17 и нижний 18 отсеки. Реакционные трубы вторичного риформинга 19 коаксиально и равномерно установлены в верхнем отсеке 16. Внутренние полости верхнего 16 и нижнего 18 отсеков пневматически связаны между собой.The internal space of the housing 1 by means of horizontal partitions is divided into upper 16, middle 17 and lower 18 compartments. The secondary reforming reaction tubes 19 are coaxially and evenly mounted in the upper compartment 16. The internal cavities of the upper 16 and lower 18 compartments are pneumatically connected.

Внутри реакционных труб предриформинга 13, первичного 14 и вторичного риформинга 19 размещен твердый гранулированный катализатор.Inside the reaction tubes of pre-reforming 13, primary 14 and secondary reforming 19, a solid granular catalyst is placed.

Внутренняя полость верхнего отделения 11 пневматически связана с внутренней полостью верхнего отсека 16 и с патрубками 20 для отвода дымовых газов в сборный коллектор 21, который коаксиально установлен снаружи кожуха 2. Патрубки 20 равномерно размещены на наружной поверхности кожуха 2 и пневматически связаны с внутренней полостью сборного коллектора 21, откуда дымовые газы направляются в дымовую трубу (на чертежах не показана). По пути движения дымовых газов из сборного коллектора 21 в дымовую трубу может быть предусмотрено размещение различных видов теплоиспользующего оборудования.The internal cavity of the upper compartment 11 is pneumatically connected to the internal cavity of the upper compartment 16 and to the nozzles 20 for exhausting flue gases into the collecting manifold 21, which is coaxially mounted outside the casing 2. The pipes 20 are uniformly placed on the outer surface of the casing 2 and are pneumatically connected to the internal cavity of the collecting manifold 21, from where the flue gases are directed into the chimney (not shown in the drawings). Along the path of flue gas movement from the collector 21 to the chimney, various types of heat-using equipment may be provided.

Внутренняя полость нижнего отделения 12 пневматически связана с реакционными трубами предриформинга 13 и с патрубком 22 для ввода парогазовой смеси, поступающей в него из узла смешивания природного газа и водяного пара 23.The inner cavity of the lower compartment 12 is pneumatically connected to the reaction tubes of the preforming 13 and to the pipe 22 for introducing the vapor-gas mixture coming into it from the mixing unit of natural gas and water vapor 23.

Внутренняя полость, образованная наружной поверхностью крышки 3 и внутренней поверхностью стакана 9, пневматически связана с реакционными трубами вторичного риформинга 19.The inner cavity formed by the outer surface of the lid 3 and the inner surface of the glass 9 is pneumatically connected to the reaction tubes of the secondary reforming 19.

Работа устройства для паровой каталитической конверсии природного газа в синтез-газ осуществляется следующим образом.The operation of the device for steam catalytic conversion of natural gas into synthesis gas is as follows.

От узла смешивания природного газа и водяного пара 23 через патрубок 22 парогазовая смесь под давлением подается внутрь нижнего отделения 12, где дополнительно нагревается при контакте со стенкой нижнего отсека 18. Далее парогазовая смесь последовательно проходит через реакционные трубы предриформинга 13, торообразный коллектор 15 и реакционные трубы первичного риформинга 14, в которых она частично конвертируется. После этого частично конвертированная парогазовая смесь поступает в средний отсек 17, где дополнительно нагревается, а из него - в реакционные трубы вторичного риформинга 19. Продукты риформинга, выходящие из реакционных труб вторичного риформинга 19, попадают во внутреннюю полость стакана 9 и через патрубок 10 отводятся наружу.From the mixing unit of natural gas and water vapor 23 through the pipe 22, the vapor-gas mixture is pressurized into the lower compartment 12, where it is additionally heated by contact with the wall of the lower compartment 18. Next, the vapor-gas mixture sequentially passes through pre-reforming reaction pipes 13, toroidal manifold 15 and reaction pipes primary reforming 14, in which it is partially converted. After this, the partially converted vapor-gas mixture enters the middle compartment 17, where it is additionally heated, and from it into the secondary reforming reaction tubes 19. The reforming products exiting the secondary reforming reaction tubes 19 enter the inner cavity of the glass 9 and are discharged out through the pipe 10 .

Поток горячих дымовых газов, выступающих в роли теплообменной среды, от огневой горелки поступает в горловину 5 корпуса 1. Поднимаясь вверх, поток дымовых газов последовательно отдает свое тепло отсекам 18, 17, 16 корпуса 1, а также реакционным трубам вторичного риформинга 19. Достигнув верхнего торца корпуса 1, поток дымовых газов изменяет направление движения на противоположное, после чего начинается его нисходящее перемещение по кольцевому пространству между корпусом 1 и кожухом 2. При этом нисходящий поток дымовых газов передает значительную часть своей тепловой энергии реакционным трубам первичного риформинга 14 и предриформинга 13. В процессе указанного перемещения и теплообмена температура потока дымовых газов постепенно понижается. По этой причине температура нагрева корпуса 1 в процессе работы устройства значительно превышает температуру нагрева кожуха 2, что, в свою очередь, обеспечивает соответствующий тепловой режим нагрева реакторных труб предриформинга 13 и первичного риформинга 14. Реакционные трубы первичного риформинга 14, расположенные вблизи боковой стенки корпуса 1, получают от нее дополнительное количество тепла. Поэтому реакционные трубы первичного риформинга 14 нагреваются в нисходящем потоке дымовых газов сильнее, нежели реакционные трубы предриформинга 13. Из верхнего отделения 11 поток дымовых газов через патрубки 22 поступает в кольцевой коллектор 23 и затем выводится наружу.The stream of hot flue gases, acting as a heat transfer medium, from the fire burner enters the neck 5 of the housing 1. Rising up, the flue gas flow sequentially gives its heat to the compartments 18, 17, 16 of the housing 1, as well as to the reaction tubes of the secondary reforming 19. Having reached the top the end of the housing 1, the flue gas stream changes the direction of movement in the opposite direction, after which it begins to move downward along the annular space between the housing 1 and the casing 2. In this case, the downward flow of flue gases transfers significantly the most part of its thermal energy to the reaction tubes of primary reforming 14 and pre-reforming 13. In the process of this movement and heat exchange, the temperature of the flue gas stream gradually decreases. For this reason, the heating temperature of the casing 1 during operation of the device significantly exceeds the heating temperature of the casing 2, which, in turn, provides the corresponding thermal regime for heating the reactor pre-reforming tubes 13 and primary reforming 14. The primary reforming reaction tubes 14 located near the side wall of the housing 1 get extra heat from her. Therefore, the primary reforming reaction tubes 14 are heated more strongly in the downstream flue gas stream than the pre-reforming reaction tubes 13. From the upper compartment 11, the flue gas flow through the nozzles 22 enters the annular manifold 23 and then is led out.

Для наружного охлаждения кожуха 2 предусмотрена охлаждающая рубашка 6 с патрубками 7 и 8. Внутри охлаждающей рубашки 6 при помощи воздушного компрессора обеспечивается непрерывная циркуляция охлаждающего агента, в качестве которого используется атмосферный воздух.For external cooling of the casing 2, a cooling jacket 6 is provided with nozzles 7 and 8. Inside the cooling jacket 6, an air compressor is provided with continuous circulation of a cooling agent, which uses atmospheric air.

Источники информацииInformation sources

1. Рекламный буклет «Технология производства аммиака» компании Uhde, 04/2009, с. 21-24.1. Advertising booklet “Ammonia Production Technology” by Uhde, 04/2009, p. 21-24.

2. Патент РФ №2053957, МПК C01B 3/38, опубл. 10.02.1996.2. RF patent No. 2053957, IPC C01B 3/38, publ. 02/10/1996.

3. Патент РФ №2320532, МПК C01B 3/38, опубл. 27.03.2008.3. RF patent No. 2320532, IPC C01B 3/38, publ. 03/27/2008.

4. Патент РФ №2354607, МПК C01B 3/32, C01B 3/34, C01B 3/38, B01J 7/00, B01J 8/02, B01J 3/00, опубл. 10.05.2009.4. RF patent No. 2354607, IPC C01B 3/32, C01B 3/34, C01B 3/38, B01J 7/00, B01J 8/02, B01J 3/00, publ. 05/10/2009.

Claims (2)

1. Устройство для паровой каталитической конверсии природного газа в синтез-газ, включающее узел смешивания природного газа и водяного пара с патрубком для ввода парогазовой смеси, трубчатую установку вторичного риформинга, состоящую из корпуса, во внутренней полости которого установлены реакционные трубы вторичного риформинга с размещенным в них катализатором, и огневой горелки, коллектор для сбора продуктов конверсии, внутренняя полость которого пневматически связана с реакционными трубами вторичного риформинга и с отводным патрубком, секцию рекуперации тепла отходящих дымовых газов в виде кожуха с крышкой и днищем, внутренняя полость которого сообщается с внутренней полостью корпуса трубчатой установки вторичного риформинга, размещенные внутри кожуха реакционные трубы предриформинга и первичного риформинга с размещенным в них катализатором, которые установлены последовательно и пневматически связаны между собой, при этом реакционные трубы первичного риформинга пневматически связаны с реакционными трубами вторичного риформинга, отличающееся тем, что оно снабжено охлаждающей рубашкой с патрубками для подачи и отвода охлаждающего агента, торообразным коллектором и сборным коллектором с патрубками для отвода дымовых газов, причем охлаждающая рубашка выполнена в форме полого цилиндра, а корпус и кожух - в форме полого цилиндра, переходящего в нижней части в сужающийся полый конус, при этом у корпуса сужающаяся конусная часть оканчивается горловиной, причем кожух коаксиально размещен снаружи корпуса, а охлаждающая рубашка - снаружи кожуха, при этом сборный коллектор коаксиально установлен снаружи кожуха, а внутренняя полость сборного коллектора пневматически связана с патрубками для отвода дымовых газов, которые равномерно размещены на наружной поверхности кожуха, причем днище кожуха выполнено виде цилиндрической обечайки с фланцем, в осевом канале которого размещена горловина, при этом огневая горелка соосно присоединена к фланцу снизу, а кольцевое пространство между корпусом и кожухом разделено посредством горизонтальной перегородки на верхнее и нижнее отделения, причем в верхнем отделении коаксиально и равномерно размещены реакционные трубы предриформинга и первичного риформинга, пневматически связанные между собой с помощью торообразного коллектора, который установлен на уровне верхнего торца корпуса, причем внутреннее пространство корпуса посредством горизонтальных перегородок разделено на верхний, средний и нижний отсеки, при этом внутренняя полость верхнего отделения пневматически связана с внутренней полостью верхнего отсека и с патрубками для отвода дымовых газов, а внутренняя полость нижнего отделения - с реакционными трубами предриформинга и с патрубком для ввода парогазовой смеси, причем реакционные трубы вторичного риформинга коаксиально и равномерно размещены внутри верхнего отсека, при этом внутренняя полость среднего отсека корпуса пневматически связана с реакционными трубами первичного и вторичного риформинга, а внутренние полости верхнего и нижнего отсеков пневматически связаны между собой, причем реакционные трубы предриформинга размещены ближе к внутренней боковой поверхности кожуха, а реакционные трубы первичного риформинга - ближе к наружной боковой поверхности корпуса, при этом коллектор для сбора продуктов конверсии выполнен в форме стакана, коаксиально присоединенного к крышке кожуха с наружной стороны, при этом в крышке кожуха выполнен осевой канал, к которому снаружи соосно присоединен патрубок для отвода продуктов конверсии.1. A device for steam catalytic conversion of natural gas into synthesis gas, including a mixing unit for natural gas and water vapor with a nozzle for introducing a vapor-gas mixture, a tubular secondary reforming unit, consisting of a housing in which the secondary reforming reaction tubes are installed in them with a catalyst, and a fire burner, a collector for collecting conversion products, the inner cavity of which is pneumatically connected to the reaction tubes of the secondary reforming and to the outlet pipe com, an exhaust gas heat recovery section in the form of a casing with a lid and a bottom, the internal cavity of which communicates with the internal cavity of the tubular secondary reforming unit housing, reaction tubes of pre-reforming and primary reforming placed inside the casing with the catalyst installed in them, which are installed in series and pneumatically connected among themselves, while the reaction tubes of the primary reforming are pneumatically connected to the reaction tubes of the secondary reforming, characterized in that it is It is equipped with a cooling jacket with nozzles for supplying and discharging a cooling agent, a toroidal manifold and a prefabricated manifold with nozzles for exhausting flue gases, the cooling jacket being made in the form of a hollow cylinder, and the casing and casing are in the form of a hollow cylinder turning into a tapering hollow in the lower part a cone, while at the case the tapering conical part ends with a neck, and the casing is coaxially placed outside the casing, and the cooling jacket is outside the casing, while the prefabricated collector is coaxially mounted for sleep rifles of the casing, and the internal cavity of the prefabricated collector is pneumatically connected to the flue gas nozzles, which are evenly placed on the outer surface of the casing, and the bottom of the casing is made in the form of a cylindrical shell with a flange, in the axial channel of which a neck is placed, while the fire burner is coaxially connected to the flange below, and the annular space between the housing and the casing is divided by means of a horizontal partition into upper and lower compartments, and in the upper compartment coaxially and evenly times reaction tubes of pre-reforming and primary reforming are placed pneumatically connected to each other by means of a toroidal collector, which is installed at the level of the upper end of the body, and the internal space of the body through horizontal partitions is divided into upper, middle and lower compartments, while the internal cavity of the upper compartment is pneumatically connected to the internal cavity of the upper compartment and with nozzles for the removal of flue gases, and the internal cavity of the lower compartment with reaction tubes minga and with a nozzle for introducing a vapor-gas mixture, the secondary reforming reaction tubes being coaxially and evenly placed inside the upper compartment, the inner cavity of the middle compartment of the housing being pneumatically connected to the primary and secondary reforming reaction tubes, and the internal cavities of the upper and lower compartments are pneumatically connected moreover, the pre-reforming reaction tubes are located closer to the inner side surface of the casing, and the primary reforming reaction tubes are closer to the outer lateral the surface of the housing, while the collector for collecting conversion products is made in the form of a cup coaxially attached to the cover of the casing from the outside, while an axial channel is made in the cover of the casing, to which a pipe is connected coaxially to the outside to divert the conversion products. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что реакционные трубы предриформинга и первичного риформинга размещены в верхнем отделении на разной высоте: реакционные трубы первичного риформинга установлены выше, чем реакционные трубы предриформинга.2. The device according to claim 1, characterized in that the reaction pre-reforming and primary reforming tubes are placed in the upper compartment at different heights: the primary reforming reaction tubes are higher than the reaction pre-reforming tubes.
RU2016145998A 2016-11-24 2016-11-24 Device for vapour catalytic conversion of natural gas into synthetic gas RU2636726C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016145998A RU2636726C1 (en) 2016-11-24 2016-11-24 Device for vapour catalytic conversion of natural gas into synthetic gas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016145998A RU2636726C1 (en) 2016-11-24 2016-11-24 Device for vapour catalytic conversion of natural gas into synthetic gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2636726C1 true RU2636726C1 (en) 2017-11-27

Family

ID=63853242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016145998A RU2636726C1 (en) 2016-11-24 2016-11-24 Device for vapour catalytic conversion of natural gas into synthetic gas

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2636726C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990006282A1 (en) * 1988-11-30 1990-06-14 Davy Mckee Corporation Production of methanol from hydrocarbonaceous feedstock
JP2000128505A (en) * 1998-10-29 2000-05-09 Tokyo Gas Co Ltd Hydrogen producing device
RU2320533C2 (en) * 2006-03-09 2008-03-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт вычислительной техники" (ОАО "НИИВТ") Method of steam catalytic conversion of natural gas into synthesis-gas and device for realization of this method
EP2022558A2 (en) * 2007-08-07 2009-02-11 Delphi Technologies, Inc. Multi-tube fuel reformer with augmented heat transfer
CN102826507A (en) * 2012-08-24 2012-12-19 华南理工大学 Method and device of hydrogen production by natural gas and steam reforming for micro fuel cells

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990006282A1 (en) * 1988-11-30 1990-06-14 Davy Mckee Corporation Production of methanol from hydrocarbonaceous feedstock
JP2000128505A (en) * 1998-10-29 2000-05-09 Tokyo Gas Co Ltd Hydrogen producing device
RU2320533C2 (en) * 2006-03-09 2008-03-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт вычислительной техники" (ОАО "НИИВТ") Method of steam catalytic conversion of natural gas into synthesis-gas and device for realization of this method
EP2022558A2 (en) * 2007-08-07 2009-02-11 Delphi Technologies, Inc. Multi-tube fuel reformer with augmented heat transfer
CN102826507A (en) * 2012-08-24 2012-12-19 华南理工大学 Method and device of hydrogen production by natural gas and steam reforming for micro fuel cells

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11286169B2 (en) Chemical reactor with integrated heat exchanger, heater, and high conductance catalyst holder
RU2415073C2 (en) Compact reforming reactor
CN101222975B (en) Compact reforming reactor
CN101190781B (en) Minitype light hydrocarbon steam reforming hydrogen manufacturing technique
CN112607705B (en) Steam methane reforming hydrogen production device and process
WO2021031894A1 (en) Integrated small to medium-sized natural gas steam reforming reactor, and reforming reaction process
CN102173381B (en) Method for preparing hydrogen with natural gas as raw material
JP7145978B2 (en) Methods, tube bundle reactors, and reactor systems for carrying out catalytic gas phase reactions
AU2018330243A1 (en) Conversion reactor and management of method
CN204182370U (en) A kind of Radial Flow byproduct steam formula isothermal change furnace
CN102826507A (en) Method and device of hydrogen production by natural gas and steam reforming for micro fuel cells
CN104152198B (en) Methanation reaction process
CN101998931A (en) Method for producing hydrogen cyanide in a particulate heat exchanger circulated as a moving fluidized bed
RU2636726C1 (en) Device for vapour catalytic conversion of natural gas into synthetic gas
CN102992265B (en) There is the product hydrogen heat exchanger reactor that integrated form steam produces tube bank
CN108557764A (en) A kind of anhydrous process for making hydrogen
CN109135796B (en) Method for preparing oil product by using methane as raw material
CN110683512A (en) Reaction material input mechanism matched with integrated reforming hydrogen production device
CN203971914U (en) Isothermal reactor
RU2372277C1 (en) Method of producing hydrogen and device to this end
RU2573565C1 (en) System for producing gasoline and method therefor
CN105907481A (en) Alternating serial reaction device for producing biodiesel from high-pressure gas-phase methanol
RU2679770C1 (en) Thermal-chemical generator
RU104860U1 (en) TECHNOLOGICAL COMPLEX FOR PROCESSING ASSOCIATED OIL GAS
CN211035229U (en) Reaction material input mechanism matched with integrated reforming hydrogen production device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201125