SA93140127B1 - عملية تفاعل ماص للحرارة - Google Patents

Abstract

الملخص: يتعلق هذا الاختراع بفرن تفاعل ماص للحرارة يشتمل على أنبوبة واحدة أو أكثر من أنابيب طولية تحدد بداخلها مسار أو ممر تدفق تفاعل ماص للحرارة ومسار أو ممر تدفق احتراق لتوليد حرارة لتنشيط التفاعل الماص للحرارة . ويرتب مسار تدفق الاحتراق بحيث يتم تسخين الوقود وهواء الاحتراق كل على حدة بواسطة الحرارة داخل الفرن إلى درجة حرارة اعلى كثيرا من درجة حرارة اشتعالهما الذاتي قبل تجمعهما في منطقة احتراق حيث يختلطان ويشتعلان ذاتيا ويحترقان .

Description

: عملية تفاعل ماص للحرارة الوصف الكامل خلفية الاختراع يتعلق هذا الاختراع بجهاز يستعمل فى إجراء تفاعلات ماصة للحرارة ؛ ويتعلق بصفة خاصة ‎oil‏ لتجديد هيدروكربونات خفيفة ؛ وبالأخص مخاليط من بخار و / أو ثانى أكسيد كربون وهيدروكربونات خفيفة . ‎o‏ ويتم إنتاج الهيدروجين المستعمل فى تخليق أمونيا ؛ وتخليق ميثانول أو وحدات التكسير الحراري فى الغالب في عملية بأستعمال تفاعل التجديد الماص للحرارة : ‎3H,‏ + 0ن د القت ويترجيون ويمكن أن يكون الهيدروجين عبارة عن ‎glia‏ والذي يظهر في التفاعل أعلاه ؛ أو هيدروكربونات خفيفة أخرى أو مخاليط من هذه مثل الغاز الطبيعي . ويمكن أن تستخدم نفس هذه ‎٠‏ التفاعلات أيضا عندما يكون الناتج المرغوب © © أو كلا 0 © ‎Hs‏ . وهناك تفاعل آخر ماص للحرارة وهو عبارة عن تحويل ( تحلل حرارى ) الإيثانه80» إلى ‎ethyleneuld]‏ والذى ينتج أيضا هيدروجين كناتج جانبي ‎(Hy)‏ ؛ ويحتاج هذا التفاعل إلى حرارة فقط ؛ وهى عادة حوالى م وضغط “ جو ؛ ولكنه لا يحتاج إلى حفاز . والحفاز الذي يتم إجراء ‎Jeli‏ الميثان عليه ؛ على سبيل المثال ؛ هو نيكل على ‎dala‏ خامل ‎Jie‏ ألومنياةن«800 ويكون موجودا فى العادة فى ‎١‏ أنابيب رأسية والتى تكون محمولة فى فرن يسمى فى الغالب " فرن التجديد "+ وقد ورد وصف أو إيضاح تخطيطى لأفران تجديد فى مخططات تدفق العملية بالبراءات الأمريكية رقم ‎VEY 0٠١0‏ “روحت كو ل ‎CF PAY‏ وتمتد الأنابيب فى أفران التجديد المعتادة رأسيا حيث يتم تغذية مواد التفاعل عن طريق أنبوبة توزيع متشبعة إلى طرف واحد من مجموعة الأنابيب وحيث يتم سحب غازات مشبعة ‎٠‏ بالناتج من الطرف الآخر للأنابيب . ونظرا لأن تفاعل التجديد يحدث عند درجة حرارة مرتفعة ‎YAN‏ y ‏ولأنه ماص للحرارة ؛ فيجب توصيل حرارة إلى الأنابيب لتسخين مواد التفاعل + ويجرى‎ ‏فا وعند ضغط من حوالى‎ 50٠0 ‏فى الأنابيب عند درجة حرارة مرتفعة تصل إلى حوالى‎ Jeli) . ‏رطل بوصة مربعة‎ 59٠ ‏إلى‎ ٠ ‏وقد بذلت مجهودات عديدة لتحسين أداء فرن التجديد أو تحسين تركيب الفرن لتسهيل‎

A ‏باسم‎ £9) 8٠١ ‏صيانة وتشغيل الفرن . وعلى سبيل المثال ؛ توضح البراءة الأمريكية رقم‎ ٠ ‏أستعمال طبقة طلاء خزفية على السطح المكشوف من أنابيب التجديد الذى يجرى‎ Fdnidge . . J ‏فيها التفاعل ؛ حيث يكون الطلاء عاكسا لتقليل الإجهاد المؤدى إلى لصق الأنابيب . وتوضح‎ ‏وآخرين ؛ جهاز تجديد والذى يستعمل جهاز‎ A Naito ‏؛ بإسم‎ ١6 997 ‏البراءة الأمريكية رقم‎

EVY ‏توليد حرارة محفز للحصول على حجم صغير جدا للفرن . وتوضح البراءة الأمريكية رقم‎ ‏وآخرين ؛ جهاز تجديد يستخدم فيه أنابيب تجديد معدنية مسخنة‎ 5 . © . Audrews ‏بإسم‎ £ 8١ Ve ‏من الخارج ذات ممر مزدوج ونهاياتها مغلقة وتعرف أيضا بأنها أنابيسب رمحية ذات تبادل‎ . ‏حرارى محكوم بين تيار الغاز الناتج وتيار مادة التفاعل عبر جدار الأنبوبة‎ ‏وهناك أيضا جهاز معروف يستخدم أنابيب خزفية لإجراء تفاعلات غازية فى تلك‎ 7 . ‏بإسم‎ Y 987 FAY ‏الأنابيب الخزفية . وعلى سبيل المثال ؛ توضح البراءة الأمريكية رقم‎ 616 ‏وآخرين ؛ هذا الفرن ذى الأنابيب الخزفية . وأيضا توضح البراءة الأمريكية رقم‎ 2001 ١٠ ‏وآخرين ؛ أنابيب مصنوعة من مادة تحتوى على سليكون أولى والذى‎ 7 . Winkler ‏بإسم‎ ١ ١ ‏يمكن أن يدمج أو يدخل فى أنابيب أخرى محكمة ضد تسرب الغاز والذى يمنع تكون كربون عند‎ . ‏إجراء تحويل حرارى الأصل للهيدروكربونات10:068:0005ر1‎ ‏وتعرف أفران التجديد المآلوفة بأنها ضخمة ومكلفة عند قياسها على أساس وحدة السعة أو‎ ‏القدرة ؛ وبأنها تتضمن أنابيب ذات عمر أقصر من المرغوب ؛ ومعرضة لترسب كربون( " تكوك‎ Ye ‏لمعظم‎ Lally ( ‏؛ ويحب تشغيلها فى الغالب عند درجات حرارة أقل من القيم المثالية المفضلة‎ ) . ‏درجات-التفاعل الفعالة ) بسبب حدوث إجهاد وتآكل فى أنابيب التجديد‎ ‏وتبعا لذلك ؛ يهدف الاختراع إلى تقديم جهاز محسن لإجراء تفاعلات ماصة للحرارة ؛‎ ‏مثل تجديد هيدروكربونات خفيف ؛ والتى ينتج عنها تحويلات محسنة ؛ وكفاءة فى أداء الطاقة ؛‎ . ‏وصيانة محسنة‎ YO

YAN

¢ وصف عام الاختراع يقدم هذا الاختراع تصميم فرن فريد الذى فيه الحرارة اللازمة لتنشيط التفاعل الماص للحرارة تتولد داخل الفرن عن طريق الاستعمال الذاتي للوقود الغازي والهواء . ويتم ترتيب مسارات تدفق مادة التفاعل الماص للحرارة والناتج من جهة » والهواء والوقود الغازة ونواتج الاحتراق منها من جهة أخرى ؛ بحيث يتم تسخين الهواء والوقود كل على حدة بواسطة الحرارة المتولدة داخل الفرن إلى أعلى من درجة حرارة اشتعالها الذاتي قبل تجمعها في منطقة احتراق واحدة أو أكثر حيث تشتعل ذاتيا وتحترق . ويتم ترتيب مسارات التدفق أيضا بحيث أن غازات م الاحتراق وأيضا ناتج التفاعل الماص للحرارة تبرد قبل الخروج من الفرن وبهذه الطريقة يتم الاستغناء عن استعمال أجهزة اشتعال منفصلة لبدء احتراق خليط الوقود / الهواء في كل منطقة احتراق . وهذا له قيمة بصفة خاصة في أفران التجديد الضخمة المتعددة الأنابيب ؛ نظرا لأنه يسمح بإجراء تدعيم ملاصق لأنابيب الاحتراق ويسمح أيضا بالاستغناء عن مجهودات الصيانة والإصلاح المكلفة التي تحتاجها خدمة أجهزة الاشتعال المتدفقة عن التشغيل .

0 وفى تجسيد خاص ؛ يستخدم هذا الاختراع تصميم لموقد أنابيب خزفي والذي يحاط بواسطة وعاء التفاعل الذي يتم فيه تفاعل تجديد الهيدروكربون الماص للحرارة . ويمكن أن يتعارض هذا مع جهاز الفن السابق المعتاد الذى يجرى فيه التفاعل فى الأنبوبة وحيث يتم الحصول على الحرارة من مصدر خارجي . ويسمح هذا التصميم باستخدام جهاز أكثر قوة وصلابة . والذي يمكن أن يستخدم عددا كبيرا من أنابيب الوقود وبكثافة عالية ويمكن أن يعمل م١‏ عند درجات حرارة وضغوط مرتفعة لتحقيق تحول مرتفع للهيدروكربون بكفاءة حرارية عالية للعملية . وبالإضافة إلى ذلك ؛ تسمح مواد التركيب بتحقيق تشغيل جيد بنسب بخار إلى كربون معتدلة وبأقل قدر ممكن من التكوك . ويسمح الجهاز بهذا التصميم باستعمال وسائل مائعة للتسرب منخفضة الحرارة نسبيا . ويشتمل جهاز التفاعل بهذا التجسيد على وعاء تفاعل لإجراء تفاعل ماص للحرارة ؛ .+ يتضمن مدخل لتغذية خليط غاز التغذية داخل وعاء التفاعل ؛ ومخرج تفريغ لإزالة الغاز الناتج من وعاء التفاعل المذكور ووسيلة توليد حرارة واحدة على الأقل لتسخين وعاء التفاعل المذكور وتوجد بداخل وعاء التفاعل المذكور : ويمكن أن يحتوى وعاء التفاعل على طبقة حفاز تملا وعاء ‎YAN‏

م التفاعل جزئيا على الأقل لتسهيل التفاعل الماص للحرارة لأنتاج غاز منتج . وتتضمن وسيلة توليد الحرارة فى هذا التجسيد أنبوبة إحتراق خزفية واحدة على الأقل تحيط مركزيا بأنبوبة تغذية وقود تمتد جزئيا على الأقل على إمتداد وداخل أنبوبة الاحتراق . وتشمل وسيلة توليد الحرارة على وسيلة دخول لتغذية غاز وقود هواء بحيث يحترق غاز الوقود والهواء في وسيلة توليد © الحرارة المذكورة وبحيث تنتقل الحرارة المتولدة من وسيلة توليد الحرارة إلى داخل وعاء التفاعل ؛ ومخرج للعادم لإزالة غازات عادم الاحتراق من وسيلة توليد الحرارة المذكورة . ومن المفضل ‎٠‏ أن ‎Jay‏ الخليط غاز التغذية إلى وعاء التفاعل من أحد الأطراف وأن يدخل غاز التغية والهواء فى وسيلة توليد الحرارة من الطرف المقابل لطرف التغذية بحيث تتدفق غازات التفاعل وغازات الإحتراق معا فى نفس الوقت . ّ ‎Ve‏ وفى تجسيد آخر ؛ يتم تصميم الفرن موضوع الاختراع لكي يحدث التفاعل الماص للحرارة بداخل أنابيب التفاعل المعدنية ؛ مع حدوث احتراق الوقود والهواء خارج الأنابيب . وفى هذا التجسيد يفضل أن تستخدم وسيلة االإحتراق أيضا أنابيب تغذية هواء ووقود مشتركة فى خط مركزى واحد ؛ والتى أفضل ما يمكن تكون أيضا مشتركة فى خط مركزى واحد مع أنابيب التفاعل المعدنية . ويسمح هذا الترتيب أيضا بتدعيم محكم للأنابيب بالإضافة إلى الاشتعال الذاتى - لخليط الوقود / الهواء ؛ وكلتا الخاصتين تساهمان في تحقيق تصميم بسيط وسهولة في التشغيل . وفيما يلى مزيد من الإيضاح لها الاختراع من خلال الوصف التالي مع الرسومات المرفقة . ض شرح مختصر للرسومات : شكل ‎١‏ - بيان لمقطع مستعرض لجهاز التجديد موضوع هذا الاختراع . ‎Yo oo‏ شكل 7 - بيان لمقطع مستعرض لجهاز التجديد الموضح في شكل ‎١‏ مأخوذ على امتداد الخطوط ؟ . شكل ¥ - بيان لمقطع مستعرض مماثل لشكل 7 ولكنه يوضح تجسيدا ‎AT‏ لهذا الاختراع ‎٠‏ شكل ؛ - بيان لمقطع مستعرض مماثل لشكل ‎١‏ ؛ يوضح تجسيد ‎AT‏ للاختراع والذي يستعمل فيه أنبوبة تغذية وجود مثقبة . ‎Yo‏ شكل © - بيان لمقطع مستعرض لتجسيد آخر أيضا لهذا الاختراع ؛ والذى يستعمل فيه ‎VAY |‏

+ أنبوبة احتراق رمحيه . شكل + - بيان ‎lea‏ لعملية تجديد ميثان والذي يوضح هذا الاختراع . شكل 7 - بيان لمقطع مستعرض لتجسيد ‎AT‏ للاختراع . شكل ‎A‏ - بيان تخطيطي لجوانب درجات حرارة غازات الإنتاج والتفاعل بالإضافة إلى جدار أنبوبة الاحتراق بالجهاز المبين شفى شكل ‎V‏ عندما يكون شفى ‎Ala‏ تشغيل ثابتة ومستمرة . فيما يلي وصف لهذا الاختراع فيما يتعلق بعدد التجسيدات المفضلة . وفى أحد التجسيدات والذي ورد وصف له في طلب سابق بالرقم المتتابع 375/097 504 والمودع في ¥ أبريل +0 ٠ء‏ يتم الاحتراق داخل واحدة أو أكثر من أنابيب خزفية ؛ حيث يجرى التفاعل الماص للحرارة فى واحد أو أكثر من مسارات التدفق خارج أنابيب الاحتراق . وفى تجسيم ‎AT‏ مفضل موضح ‎lad‏ يلى ؛ يجرى التفاعل الماص للحرارة داخل واحدة أو أكثر من أنابيب التفاعل المعدنية حيث يحدث الاحتراق فى واحد أو أكثر من مسارات تدفق الاحتراق الواقعة خارج الأنابيب . وفى كلا التجسيدين ؛ كما سيوضح بمزيد من التفصيل فيما يلى ؛ يتم ترتيب مسارات التدفق لغازات التفاعل وغازات الناتج المختلفة بحيث يتم تسخين هواء الاحتراق والوقود على حدة إلى 0+ درجة حرارة أعلى من درجة الاشتعال الذاتى لهما قبل تجمعهما بداخل الفرن حيث يختلطان معا ويشتعلان ذاتيا ويحترقان لأنتاج الحرارة اللازمة لتنشيط التفاعل الماص للحرارة . تجسيد لأنبوبة خزفية يوضح الرقم ‎٠١‏ بشكل ‎١‏ جهاز التفاعل موضوع هذا التجسيد بوجه عام . وبالرغم من أنه مبين فى وضع رأسى ؛ إلا أنه يجب تفهم أنه يمكن تشغيله فى وضع أفقى ؛ وبلك فإنه لا ,+ يكون محدودا بوضع أو اتجاه معين . ويتضمن الجهاز غلاف من الصلب ‎VY‏ مبطن داخليا ‎ale‏ عازلة مقاومة للحرارة ‎VE‏ ويشتمل على لوح سفلى ‎١١‏ ( ويمكن أن يسمى أيضا صفيحة أنبوبة ) مثبت بواسطة حشوات . وبواسطة مسامير أو ما شابه ذلك ؛ بالغلاف الصلب ؛ ولوح علوى ( أو صفيحة أنبوبة علوية ) وهما معا يحددان وعاء التفاعل . ويحمل اللوح السفلى ‎VU‏ ‏طبقة حفازة ‎٠١‏ والتى يمر خلالها أنبوبة احتراق ‎٠‏ واحدة أو أكثر ؛ مصنوعة من مادة خزفية و+ ‏ وتثبت بإحكام باللوح السفلى ‎١١‏ واللوح العلوى ‎١8‏ . ويكون شكل وحدة التجديد أسطوانى بوجه عام ويمكن وصفه على أنه مماثل فى التركيب إلى حد ما لغلاف ومبادل حرارة أنبوبى . ‎YAY‏

ويتم تثبيت أنابيب الموقد الخزفية مع الألواح ‎١١6‏ و ‎١8‏ بواسطة قلاووظ أجوف ( غير موضح ‎٠)‏ : ‎gle‏ داخل صفيحة الأنبوبة عند طرف الأنبوبة بالإشتراك مع حلقة ضغط من الصلب والتى

تشكل برشمة من الجرافيت ؛ والتى يفضل أن تكون برشمة أسطوانة حلقية ملفوفة حلزونيا برقيقة

جرافيت ( مثل رقيقة من نوع ‎Granfoil‏ من يونيون كاربايد ‎Union Carbide‏ ) . وتقوم هذه

م البرشمات ‎YY‏ بتثبيت أنبوبة الإحتراق فى مكانها ‎٠.‏ وتحجز ضغوط غاز جانب الغلاف الأكثر

أإتفاعا ؛ ومع ذلك تسمح لها بالتمدد حراريا وعلى حدة بدون حدوث تسرب بدرجة كبيرة للتيار

الغازى عبر البرشمات . وأيضا قد يكون من المرغوب فيه تسليط قوة ضاغطة محورية أو

حمل مسبق على كل أنبوبة والتى سوف تميل إلى إحداث تعادل أو أنخفاض فى إجهادات الشد

المحورية الناتجة بواسطة التدفقات الحرارية ؛ وذلك بإضافة رصة زنبركات من نوع بليفيل ‎Belleville‏ ( غير موضحة ) ‎Jala‏ مجموعة برشمات الأنابيب أو ما شابه ذلك . وكبديل لذلك ؛

يمكن تثبيت البرشمات فى مكانها بواسطة وسيلة تعمل أيضا على توليد القوة الضاغطة المحورية

‎٠‏ وميزة هذا التصميم هو أنه يسمح بأستعمال برشمات بدرجات حرارة أقل حيث تكون أنبوبة أو

‏أنابيب الاحتراق متصلة بصفيحة الأنبوبة .

‏ويشتمل الغلاف الصلب ‎١١‏ على مدخل تغذية ‎YY‏ واحد أو أكثر لمرور خليط غاز التغذية ‏م١‏ _المراد تجديده داخل وحدة التجديد وإلى أسفل خلال الطبقة المدعومة ‎٠١‏ للخروج خلال مخرج (

‏مخارج ) ناتج ‎YE‏ واحد أو أكثر . ويمكن أن يكون خليط غاز التغذية ؛ على سبيل المثال ؛ خليطا

‏من غاز طبيعى وبخار إذا كان التفاعل الماص للحرارة تفاعل تجديد ميثان بالرغم من أن الخليط

‏يمكن أن يكون غاز طبيعى وعاء والذى يتحول إلى بخار فى المفاعل أو غاز طبيعى فقط ؛ مع

‏البخار الناتج من الماء المغذى على حدة داخل المفاعل ‎ .‏ وكما هو مفهوم ؛ يمكن إضافة - مجموعات أخرى من مخاليط تغذية . وكما هو موضح فى شكل ‎١‏ ؛ فإن الطبقة الحفزية ‎7١‏ التى

‏يمكن أن تكون نيكل على ألومنيا ؛ أو حامل خامل حفاز مناسب آخر ؛ يمكن أن تشتمل على قسم

‏أو منطقة خاملة ‎YT‏ ؛ أو يمكن أن تتكون الطبقة بأكملها من مادة حفازة واحدة أو مجموعة مواد

‏حفازة + وفى الواقع ؛ يمكن تشغيل الجهاز بدون حفاز بالنسبة لبعض التفاعلات الماصة 0

‏للحرارة . ‎Yo‏ وبداخل أنبوبة الاحتراق 0" توجد أنبوبة تغذية وقود ‎VE‏ مشتركة معها فى نفس المحور ‎٠‏

‏المركزى والتى يمكن أن تكون مصنوعة من سبيكة معدنية أو مادة خزفية . ويتم تثبيت أنبوبة '

‎YAY

A

‏بواسطة اللحام أو بأستعمال حلقة‎ Vo ) ‏باللوح الخارجى ( أو صفيحة الأنبوبة‎ YE ‏تغذية الوقود‎ ‏إلى أنبوبة التوزيع‎ ©١ ‏من الجرافيت . ويتم تغذية وقود من مدخل‎ VV ‏دائرية أو رقيقة برشمة‎ ‏ويتم تغذية هواء عن طريق مدخا هواء‎ . TE ‏إلى أنبوبة تغذية الوقود‎ YA ‏المتشبعة بمدخل وقود‎ ‏بمدخل الهواء والمحددة باللوح الخارجى © والموجود على مسافة من ض‎ EY ‏إلى أنبوبة توزيع‎ ٠ ‏عن طريق مدخل حلقى ؛؛ بحيث أن‎ Tr ‏والتى تتصل بأنبوبة الاحتراق‎ ١١ ‏صفيحة الأنبوبة‎ ٠ ‏والجدار الداخلى‎ TE ‏الهواء سوف يتدفق فى الفراغ الحلقى بين الجدار الخارجى لأنبوبة الوقود‎ ‏وأنبوبة تغذية الوقود 34 ؛ تتكون‎ Vo ‏ومن مجموعة أنبوبة الاحتراق‎ . Tr ‏لأنبوبة الاحتراق‎ . ‏وسيلة توليد الحرارة للمفاعل‎ ‏وغاز الوقود هو أى وقود نظيف والذى يكون قد أضيف إليه بخار ماء كاف ( حسب‎ aie ‏الضرورة ) لمنع التكوك قبل إحتراقه . وإذا كان الوقود يحتوى على نسبة عالية من الكربون‎ _- ٠ ‏سوف يحتاج إلى قليل من التسخين المسبق للحفاظ على مستوى الرطوبة اللازمة بدون تكثف . ض‎ ‏من المفاعل لبدء‎ VY ‏ويستعمل ملف مقاومة تسخين 476 بداخل جدار الغلاف الخارجى‎

Tor ‏تشغيل المفاعل على البارد . ويقوم سخان المقاومة بالتسخين المسبق للمنطقة المجاورة إلى‎ ‏م تقريبا ( والتى سوف تعتمد إلى حد ما على نوعية الوقود المستعمل ) ؛ والتى عندها يمكن أن‎ ‏يحدث الاشتعال الذاتى للوقود والهواء . وقد يكون من الضرورى أن يتم تدفق هواء إلى أن يتم‎ yo . 5١ cll ‏التسخين المسبق عندما يكون من الممكن إضافة الغاز لإحداث أشتعال فى منطقة‎ ‏ويمرر إلى خارج‎ OF ‏فى أنبوبة توزيع عادم متشعبة‎ "٠0 ‏ويتم تجميع العادم من أنبوبة الاحتراق‎ . ‏منفذ خروج العادم 0 الذى يكون متصلا بالأنبوبة المتشعبة ؟*‎ ‏مصنوعة من ألومنيا ملبدة ويمكن أن تكون‎ Wo ‏ويفضل أن تكون أنبوبة الاحتراق الخزفية‎ . ) ‏مصنوعة بأى من الطرق المتاحة المختلفة لصنع وتشكيل تجسيمات خزفية كثيفة ) غير منفذة‎ ‏من أستعمال ألومينا ويمكن أستعمال تركيبات خزفية أخرى‎ pile ‏وأيضا ؛ لا يكون هناك حرج أو‎

TOA. ‏؛ بإسم‎ PET 44 ‏المثال ؛ فقد ورد فى البراءة الأمريكية رقم‎ dan ‏وعلى‎ ٠. ¢ ‏ألفا ملبد‎ ay 8 ‏وآخرين وصف لتركيب كاربيد سليكون وعملية لإنتاج أجسام خزف‎ Coppola ‏ويمكن أن تستخدم هذه فى تصنيع أنبوبة خزفية . وتشتمل التركيبات الخزفية الأخرى التى يمكن‎ . ‏أن تستخدم على نيتريد السيليكون ؛ نيتريد ألومنيوم ؛ السيالون وما شابه ذلك‎ yo ‏وسوف تعتمد المادة المفضلة على المواد الداخلة فى التفاعل ونواتج التفاعل المتضمنة فى‎

YA

العملية ؛ بالإضافة إلى درجة الحرارة والضغط . ويفضل أن يصنع الغلاف الصلب ‎VY‏ ولوح القاعدة ‎١6‏ ولوح القمة ‎VA‏ و المشبعات + و 07 ء؛ واللوح الخارجى ‎YO‏ من صلب أوعية الضغط التقليدية والت ىوتصمم وتعد لتتحمل حتى ‎ah ١8٠١‏ ؛ بوصة مربعة أو أكثر ودرجات حرارة حتى ‎a You‏ . ويفضل أن يكون م العازل الحرارى ‎VE‏ مقاوم للتآكل ومنخفض الموصلية مثل تركيب الألومنيا مع وصلات تمدد تستخدم حسب الطلب . ويجب أن يعد العازل الحرارى ليتحمل ‎٠3٠١‏ م على الأقل بصورة مستمرة .

ويوضح شكل ‎١‏ مقطع عرضى فى جهاز معالجة وتهذيب الطول الخط ‎Y - ١‏ فى شكل ‎١‏ - وكما يظهر توضع أنبوبة الوقود ‎YE‏ متحدة المركز داخل أنبوبة الإحتراق ‎Ve‏ والتى تحاط

‎٠.‏ . بدورها بمهد عامل حفاز ‎Yo‏ داخل الغلاف الصلب المعزول ‎١7‏ . وسوف تنتقل الحرارة من أنبوبة الإحتراق ‎Fe‏ إلى مهد العامل الحفاز ‎7١‏ لإحداث التفاعل الماص للحرارة لمعالجة ‎ies‏ مخلوط البخار والهيدروكربونات الخفيفة . ويكون لإستخدام ضغط خارجى يحيط بأنبوبة الإحتراق

‎©٠‏ ميزة أو فائدة هامة جدا وهى وضع الأنبوبة فى حالة إجهاد ضغطى حيث تكون المواد الخزفية أكثر قوة عما تكون فى حالة شد . ‎yo‏ وكما يظهر فى شكل © ؛ يمكن أن يتكون التصميم من أكثر من أنبوبة واحدة حيث يوضح شكل ¥ سبعة أنابيب فى شكل ملائم . ولا يقتصر الإختراع على إستخدام أنبوبة أو سبعة ومن المتوقع أنه يمكن إستخدام ‎١‏ آلاف من أنابيب الإحتراق فى جهاز معالجة وتهذيب له حجم مناسب ‎٠‏ ويسهل إستخدام أنابيب إحتراق خزفية صغيرة القطر وسدادة جرافيتية رقيقة من تعبئة أكثر كثافة لأنابيب الإحتراق عن ما كان متاح فى أجهزة الفن السابق .

‏7 ويمكن أن يزود الهواء الداخل إلى فتحة الدخول 460 بواسطة منفاخ أو ضاغط يعتمد على فرن الضغط المطلوب ومتطلبات الإنتقال الحرارى والعملية المستخدمة . وسوف يقوم الضاغط بتوليد ضغط دخول أعلى منالمنفاخ ؛ ومن ناحية أخرى فإن تكلفة تشغيل المنفاخ تكون أقل من تشغيل الضاغط وأيضا قد يكون من المطلوب تسخين الهواء مشبعا قبل دخوله إلى وسائل توليد الحرارة . وعلى الرغم من أن الرسم لا يوضح سخان مسبق إلا أن تلك الوسائل تكون معروفة

‎vo‏ في المجال وتكون متاحة تجاريا . وحسب الرغبة ؛ يمكن أن يمدد تيار العادم ( مع بعض الحرارة

‏الممكنة ) خلال توربين غازي لتشغيل ضاغط الهواء . ‎YAN‏

Ye . ‏من حيث أنهما‎ ١ ‏لذلك الموضح في شكل‎ Silas * ‏ويكون الجهاز الموضح في شكل ؛ و‎

YY ‏؛ ويكون له فتحة تغذية‎ ٠١ ‏؛ المحتوى على مهد عامل حفاز‎ ١١ ‏يشتملان على الغلاف‎ ‏ويكمن الاختلاف بين هذا التجسيدان في تصميم وسائل توليد الحرارة ؛‎ . VE ‏وفتحة لخروج الناتج‎ : . ‏على الرغم من أنه في كل حالة تكون ملحقة في وعاء التفاعل‎ ‏يكون بها ثقوب أو‎ ٠١0 ‏أنبوبة لتغذية الغاز‎ Ye ‏وكما يظهر في شكل ؛ ؛ يكون لأنبوبة الاحتراق‎ © ‏مغلقا . وبهذه الطريقة ؛ سوف‎ TT ‏فتحات 14 على مسافات بطول الأنبوبة ؛ ويكون أحد طرفيها‎ ‏حتى يخرج‎ ٠١ ‏يمر تيار تغذية الوقود خلال فتحة الدخول 96 إلى الشعب 8" إلى أسفل الأنبوبة‎ ‏وعندما يكون المفاعل عند درجة حرارة التشغيل ؛ سوف يختلط الوقود مع‎ . 4 lll ‏خلال‎ ‎| ‏ويشتعل تلقائيا‎ TA ‏وإلى منطقة الموقد‎ £Y ‏الهواء الداخل خلال فتحة الدخول £0 إلى الشعب‎ ‏التسخين المفاعل . لاحظ أن السدادة 6 لا تحتاج لمقاومة درجات حرارة عالية جدا وبالتالي يمكن‎ ٠ ‏أن تصنع من الجرافيت أو أسمنت عضوي مقاوم للحرارة . ويمكن أيضا باستخدام طرق أخرى‎ . ‏للدخول المرحلي للوقود‎ ‏ويختلف التصميم في شكل © ؛ في أن وسائل توليد الحرارة تكون وسائل من طراز‎ ‏الحربة . وفى هذا التصميم يتم استبدال شريحة الأنبوبة بأداة غلق للوعاء المعزول وتكون أنبوبة‎ ‏وتوضح أنبوبة الاحتراق بها طرف مغلق‎ . ١8 ‏الإحراق أنبوبة مغلقة الطرف 80 تغلق في اللوح‎ ‏ولكنها يمكن أن يكون بها سدادة كما يظهر في شكل ؛ . ويتم تغذية الوقود خلال فتحة دخول‎ ١ ‏بينما يتم تغذية الهواء خلال فتحة دخول الهواء 876 إلى‎ AE ‏الوقود 87 إلى أنبوبة تغذية الوقود‎

Ve ‏وعند درجة حرارة التشغيل ؛ يشتعل الوقود تلقائيا في منطقة اللهب‎ . AA ‏أنبوبة تغذية الهواء‎ ‏لإنتاج حرارة حدوث التفاعل الماص للحرارة وسوف تمر غازات العادم إلى أعلى أنبوبة‎ ‏إلى الشعب 57 حيث تخرج من الجهاز خلال خط‎ AY ‏الاحتراق 80 ؛ كما يظهر بواسطة الأسهم‎ cof ‏العادم‎ ٠ ‏وعلى وجه العموم ؛ في الأجهزة وفقا لهذا التجسيد يتطلب أنابيب الاحتراق نسبة طول‎ . ٠٠١٠ ‏إلى‎ ٠٠٠ ‏إلى قطر داخلي حوالي‎ ‏لتحقيق الانتقال الحراري المطلوب لكل وحدة من حجم التدفق للغاز الطبيعي بالإضافة إلى‎ ‏تطبيق معالجة وتهذيب البخار . وتكون هناك حاجة لنسب أعلى عندما يتم تشغيل المفاعل عند ض‎ . ‏درجة حرارة منخفض‎ 8 YO ‏ا‎

١١ ‏وتكون المسافة الفاصلة المفضلة بين أنابيب هذا التجسيد صغيرة إلى حد ما ؛ على سبيل‎ ‏بوصة . وتكون محدودة بالأحجام المطلوبة للسداداتن والأسنان المصاحبة‎ ١,8 ‏الى‎ ٠,7 ‏المثال‎ ‏ض لها والحاجة لأن تكون هناك مسافة صغيرة بين تلك الأسنان . وتؤدى المسافات الصغيرة إلسى‎ . ‏أحجام أقل للوعاء وانتقال حراري محسن داخل الغلاف‎

ويتراوح عدد الأنابيب داخل المفاعل الواحد من أنبوبة واحدة إلى ‎٠٠.٠٠١‏ أو أكثر . وتتطلب المفاعلات الكبيرة جدران سميكة لوعاء الضغط ولكنها توفر في تكلفة التركيب . وسوف يعتمد سمك جدار الأنبوبة المفضل على قوة الأنبوبة معدلات التآكل والقطر وسوف يسمح استخدام ضغط خارج باستخدام جدران رقيقة نسبيا طالما أن المواد الخزفية تكون أكثر قوة في حالة الشد عنها في حالة الانضغاط . 0 وعادة يكون القطر الداخلي المفضل لأنبوبة الاحتراق مساويا للمسافة الفاصلة بين الأنابيب ( معبرا عنها من داخل أنبوبة إلى داخل أنبوبة ) . وهكذا ؛ إذا كانت المسافة الفاصلة ‎١,4‏ بوصة » يكون القطر الداخلي ‎ID‏ المفضل للأنبوبة أيضا ‎+f‏ بوصة لمسافة خط مركزي ‎١.8‏ بوصة . ويفضل ترتيب الأنابيب على شكل مثلث متساوي الأضلاع للحصول على أقصى كثافة تعبئة

على سبيل المثال يمكن أن يستخدم أحد التصميمات ‎٠٠.٠٠١‏ أنبوبة كل منها 4 بوصة م١ ‎OD dan XID‏ ( قطر خارج ) ‎ad Ye X‏ طول على خطوة مثلث ‎١,8‏ . ويكون قطر الحزمة 7 قدم وتكون مساحة السطح الداخلي الكلية حوالي ‎٠0.9050‏ قدم مربع . ويستخدم تصميم القاعدة في هذا التجسيد تيار وقود وهواء يدخل المفاعل عند نفس الطرف بينما يخرج غاز العملية ويتدفق عكس التيار مع الغاز العادم الخارج من الطرف المقابل ؛ حيث يدخل تيار تغذية العملية .

‎Y.‏ وهناك تغيير آخر وهو تدفق غازات الاحتراق شفى نفس اتجاه غازات العملية . ويتطلب هذا الأسلوب سدادة سخنة على طرف الخروج في الأنابيب الخزفية . ويمكن أن تصنع تلك السدادة من زجاج مدمج أو أسمنت خزفي ؛ على سبيل المثال . ويمكن أن تكون سدادة الطرف البارد على شكل حلقة - © أو رقيقة من الجرافيت للسماح بالتمدد الحرارى للأنبوبة .

‏ويمكن إستخدام أنابيب إحتراق ثلاثية المركز مغلقة الطرف مع غاز الإحتراق الخارج ‎yo‏ عند نفس الطرف فى المفاعل ‎dua‏ يدخل الهواء والوقود . ويوضح ذلك فى شكل © ويمكن أن اا

VY

‏تكون الأطراف المفتوحة لتلك الأنابيب المتحدة المركز عند فتحات تغية لعملية أو عند طرف‎ . ‏الخروج من العملية فى المفاعل‎ ‏وتكون درجة حرارة التشغيل العلوية فى سدادات الجرافيك محددة بالأكسدة بالهواء‎ ‏الموجود على أحد الجوانب . وإذا سمح بحدوث تسريب بسيط جدا متحكم فيه لغاز التشغيل خلال‎ ‏السدادة فإن ذلك يعمل على دفع الهواء بعيدا عن مادة السدادة مما يؤدى إلى إطالة عمز السدادة‎ © . ‏عند درجات حرارة عالية . ويمكن أن يسمى هذا النظام حالة تنظيف السدادة‎ . ‏ويمكن أن تتغير أقصى درجة حرارة تشغيل فى المفاعل بشكل متسع ؛ حسب الطلب‎ ‏للحفاظ على ظروف الإشتعال الذاتى التلقائى فإن‎ dala ‏ومن ناحية أخرى ؛ فإنه إذا كانت هناك‎ ‏تبعا لإختبار الوقود سوف‎ ( 5 ©08٠١ ‏المفاعلات التى تستخدم أقصى درجة حرارة تشغيل أقل من‎ ‏تتطلب إختيار واحد من تصميمات أنبوبة الإحتراق مغلفة الطرف ) . وفى تلك الحالات يمكن أن‎ ٠ . 2٠٠٠ ‏تكون أقصى درجة حرارة تشغيل منخفضة وقد تصل إلى‎ . ( ‏ويمكن أن تصنع أنابيب الإحتراق من العديد من المواد الخزفية تبعا لظروف الإستخدام‎ ‏الحرارة ؛ التآكل ؛ الإجهادات ) . وبالإضافة للألومينا هناك بعض المواد الأخزى التقى‎ da ‏يمكن أن تستخدم مثل المواد الخزفية الكربيدية مثل كربيد السيليكون ؛ أو أكاسيد مواد خزفية مثل‎ ‏الموليت ؛ الزركونيا الثانية ؛ أو ما شابه ذلك . ويكون إستخدام ضغط خارجى من أهم الميزات‎ ‏فى التحكم فى الإجهادات المجمعة فى الأنابيب الخزفية إلى معدلات مقبولة ؛ وما زال هناك مواد‎ Ve ‏أخرى يمكن إستخدامها مثل الأنابيب المعدنية و التي تستخدم في التطبيقات منخفضة درجة‎ . ‏الحرارة‎ ‏وإذا كان الوقود الذى تم إختياره عبارة عن مخلوط من هيدروكربون ( مثل الغاز الطبيعى‎ alle ‏ليسبب‎ TE ‏والبخار ؛ فإنه يمكن إستخدام عامل حفاز للتهذيب يوضع داخل الأنبوبة‎ ) ( ‏وتهذيب الوقود جزئيا أثناء تسخينه وبالتالي فإنه يمتص مزيد من الحرارة من غاز العملية‎ ٠ . ) ‏تحسين التبريد ) وفى نفس الوقت يزيد قيمة التسخين غاز الوقود ( تحسين التسخين‎ ‏ويقدم هذا المثال لإيضاح عملية تشغيل جهاز وفقا لتجسيد الأنبوبة الخزفية موضوع هذا‎ ‏الاختراع ومميزات درجات حرارة التشغيل العالية جدا في إنتاج الغاز ( مزيج من هيدروجين‎ ‏وأول أكسيد الكربون ) رقائق التركيب . وسوف تعتبر التعديلات في الأبعاد الفيزيائية من‎ YO

YAY

متغيرات التشغيل وبالتالي فإن الضبط يكون ضروريا لتحقيق نفس النتائج . ويقدم الرسم التخطيطي الموضح في شكل ‎١‏ ليساعد على فهم المثال المقدم هنا والمتغيرات المختلفة الموجودة في العملية موضوع هذا الاختراع . مثال ‎١‏ ‏° تم إعداد تيار تغذية يحتوى 7,5 حجم بخار بالإضافة إلى ‎٠١‏ حجم غاز طبيعى ( مع تركيب مفترض 790 حجما ‎CHy‏ + 1 7 »02011 ؛ 11277و 00271 ) خلال إما جهاز معالجة وتهذيب تقليدى أو الجهاز موضوع هذا الإختراع ‎٠.‏ ويكون الجهاز التقليدى مشابها لذلك الذى وصف فى البراءة الأمريكية رقم ‎١77 ١٠١‏ 9 لصاحبها دوير وزملاءه مع ضغط منطقة التفاعل الساخنة حوالى ‎veo‏ باوند / بوصة " ؛ ‎Cus‏ يستخدم المثال موضوع هذا الاختراع ضغط ‎٠١٠١‏ باوند / بوصة؟ . ويعتمد تركيب السنغاز الموضح في جدول ‎١‏ على تركيبات الاتزان الثرموديناميكى عند الضغوط السابق ذكرها وعند درجة حرارة ‎Ye‏ أقل من ‎all‏ درجات حرارة مذكورة فى جدول ‎١‏ . وتم تدوين التركيبات بعد تكثيف الماء إلى 560 م . 0+ تركيبات السنغاز التى تم حسابها الجهاز التقليدى المشع الجهاز موضوع الاختراع أقصى درجة حرارة فى الجهاز ( درجة مئوية ) 850 1170 ضغط السنغاز المجفف ( باوند / بوصة ‎(Y‏ ‏140 1140 ‎cas‏ السنغاز الجاف ( مول 7( ‎H,‏ 72.49 13.74 ‎CO,‏ 15.97 20.56 ‎CH,‏ 3.60 0.96 ‎N,‏ 0.50 0.48 ‎H,0‏ 0.61 0.10 ‎YAN :‏

" حجم الستغاز الجاف / حجم الغاز الطبيعى 3.98 4.5 النسبة المثوية لتحول الميثان ‎methane‏ ‏84.1 95.6 : ووفقا للبيانات الموضحة فى جدول ‎١‏ ؛ تكمن مميزات هذا الإختراع فى أن ضغط السنغاز يكون ‎Je‏ مما يساعد على االتخلص أو خفض الحاجة إلى ضواغط للسنغاز ؛ كما تكون النسبة المئوية لتحول المثان عالية ؛ وتكون نسبة 007112 فى السنغاز أعلى بكثير ونسبة 007002 فى السنغاز أيضا عالية جدا . © ويمكن تشغيل العملية الجديدة حسب الرغبة عند درجات حرارة عالية للحصول على نسبة تحول أعلى للميثان ونسب ‎ef‏ لكل من 67112 و ‎CO/CO2.‏ كما ‎(Sa‏ تشغيلها أيضا عند ضغوط ‎Ae‏ أو منخفضة و / أو نسب بخار عالية أو منخفضة . وتكون الأنابيب الخزفية أقل عرضة للتكوك عن الأنابيب المعدنية تحت ظروف نسب البخار المنخفضة . ويسمح الإختراع الجديد بمعدلات عالية جدا من الإنتقال الحرارى لكل وحدة من حجم وعاء ‎٠‏ المفاعل .على سبيل المثال ؛ يكون المعدل المتوسط للتبادل الحرارى بين غاز العملية وبين الهواء / الوقود / العادم .حوالى ام و / ‎Ya‏ للحجم الداخلى لجهاز المعالجة المصمم وفقا لهذا الاختراع ويعتمد على المثال السابق ويكون ذلك الرقم أكبر من معامل ‎٠١‏ أعلى من القيمة المناظرة فى حالة جهاز المعالجة المشع المعتاد . تجسيد أنبوبة التفاعل المعدنية . ‎Yo‏ كما يظهر فى شكل ‎V‏ يشتمل جهاز التفاعل موضوع هذا الاختراع الموضح فى هذا التجسيد على وجه العموم والمشار إليه بالرقم ‎٠٠١‏ على وعاء مطول ‎٠١7‏ به وصلة مد ‎٠١7‏ (مثل ‎٠‏ كوع معدنى ) ويحدد طرف أول أو " رأسى " ‎٠١54‏ وطرف ثانى أو رأسى ‎٠0١6‏ ؛ وعزل من ألياف خزفية ‎٠١١‏ وجزء داخلي ‎٠١8‏ . وللبدايات الباردة ؛ يتم استخدام موقد خارجي ( لا يظهر ‎٠‏ ) للتسخين المسبق للهواء القادم إلى درجة حرارة حوالي 000 مّ ؛ وذلك للتسخين المسبق للتفاعل إلى أعلى من درجات حرارة الاشتعال التلقائي ٠ويتم‏ غلق لك الموقد بمجرد اشتعال الوقود . ‎YAN‏

١

ويوجد في الجزء الداخلي ‎٠٠١8‏ أنبوبة تفاعل ماص للحرارة ‎٠١١‏ والتي تثبت في ألواح طرفية أو " شرائح أنبوبة " 1 ‎٠‏ و ‎١١١‏ بواسطة وسائل تثبيت مناسبة مثل اللحام ( لا يظهر ) . وكما يظهر في شكل 7 ؛ تثبيت الشرائح الأنبوبية ‎١١١ 6 ٠٠4‏ بقوة في جدران الوعاء ‎٠١١‏ ‏بحيث لا تكون قابلة للحركة المحورية في الوعاء المذكور بالنسبة لجزء الوعاء الذي تثبيت فيه ؛ ويسمى ذلك في المجال " تصميم الشريحة الأنبوبية الثابتة وبالإضافة إلى ذلك وفى التجسيد الذي تم وصفه لا يكون هناك تركيب تثبيت مثل القضبان أو الحواجز ؛ على جانب الغلاف في الجزء الداخلي من الوعاء لتثبيت أنبوبة التفاعل ‎٠١١‏ عند وضع وسطى ‎gl)‏ عند موضع متوسط بالنسبة لطرفية ) كما هو في التصميمات التقليدية لمنع الحركة الجانبية للأنبوبة وبالتالي الالتواء

تحت الأحمال الضاغطة .

‎١‏ ويحدد الجزء الداخلي من أنبوبة التفاعل ‎٠١١‏ مسار تدفق للتفاعل الماص للحرارة لإجراء ذلك التفاعل الماص للحرارة ؛ بينما يحدد الحجم خارج أنبوبة التفاعل ‎٠٠١١‏ مسار تدفق الاحتراق لإجراء عملية الاحتراق ‎Slay.‏ أنبوبة التفاعل ‎٠١١‏ بعامل حفاز للتفاعل الماص للحرارة ‎١١١‏ له شكل وحجم مناسب . وفى التجسيد الموضح يتكون العامل الحفاز ‎١١١‏ من كرات لها قطر حوالي © مم . ولكي يتم الإسراع بعملية انتقال الحرارة وبالتالي خفض التحلل الحراري في أنبوبة

‎١١١ ‏يكون العامل الحفاز الماص للحرارة ؛١١ المتلامس مع منطقة الاحتراق‎ ٠١١ deli ‏على جانبي العامل‎ ١74 YY ‏أصغر في الحجم حوالي مم في القطر . وتوجد مواد خاملة‎ . ‏؛ أيضا لتحسين الانتقال الحراري‎ VYVE / ١١١ ‏الحفاز الماص للحرارة‎ ‏لاستقبال تيار تغذية مواد‎ ١7" ‏معا مشعب دخول‎ ٠١ ‏والشريحة الأنبوبية‎ Veg ‏وتمدد الرأس‎ ١١١ ‏والشريحة الأنبوبية‎ ٠٠١١ ‏وتحدد الرأسي‎ . ١8 ‏التفاعل الماص للحرارة من فتحة الدخول‎

‎. 177 ‏لتفريغ نو التفاعل الماص للحرارة خلال فتحة الخروج‎ ١7١ ‏مشعب خروج‎ lee ‏لاستقبال الهواء من فتحة‎ ١7 ‏شعب هوائية‎ ١١١ ‏مع الشريحة الأنبوبية‎ ١7 ‏ويحدد رأس الهواء ؛‎

‏الدخول ‎١78‏ وتتصل أنبوبة الهواء ‎VE‏ ؛ المتحدة في المركز مع أنبوبة التفاعل ‎٠١١‏ مع مشعب الهواء ‎VET‏ لتفريغ الهواء إلى منطقة الاحتراق ‎١١١‏ خلال الحلقة ‎١47‏ . وتحدد رأسي الوقود ‎VEE‏ مع رأسي الهواء ‎١76‏ مشعب الوقود ‎VET‏ لاستقبال الوقود الغازي من فتحة دخول

‎٠٠١١ ‏أيضا مع أنبوبة التفاعل‎ 3S pall ‏؛ التي تكون فتحة‎ Vou ‏وتتضل أنبوبة الوقود‎ YEA ‏الوقود‎ Yo ‏خلال حلقة‎ ١١١ ‏لتزويد الوقود إلى منطقة الاحتراق‎ VET ‏مع مشعب الوقود‎ VE ‏وأنبوبة الهواء‎

‎YAN :

الوقود ‎YOY‏ . وتحدد رأس غاز الاحتراق ‎١54‏ مع الشريحة الأنبوبية ‎٠٠١4‏ مشعب غاز الاحتراق ‎You‏ لتفريغ غاز الاحتراق الناتج من احتراق الوقود والهواء داخل الوعاء ‎٠٠8‏ خلال ‎dda‏ غاز الاحتراق ‎٠67‏ ؛ التي تتكون بواسطة أنبوبة التفاعل ‎٠١١‏ وأنبوبة التفريغ ‎٠٠١‏ المتحدة المركز معها ؛ وفتحة خروج غاز الاحتراق ‎١548‏ . وكما يظهر في شكل ‎١‏ ؛ تصمم أنبوبة الهواء ‎١14٠‏ وأنبوبة الوقود ‎١٠5١‏ بحيث تكون منطقة الاحتراق ‎١١١‏ داخل الوعاء ‎٠١7‏ ؛ وتكون كما سيتم وصفه فيما يلي بعيدة بقدر كاف عن فتحات خروج غاز التفاعل وغاز الاحتراق بحيث تبرد الغازات الناتجة الماصة للحرارة والغازات الناتجة من الاحتراق قبل خروجها من الوعاء . وعند التشغيل ؛ بمجرد الوصول إلى حالة الاتزان والاستقرار لخليط من الميثان وبخار الماء داخل المدخل ‎١78‏ ؛ ويلي ذلك سحب الناتج الماص للحرارة من المخرج ‎VY‏ ؛ ويتم ‎dB‏ كل من الوقود والهواء إلى مدخل الوقود ‎VEA‏ ومدخل الهواء ‎VFA‏ على التوالي ؛ ويلي ذلك سحب غازات الاحتراق من مخرج ‎١58‏ . ويتسبب ذلك في مرور تيار عكسي بين غازات التفاعل ثم التدفق من خلال أنبوبة التفاعل وتمر غازات الاحتراق خلال ‎٠١8‏ الأمامي الخاص بالوعاء ‎٠١7‏ . ويتم اختيار كل من معدلات التدفق الخاصة بالمتفاعلات والنواتج وحجم وشكل الأنابيب المختلفة بحيث أنه عندما يتم خلط الهواء والوقود في منطقة الاحتراق ‎١١“‏ ؛ فإنها تكون عند درجة حرارة تماثل أو تفوق درجة حرارة الاحتراق الخاصة بها . وبذلك يحدث الاختلاط والاشتعال والاحتراق دون حاجة إلى وجود مشعل منفصل مثل شمعة الإشعال ؛ شمعة توهج وما شابه ذلك . وينتج عن تدفق الغازات المتفاعلة الماصة للحرارة وغازات الاحتراق في اتجاه معاكس للتيار تحسن في الانتقال الحراري بين الغازات المتفاعلة وغازات الاحتراق على الجوانب المتعاكسة من جدران أنبوبة التفاعل . ويقلل ذلك من وجود بقع ساخنة ويؤدى إلى زيادة العممر ,+ - الافتراضي للأنابيب . ويظهر هذا التأثير المفيد من خلال الشكل ‎A‏ ؛ الذي يصور تمثيل بياني لدرجات الحرارة الخاصة بغازات تشغيل مختلفة وكلك أسطح جدران الأنابيب الخاصة بأنبوبة التفاعل ‎٠١١‏ التابعة للجهاز المبين من خلال الشكل ‎١‏ ومن خلال الشكل ‎A‏ تمثل المحاور قياس المسافة من منطقة ‎VTE) a)‏ مع الابتداء من الصفر كبداية لمنطقة الاحتراق ‎١١١‏ . ويقين الإحداثي درجة ‎vo‏ حرارة الغازات المختلفة وجدار الأنبوبة . وخلال هذا الشكل ؛ فإن المنظر الجانبي ‎VE‏ تمثل درجة حرارة التفاعل الماص للحرارة ؛ ويمثل المنظر الجانبي 1167 درجة حرارة الناتج الماص اا

١ ١١7١ ‏درجة حرارة الوقود ؛ ويمثل المنظر الجانبي‎ VIA ‏المنظر الجانبي‎ Jie ‏للحرارة ؛ بينما‎ ‏درجة حرارة اللهب ؛ ويمثل المنظر الجانبي‎ ١77 ‏درجة حرارة الهواء ؛ يمثل المنظر الجانبي‎ ‏درجة حرارة جدار أنبوب التفاعل‎ ١١78 ‏درجة حرارة غاز الاحتراق ؛ يمثل المنظر الجانبي‎ 4

Stays ‏درجة حرارة أنبوب التفاعل من الداخل ؛‎ VAL ‏من الخارج ؛ ويمثل المنظر الجانبي‎ " ‏بينما يمثل‎ ١١١ ‏والحفاز الماص للحرارة‎ ١١١ ‏الحاجز الموجود بين الخامل‎ YAY ‏المنظر الجانبي‎ 6 . ‏درجة حرارة الاشتعال الذاتي لاتحاد يجمع بين الوقود / الهواء‎ 4 وكما يتضح من الشكل ؛ فإن درجة حرارة اللهب الخاص باحتراق الغازات تصل إلى مستوى عالي جدا ؛ بينما ‎JES‏ درجة حرارة جدران الأنبوبة ‎٠١١‏ الداخلية والخارجية منخفضة نسبيا ؛ مما يطيل بشكل ملحوظ من العمر الافتراضي للأنابيب ويسمح باستخدام أنابيب معدنية ‎٠‏ - بدلا من أنابيب الخزف في الاستخدامات التي تتطلب درجات حرارة ‎Alle‏ وفى نفس الوقت ؛ فإن الغازات المختلفة الخارجة من الجهاز ؛ سواء كانت غازات ‎pill)‏ الماص للحرارة أو غازات الاحتراق ؛ يمكن ‎of‏ تبرد إلى درجات حرارة معقولة وفى نفس الوقت داخل الفرن المخترع ؛ يتم تسخين غازات الاحتراق إلى درجة حرارة تفوق درجات حرارة الاشتعال الذاتي ويتم في نفس الوقت إمداد المتفاعلات الماصة للحرارة بكمية كافية من الحرارة للقيام بالتفاعل الماص للحرارة ‎١‏ _المطلوب . وكذلك فإنه من الممكن تجنب المشكلة الناتجة عن ارتفاع الضغط الحراري التي تواجه أنابيب الخزف في بعض الأحيان . ووفقا لما يلي ذكره فيما بعد ؛ فإن خصائص التصميم الملائمة للتجسيد الخاص بأنبوبة التفاعل المعدنية الخاصة بالاختراع الراهن تكون مطابقة أو مماثلة لتلك المذكورة من قبل الخاصة بنظيراتها من الأنابيب الخزفية من خلال التجسيد الخاص بها . وعلى أي حال ؛ فإنه من خلال ‎vy,‏ هذا التجسيد ؛ يفضل أن تكون مسافة فصل الأنابيب في ‎Alla‏ التصميم المتعدد صغيرة جدا . ويفضل أن يكون بعد خط المنتصف ما بين مجموعات الأنابيب المتجاورة ( أي ؛ أنبوبة التغذية ‎٠‏ ء؛ أنبوبة للهواء ‎VE‏ وأنبوبة الاختبار ‎٠١١‏ ) تبلف 1,75 مرة قدر القطر الخارجي لأنبوبة التغذية ‎١56‏ . وكلما كانت المسافات صغيرة كلما كانت قياسات الوعاء صغيرة . ويمكن كذلك من خلال هذا التجسيد استخدام أنابيب مصنوعة من الخزف أو مواد أخرى بدلا من المعادن . ‎Jes vo‏ أي حال يفضل استخدام الأنابيب المعدنية عن الأنابيب الخزفية خلال هذا التجسيد نظرا لسهولة الحصول عليها بمقاييس طويلة بالقياس إلى نسب الأقطار الخاصة بها ؛ وكذلك لما تتميز ا

YA

‏به من حيث قدرتها على التوصيل وسهولة إغلاقها ( عن طريق اللحام ) ومرونتها ¢ وانخفاض‎ . ‏سعرها ومقاومتها للضغط الحراري‎ ‏يناسب جهاز التفاعل الخاص بالاختراع الراهن والمذكور من خلال هذا التجسيد القيام‎ ‏بعمليات على مستوى كبير مثل تخليق الغاز على مستوى الإنتاج التجاري عن طريق استخلاص‎ ‏م البخاري للهيدروكربونات الغازية ؛ وعلى وجه الخصوص الميثان . وتفضل تفاعلات استخلاص‎ ‏درجة مئوية ؛ والأفضل ما‎ ٠٠٠١ ‏البخار عند درجات حرارة مرتفعة ؛ مثال ذلك عند 800 إلى‎ - Tropsch ‏درجة مئوية ؛ ويفضل القيام بتخليق الميثانول وكذلك تخليق‎ 17١ ‏بين 870 إلى‎ ‏ضغط جوى ؛ والأفضسل‎ ٠١ ‏مثال ذلك عند ضغط لا يقل عن‎ le ‏عند درجات ضغط‎ Fischer ‏إلى 00 ضغط جوى . ويفضل‎ ٠ ‏ضغط جوى ؛ وأفضل من ذلك ما بين‎ Te ‏إلى‎ ٠١ ‏ما بين‎ ‏القيام بعمليات التشغيل عند درجات ضغط عالية وعلى الأقل على جانب الغلاف ؛ واستخدام‎ . ‏درجات حرارة عالية عند القيام بهذا النوع من التفاعل‎ ‏تستخدم أنابيب تفاعل كبير القطر في الأفران واسعة القياس ولك لكي تعمل في درجات‎ ‏ولهذه الأنابيب المصنوعة من الخزف أو سبائك المعدن‎ dala ‏حرارة وضغط عالية ¢ وهناك‎ ‏الغالية ؛ حيث تستطيع تحمل درجات حرارة عالية ؛ ويتطلب كذلك أن يكون لها جدران غليظة‎ ‏جدا ويكون لها حرارة داخليه قليلة . وهذه الأنابيب غالية جدا . ولهذا فإن الأفران واسعة القياس‎ ١0م‎ ‏التي تستخدم في استخلاص البخار عند درجات حرارة وضغط عاليين يجب أن يتم صنعها من‎ ‏عدد كبير من الأنابيب المعبأة بكثافة وذلك لغرض اقتصادي . ومن الممكن القيام بالتعبئة الكثيفة‎ ‏لعدد من الأنابيب وفقا للاختراع الراهن وذلك لأن الأنابيب تتكون من المعدن ؛ ويحدث التفاعل‎ ‏داخل الأنابيب ونظرا لحدوث اشتعال ذاتي لغازات الاحتراق فإن ذلك يغنى عن الحاجة إلى‎ ‏استخدام أجهزة إشعال و / أو مواقد للتأكد من ثبات لهب الاحتراق . ويفضل عدم وجود تركيب‎ ‏مدعم للأنبوبة داخل الوعاء على جانب الغلا ؛ ولكن ذلك لا يمثل خاصية أساسية من خلال هذا‎ . ‏التجسيد وإن كان وجوده مساعدا‎ ‏ومن خلال هذا السياق ؛ من المهم ملاحظة زمن بداية تشغيل الجهاز الخاص بهذا التجسيد‎ ‏تحت ضغط أعلى من الضغط الجوى على جانب الأنبوبة ؛ مثال ذلك من خلال عملية تشغيل‎ ‏متكاملة تتضمن إعادة تشكيل الميثان كخطوة أولى يليها عملية تشغيل تحت ضغط عالي في اتجاه‎ yo ‏التيار ؛ وتظل الأنابيب تحت تأثير التوتر . وذلك لأن الضغط الواقع على جانب الأنبوبة ينشأ عنه‎

YAN

قوة محورية تميل لدفع الرأسين ؛١٠‏ و ‎٠١١‏ وبالتالي مدخل ومخرج مشعب 176و ‎CAF‏ ‏بعيدا وذلك لأن وصلة التمدد ‎٠١"‏ تمنع جدران الوعاء ‎٠١١‏ من القيام بأي قوة شد عكسية ويمثل التوتر أو الضغط الواقع على الأنابيب أحد الخواص الهامة المتعلقة بتجسيد الاختراع وذلك لأن الأنابيب وخصوصا إذا كانت طويلة ؛ ورفيعة تستخدم بشكل أساسي لتقليل تكاليف عملية © التشغيل ؛ وهذه الأنابيب ذات قوة تحمل للضغط أقل نسبيا إذا ما قورنت بغيرها ولهذا فإن أي تحميل واضح للضغط سواء كان محوري أو جانبي سوف يفسد هذه الأنابيب بشكل لا يسمح بصيانتها إذا ما تعرضت للتلف أو التشوه . وبزيادة قوة الشد على الأنابيب فإن ذلك يسمح بأن تكون أكثر رقة مما يجعلها أرخص ويزيدها قوة مما يسمح بتلافي مشكلة الالثواء . وعند ارتفاع درجات الحرارة خلال التفاعلات الماصة للحرارة ؛ فإن الأنابيب تتعرض ‎allt‏ وذلك_بتغير شكلها وتشوهها تحت تأثير الحرارة العالية ؛ وخصوصا في الاتجاه المحوري ‎٠‏ مثال ذلك ؛ يمكن تخمين أن الأنابيب البالغ طولها ‎YO‏ قدم يزداد طولها بواقع ‏ بوصات تقريبا أثناء تنقية الميثان . ويسمح التشوه المحوري للأنابيب بتوزيع الجهد المحوري ذاتيا بين جميع الأنابيب بما يختلفه تماما عن غلاف رقيقة الأنبوبة المثبت والمعادلات الحرارية للأنبوبة مما يتسبب في انحناء رقيقة الأنبوبة ينتج عنه تحميلات محورية في الأنابيب خلال رقيقة الأنبوبة . ‎NO‏ ويساهم التوسيع_الذاتي للتحميل المحوري خلال الأنابيب في إطالة العمر الافتراضي للجهاز بكاملة ؛ وذلك لأنه يمنع حدوث انهيار للأنابيب التي تتعرض لتحميلات محورية عالية غير متناسبة وفقا لما يحدث في التصميمات والنماذج الخاصة بهذا المجال . من خلال أحد أشكال التجسيد المفضل فإن الاختراع الراهن يوفر أفران احتراق تحتوى على الأقل على ‎٠٠١‏ ؛ والأفضل ‎5٠١‏ وأفضل من ذلك ما لا يقل من ‎٠٠٠١‏ أو حتى ...5 0 أنبوبة تفاعل ؛ تتميز كل منها بنسبة بين قطرها الداخلي وطولها تبلغ ما بين ‎#٠‏ إلى ‎٠٠٠١‏ ‏والأفضل ما بين ‎١5١‏ إلى ‎one‏ وأفضل من ذلك ما بين ‎79٠0‏ إلى ‎25٠0‏ . ويناسب الاختراع الراهن على وجه الخصوص التصميمات كبيرة الحجم ؛ من الأفران ذات السعة العالية المحتوية على الأقل على ‎٠٠١‏ أنبوبة تفاعل تبلغ النسبة بين طولها وقطرها الداخلي ما لا يقل عن ‎٠٠١‏ . وهذه الأفران مصممه لتحمل درجة حرارة عالية ( ما لا يقل عن ‎YO‏ 850 درجة مئوية ) وضغط ‎Je‏ ( ما لا يقل عن ( ‎٠١‏ ضغط جوى ) . ويفضل أن تحتوى هذه الأفران على ما لا يقل عن ‎٠٠٠0‏ أنبوبة تفاعل تبلغ النسبة بين طولي كل منها وقطرها ‎YAY |‏

٠ ‏الداخلي ما لا يقل عن 700 . والأفضل للقيام بعمليات تشغيل كبيرة الحجم أن يتم استخدام أفران‎ ‏أنبوبة تبلغ النسبة بين طول كل منهما وقطرها الداخلي ما لا‎ ٠٠٠١ ‏تحتوى على ما لا يقل عن‎ ‏وهذه الأفران تصلح للقيام بعمليات تشغيل كبيرة الحجم التي تتم تحت ضغط‎ . You ‏يقل عن‎ ‏رطل لكل بوصة مربعة ودرجات حرارة مرتفعة مثال ذلك ما‎ 50٠0 ‏مرتفع ؛ أي ؛ ما لا يقل عن‎ . ‏درجة مئوية‎ AVE ‏لا يقل عن حوالي‎ ٠ ‏فيما يلي يوفر المثال التالي تصورا للتجسيد الخاص بأنبوبة التفاعل المعدنية التابعة‎ : ‏للاختراع الراهن‎ ‏مثال ؟‎ ‏وعند الضغط‎ You ‏يتم تغذية جهاز الشكل 7 بالتركيب التالي وذلك عند درجة حرارة تبلغ‎ ‏ومعدل التدفق المذكورة . ويتم احتساب تركيب ناتج الغاز على أساس الديناميكا الحرارية للاتزان‎ . ‏رطل لكل بوصة مربعة‎ 577 aly ‏الكيميائي عند درجة حرارة تبلغ 897 درجة مئوية وضغط‎ 71749 ‏وتبلغ درجة حرارة الناتج الخارج 590 درجة مئوية ؛ بينما يبلغ معدل التغذية بالهواء‎ ‏رطل لكل بوصة‎ ١١ aly ‏درجة مئوية وضغط‎ ١8١ ‏كيلو مول / ساعة عند درجة حرارة‎ ‏مربعة . ويحتوى غاز الوقود على 2747 11 ؛ ويمثل المتبقي غازات أخرى . وتبلغ درجة‎ ‏درجة مئوية بينما تبلغ درجة حرارة‎ 85 ٠ ‏حرارة التسخين الابتدائي للوقود والهواء ما يقترب من‎ ١ . ‏العادم حوالي £90 درجة مئوية‎ ‏جزئى جرامىع0001 7 غاز التغذية الغاز الناتج‎ 45.28 1.19 H2 vy, 14.93 - Co 5.66 8.18 002 6.86 30.86 CH4 4.35 6.29 | N2 27.90 53.57 H20 ) ‏ضغط ( رطل لكل بوصة مربعة‎ Yo 508 638 : YAN

١ ) ‏معدل التدفق ( كيلو مول / ساعة‎ 4583 3222 ‏درجة حرارة قمة إعادة التشكيل : 0 درجة مئوية‎ 1700 : ‏عدد أنبوبة الاحتراق‎ : ‏القطر الداخلى لأنبوبة الاحتراق‎ oo ‏ملليمتر‎ 19,8 : ‏الطول الكلى لأنبوبة الاحتراق‎ ‏0ملليمتر‎ ‎367 : ‏طول / قطر أنبوبة الاحتراق‎ ‏يتضح من ذلك أن تحولات الميثان العالي إلى مزيج من الهيدروجين وأول أكسيد الكربون‎ Ve ‏لتحقيق واستيعاب الكثير‎ LAS ‏ودرجات حرارة منخفضة بصورة‎ le ‏؛ يمكن تحقيقها عند ضغط‎ ‏من السبائك المتاحة تجاريا عالية الحرارة . ويعنى ذلك أن الأفران المخترعة يمكن صنعها من‎ ‏أنابيب معدنية بدلا من الأنابيب الخزفية ؛ وكذلك يزيد من العمر الافتراضي لاستخدام هذه‎ ‏الأنابيب حتى لو تم استخدامها في التحويل العالي للميثان إلى مزيج الهيدروجين وأول أكسيد‎ . ‏الكربون عند ضغط عالي‎ Ye ‏الوصف العام المطبق على التجسيدات‎ ‏يتم تحديد النموذج الأفضل وظروف التشغيل الخاصة بالفرن المخترع باستخدام تطبيق‎ ( ‏خاص يعتمد على عدة عوامل سوف يلي ذكرها . مثال ذلك إعادة تشكيل البخار - الميثان‎ ‏وأغلب التفاعلات ماصة الحرارة ذات الأهمية ) والذي يفضل القيام بها عند درجات حرارة عالية‎ ‏وضغط منخفض . وعلى أي حال ؛ فإن أغلب التطبيقات الخاصة بخليط الهيدروجين وأول أكسيد‎ ٠ ‏الكربون الناتج فإن ذلك يتطلب أن يكون الخليط عند ضغط عالي . وبعد استخدام الضواغط للقيام‎ . ‏بضغط الخليط المذكور مكلف جدا من حيث رأس المال أو الطاقة‎ ‏ومن خلال هذا الاختراع يمكن تشغيل وإنتاج خليط الهيدروجين وأول أكسيد الكربون عند‎ ٠٠١ ‏ضغط جوى باستخدام أنابيب معدنية وبما يصل إلى‎ ٠١ ‏أي ضغط مطلوب يصل إلى حوالي‎ ‏ضغط جوى أو أكثر باستخدام أنابيب خزفية . ويمثل الضغط المفضل أقل ضغط مطلوب‎ YO ‏للاستخدامات التالية للغاز الناتج مما يعنى عدم الحاجة إلى استخدام ضاغط الخليط إلغازي‎

YAN

YY

. ‏المستخدم في هذا المجال في الوقت الحالي‎ ‏ويمكن أن يكون ضغط الهواء والوقود القابل للاحتراق ونواتج الاحتراق الموجودة في‎ ‏مسار تدفق الاحتراق مساوي لضغط الغرفة . وعند القيام بتفاعلات ماصة للحرارة عند ضغط‎ ‏مرتفع ؛ فإنه يفضل الحفاظ على ضغط غازات الاحتراق عند مستوى عالي من الضغط مثال ذلك‎ / حمسي ‏ضغط جوى أو ما يزيد عن ذلك ؛ مما يقلل من إجهاد أنابيب التفاعل مما‎ ٠١ ‏ما بين ؟ إلى‎ © . ‏باستخدام أنابيب تفاعل رقيقة‎ ‏وتعتمد النسبة المفضلة ما بين القطر الداخلي إلى طول أنابيب الاحتراق وكذلك أنابيب‎ ‏التفاعل على التجسيد المختار ؛ درجة الحرارة المئوية المطلوبة ؛ وانخفاضات ضغط الغاز‎

L / 0 ‏فإن نسبة‎ ) ١ ( ‏المسموح بها خلال الاستخدام والتشغيل مثال ذلك من خلال تجسيد الشكل‎ ‏تتراوح‎ L/D ‏يفضل استخدام نسبة‎ ١ ‏بينما خلال الشكل‎ ٠00 ‏إلى‎ 408٠0 ‏المستخدمة تتراوح بين‎ ٠

You ‏ما بين ٠9؟ إلى‎ ‏لأنابيب الاحتراق والتفاعل صغير نسبيا ؛ مثال ذلك أن‎ Jala ‏يفضل أن يكون القطر‎ ‏ملليمتر ؛ وذلك لأغراض‎ Vo ‏إلى‎ ١١ ‏ملليمتر ؛ ويفضل ما بين‎ ٠٠ ‏يتراوح ما بين © إلى‎ ‏اقتصادية ¢ ولكنه من الممكن أن يتم استخدام أنابيب ذات أي قطر داخلي . ويتطلب القطر الصغير‎ ‏أن تكون الأنابيب ذات جدران رقيقة بالمقارنة مع الأنابيب ذات القطر الكبير في نفس درجة‎ ١ ‏الحرارة وضغط مختلف وبالتالي تقل التكلفة .وإذا كانت الأنابيب صغيرة جدا فإن عدد الأنابيب‎ ‏يكون كبيرا جدا وترتفع التكلفة مرة أخرى . وكذلك ؛ فإن الأنابيب صغيرة القطر جدا تتسبب في‎ ‏مشكلات أثناء حشو الحفاز في النماذج التي تحتوى على حفاز داخل الأنابيب ؛ مما يؤدى إلى‎ ‏انتقال الحرارة بشكل ضعيف .وبالنسبة إلى أنابيب الخزف التي يحدث الاحتراق بداخلها ؛ فإن‎ ‏الأقطار الصغيرة تتسبب في الحث على انتقال حرارة منطقة الاشتعال ؛ والتي قد تتسبب في زيادة‎ ٠ ‏درجة حرارة الجدار . وتتسبب الأنابيب الأكبر في حدوث تسرب حراري غير مرغوب فيه عن‎ . ‏طريق الإشعاع‎ ‏وعند تحديد عدد الأنابيب المفضل ؛ فإنه يجب أن يتم الاختيار بين مفاعل واحد كبير جدا‎ ‏وعدة مفاعلات صغيرة ؛ وخصوصا أثناء عمليات التشغيل الصناعية الخاصة بمعالجة أحجام‎ ‏كبيرة جدا من غاز التشغيل وعموما هناك بعض المميزات الناتجة عن استخدام ما يزيد عن عدة‎ Yo ‏آلاف من الأنابيب في مفاعل واحد . ويفضل استخدام أقل عدد ممكن من الأنابيب عند القيام‎

YAY

بعملية تشغيل الغاز . وباستخدام التجسيد المذكور من خلال الشكل 7 المحتوى على أنابيب تفاعل ذات قطر داخلي يبلغ ‎+A‏ بوصة فإن إنتاج خليط الهيدروجين وأول أكسيد الكربون لكل أنبوبة من خلال مثال واحد ‎aly‏ حوالي 7,7 كيلو جرام - مول / ساعة . و ينبغي أن تكون سبائك المعدن المفضلة من خلال الاختراع الراهن لها قدرة عالية على و مقاومة التشوه الحراري ( مقاومة التشوه والتمزق ) ويكون كذلك لها مقاومة ضد كل من الأكسدة والتآكل إلغازي . ومن ضمن السابئك المفضلة المناسبة لهذه الاستخدامات الكثير من السبائك المحتوية على النيكل ؛ سبائك درجات الحرارة العالية ‎٠‏ مثال ذلك ؛ عند استخدام فرن التفاعل المخترع في إعادة تشكيل البخار الخاص بالميثان باستخدام سبائك أساسها النيكل وتحتوى على الكروم ؛ التنجستين والموليبدينيوم مثال ذلك ‎/Haynes.RTM.230(Cr22‏ « 14 ارات ‎M‏ ‏2 والباقي ‎(NT‏ المتاح تجاريا ‎Haynes International . Inc . of Kokomo , Ind sal‏ . وعند ‎١‏ الحاجة ؛ يمكن تزويد أنابيب المعدن بغطاء مناسب لمنع تلوث المعدن وصور المهاجمة الأخرى . وهذه الأغطية معروفة في هذا المجال . وتعتمد درجة الحرارة القمية الخاصة بعملية التشغيل على الضغط المختار ؛ مادة الأنبوبة ؛ تركيب خليط التغذية ؛ ومتطلبات عمليات التشغيل الخارجية . ويفضل القيام بالتشغيل + عند درجات حرارة مرتفعة مما يزيد من عمر الأنابيب بدرجة مقبولة تحت الظروف المختارة . وفى هذه الحالات ؛ يتم تشغيل أنابيب الخزف عند درجات حرارة قمية تتراوح ما بين ‎٠٠١5١‏ إلى ما يزيد عن ‎٠١7١٠١١‏ درجة مئوية ؛ بينما يفضل تشغيل الأنابيب المعدنية عند مستوى من درجات الحرارة يتراوح ما بين حوالي ‎85٠‏ إلى ‎٠٠٠١‏ درجة مئوية . ومن خلال حالات أخرى ؛ يمكن تحقيق أتزان حراري لعمليات التشغيل العليا مع تحقيق انخفاض في التكاليف الكلية عند درجات حرارة أقل نسبيا عن المذكورة من قبل عند استخدام أنابيب معدنية أثناء عمليات التشغيل عندما + تبلغ قمة درجة الحرارة المفضلة ما بين حوالي 875 إلى ‎AYO‏ درجة مئوية . خلال تجسيد مفضل للاختراع يتم تصميم فرن التفاعل وتشغيلها بحيث يتم التشغيل خلال العملية ذات الحالة الثابتة في وجود فرق بين درجة حرارة تسخين كل من الوقود والهواء قبل خلطهما في منطقة الاحتراق وأقصى درجة حرارة للتفاعل ماص للحرارة ؛ والذي يمثظله فرق 0+ درجات الحرارة ‎DELTA‏ المذكور من خلال الشكل ‎A‏ ؛ بحيث ‎aly‏ هذا الفرق ‎٠٠١‏ درجة مئوية والأفضل أن يكون ‎٠٠‏ درجة مئوية إلى ‎٠٠١‏ درجة مئوية . وذلك لأن أغلب أنواع الوقود ‎YAN‏

Y¢ £00 ‏الغازي المعروفة تشتعل ذاتيا مع الهواء عند درجات حرارة تتراوح ما بين 600 إلى‎ 856 ‏أغلب التفاعلات الماصة للحرارة ذات الأهمية تحدث عند حوالي‎ oY ‏درجة مئوية وكذلك‎ ٠ " ‏إلى 956 درجة مئوية ؛ ويعنى هذا أنه خلال عملية التشغيل العادية التابعة لهذا التجسيد المفضل‎ ‏درجة مئوية ) تفوق درجة حرارة‎ oes ‏يتم تسخين الهواء والوقود الغازي إلى درجة ( 400 إلى‎ ‏وينتج عن هذا التسخين المكشف‎ . ١١“ ‏الاحتراق الذاتي قبل اتحادهما داخل منطقة الاحتراق‎ 0 . ‏حدوث تبريد مكثف للغازات الناتجة الماصة للحرارة‎ ‏وبنفس الطريقة ؛ يفضل تصميم وتشغيل الفرن بحيث يتم تبريد غازات الاحتراق الناتجة‎ ‏بشكل ملحوظ قبل دخولها للفرن . وعند استخدام تصميم للفرن وعملية تشغيل مناسبين فإنه من‎ ‏الممكن التأكد من أن كل من غازات الاحتراق والغازات الناتجة تخرج من الفرن عند درجات‎ ‏درجة متوية ؛ مما يوفر كفاءة حرارية عالية ودرجات‎ ٠0860 ‏حرارة معتدلة ؛ مثال ذلك تحت‎ Ve . ‏حرارة معتدلة لكل من أنابيب التوصيل والجهاز‎ ‏ويمكن أن يستعمل هذا الاختراع لإجراء عديد من التفاعلات الماصة للحرارة المختلفة‎ ‏تجديد البخار لهيدروكربونات خفيفة ؛ وبالأخص الميثان والإيثان والغاز الطبيعي ؛ والتحلل‎ Jie ¢ ‏الإيثان والبروبان إلى الكيناتها المناظرة وتفاعل التحول ماء - غاز‎ Jie ‏الحراري لإمكانات‎ . ‏وهكذا . وهذه العمليات معروفة جيدا في هذا المجال‎ YO ‏ويمكن إجراء بعض هذه العمليات بدون حفاز في حين أن عمليات أخرى تحتاج أو‎ ‏تستخدم في العادة حفاز مناسب . وعند استعمال حفاز ؛ فإنه يجب أن يحتفظ بنشاط كاف لمدة‎ ‏طويلة من الزمن عند درجات الحرارة العالية التي يمكن مصادفتها هنا . ويجب أن يكون الحفاز‎ ‏على درجة كافي من القوة لحمل وزن الطبقة أعلاه . كما يجب أن يتضمن حجم جسيمي صغير‎ ‏يكفى لتقليل‎ Lay ‏-بدرجة كافية لكي يملأ بشكل مناسب الفراغات بين الأنابيب ولكن يكون كبيرا‎ ٠ ‏انخفاض الضغط خلال الطبقة إلى قيمة مقلوبة . ولا يجب أن يترابط ببعض التلبد أو بالأنابيب‎ ‏عند التعرض الطويل لدرجات الحرارة العالية . ويعتبر الشكل المناسب من نيكل على ألومينا أحد‎ . ‏الوسائل الممكنة ؛ ولكن ورد تقرير بأن هناك حفازات أخرى مناسبة أيضا‎ ‏ولإنتاج هيدروجين ؛ يمكن أن يوضع إما حفاز تحويل مرتفع الحرارة و / أو حفاز تحويل‎ ‏منخفض الحرارة اختياريا داخل المفاعل في المنطقة التي يبرد فيها غاز العملية ويتسبب هذا في‎ +

Hy ‏أن معظم أكسيد الكربون ( 0 © ) يتفاعل مع وفرة من الهيدروجين 11:0 لتكوين مزيد من‎ ‏ا‎

Yo . ) " ‏كناتج جانبي ( الذي يطلق عليه تفاعل " تحويل ماء - غاز‎ CO, ‏مع‎ ‎. ‏ويمكن إجراء تغييرات عديدة في التجسيدات المفضلة لهذا الاختراع كما سبق ذكره‎ ‏وعلى سبيل المثال ؛ يمكن تحويل مسارات تدفق الوقود إلغازي والهواء حسب الرغبة . وأيضا ؛‎ ‏لا تحتاج مسارات التدفق هذه إلى أن تكون حلقي ومشتركة في نفس المركز مع أنابيب التفاعل‎ ‏هم كما هو مبين ولكنها يمكن أن تكون بأي ترتيب يسمح بتسخين الوقود والهواء كل على حدة إلى‎ ‏درجات حرارة أعلى درجات حرارة واشتعالهما الذاتي قبل تجمعهما واتحادهما في منطقة‎ ‏الاحتراق .وأيضا ؛ لا يتطلب الأمر استعمال وسيلة توليد حرارة منفصلة لكل أنبوبة تفاعل ؛ حيث‎ ‏يكفى توصيل حرارة كافية من وسيلة توليد حرارة واحدة أو أكثر بداخل الفرن لإجراء التفاعل‎ ‏الماص للحرارة . وبالإضافة إلى ذلك ؛ فإنه يمكن العمل على تدفق غازات الاحتراق من جهة ؛‎ ‏وغازات التفاعل الماص للحرارة من جهة أخرى ؛ معا في تيار واحد بدلا من التدفق كل منهما‎ . ‏عكس الآخر ؛ حسب الرغبة‎ ‏؛ يمكن أن يكون تيار مائع‎ JED ‏إجراء تغييرات أخرى .وعلى سبيل‎ Lad ‏ومن الممكن‎ ‏العملية على شكل أنواع عديدة مختلفة بما في ذلك الغازات والسوائل في حالة الغليان والسوائل‎ ‏العادية أو الردغات الملاطية المحتوية على مواد صلبة دقيقة . ويمكن أن يحدث أيضا تكثف غاز‎ ‏إلى سائل حسب الرغبة في المنطقة الأكثر برودة بالمفاعل . وبالإضافة إلى ذلك ؛ يمكن إجراء‎ ١ ‏تسخين مسبق للمفاعل البارد لبدء التشغيل كبديل بواسطة وسيلة أخرى بدلا من سخان بالمقاومة‎ ‏الكهربائية . وعلى سبيل المثال ؛ يمكن إضافة غازات احتراق ساخنة خلال فوهات إضافية في‎ ‏المفاعل ويجرى تدويرها خلال المنطقة المرغوبة . وأيضا ؛ يمكن استعمال أنواع عديدة مختلفة‎ ‏من العزل الحرارة داخل وعاء الضغط . وبالإضافة إلى لك ؛ يمكن أن تختلف أو تتغير درجة‎ ‏الحرارة القصوى لغازات الاحتراق داخل أنابيب الاحتراق بتجسيد الأنابيب الخزفية وخارج‎ - 7. ‏الأنابيب في تجسيد أنبوبة التفاعل المعدنية عن طريق تعديل تركيب الوقود ومعدلات تدفق الوقود‎ ‏والهواء . كما أن زيادة معدل تدفق الهواء تدريجيا أعلى من نسبة الاتحاد العنصري سوف يؤدى‎ ‏إلى الانخفاض التدريجي لدرجات الحرارة الموضعية القصوى . ويمكن أن تؤدى إضافات البخار‎ . ‏أيضا إلى الوقود إلى انخفاض درجات الحرارة القصوى‎ ‏وفى النهاية ؛ إذا كان الغاز التخليقى مرغوبا لتخليق أمونيا ؛ فإنه يمكن إضافة نسبة‎ Yo ‏ملائمة ) صغيرة في العادة ) من هواء مضغوط إلى الغاز الطبيعي والبخار ؛ بحيث أن الغاز‎

VAY

YH

‏وسوف‎ . (V iV) ‏إلى .ل في العادة‎ Ho ‏التخليقى الناتج سوف يحتوى على النسبة المرغوبة من‎ ‏تتفاعل إضافة الهواء هذه في طبقة الحفاز أثناء التسخين ؛ ولكنها سوف تكون منخفضة بدرجة‎ ‏وسوف يظل التفاعل‎ . ‏كافية لكيلا ينتج عنها ارتفاع موضعي شديد لدرجة الحرارة في الطبقة‎ ‏الأجمال ماصا للحرارة .ولا تحتاج هذه الطريقة لصنع غاز تخليق أمونيا إلى إضافة أي أكسجين‎ ‏إلى جانب ما ينتج من الهواء نفسه ؛ ويعتبر هذا توفيرا مرغوبا في التكلفة مقارنة ببعض العمليات‎ ٠ . ‏المنافسة التي تتطلب فصل أكسجين من الهواء‎ ‏وجميع هذه التغييرات يقصد بها أن تكون مشمولة ضمن نطاق هذا الاختراع ؛ والذي‎ . ‏يكون محدودا فقط بعناصر الحماية المرفقة‎

YAN

Claims (1)

1. ل ‎alc |‏ الحماية ‎-١ ١‏ عملية لإجراء تفاعل ماص للحرارة في جهاز تفاعل ماص للحرارة يتضمن وعاء ؛ وفى ¥ هذه العملية يتم تسخين مادة تفاعل ماصة للحرارة عن طريق تفاعل مطلق للحرارة لمادتين

   »© . مطلقتين للحرارة في مسار تدفق تفاعل مطلق للحرارة ولك لتحويل ‎sale‏ التفاعل الماصة للحرارة ؟ ‏ إلى ناتج ماص للحرارة وتتضمن : ° دفع مادة التفاعل الماصة للحرارة للتدفق خلال مجموعة من أنابيب التفاعل الماصسة > للحرارة حيث تمر مادة التفاعل الماصة للحرارة للتفاعل الماص للحرارة ؛ حيث تمتد أنابيب ّ » _ التفاعل الماصة للحرارة خلال غرفة التفاعل الماص للحرارة ؛ ‎A‏ إزالة ناتتج التفاعل الماص للحرارة من الوعاء المذكور بعد التدفق خلال أنابيب التفاعل ‎ald oq‏ للحرارة ؛ ‎٠ -‏ تغذية مواد التفاعل الماص للحرارة الأولى والثانية كل على حدة إلى مسار 585 تفاعل 4 ماص للحرارة للتفاعل داخل غرفة التفاعل الماص للحرارة المكورة حيث تتدفق نواتج التفاعل ‎١٠" |‏ المطلق للحرارة في اتجاه ممتد من طرف علوي إلى طرف سفلي من غرفة التفاعل المطلق ‏ . ‎١"‏ اللحرارة المذكورة وتتفاعل لتكوين نواتج تفاعل مطلق للحرارة ؛ ‎Vv‏ إزالة نواتج التفاعل المطلق للحرارة من الوعاء المذكور بعد المرور على امتداد مسار تدفق ‎yo‏ _التفاعل المطلق للحرارة المذكور ؛ والتي فيها : ى تتضمن خطوة التغذية المنفصلة المذكورة إمرار مواد التفاعل المطلق للحرارة الأولى ‎١٠‏ والثانية إلى الخارج على امتداد أنابيب التفاعل الماص للحرارة المذكورة خلال منطقة تسخين ‎Grae VA‏ داخل الوعاء المذكور حيث يتم انتقال الحرارة إلى مواد التفاعل المذكورة المطلقة للحرارة . ‎ge 14‏ ناتج التفاعل الماص للحرارة المذكور للتسخين المسبق لمواد التفاعل المطلقة للحرارة قبل ‎٠‏ الخلط والتفاعل ولتبريد ناتج التفاعل الماص للحرارة المذكور قبل الإزالة من الوعاء المذكور ؛ ‎YY‏ وحيث بالنسبة لكل من أنابيب التفاعل الماص للحرارة المذكورة ن يتم إمرار واحدة من مواد ‎Jeli YY‏ المطلقة للحرارة المذكورة خلال ممر حلقي متكون بين جزء سفلي من أنبوبة التفاعل ‎vy‏ المذكور إلى إحدى مواد التفاعل المطلقة للحرارة المذكورة لتسخينها قبل أن تختلط وتتفاعل مع ‎٠‏ ‎YE‏ مادة التفاعل الأخرى المطلقة للحرارة المذكورة ؛ وحيث بالنسبة لكل من ‎Galil‏ التفاعل الماص ‎YAN‏

   YA ‏للحرارة المذكورة ؛ يتم إمرار مادة التفاعل الأخرى المطلقة للحرارة المذكورة خلال ممر حلقي‎ Yo ‏متكون بين أنبوبة التغذية الأولى المذكورة وأنبوبة تغذية أخرى لنقل الحرارة من نَاتج التفاعل‎ YX ‏ض‎ ‏_الماص للحرارة المذكور إلى مواد التفاعل المطلقة للحرارة المذكورة لتسخينها قبل الخلط والتفاعل‎ YY ‏مع بعضها البعض ؛ حيث يتم تسخين مسبق لمواد التفاعل المذكورة المطلق للحرارة بحيث أنهما‎ YA ‏عندما تختلط معا في غرفة التفاعل المطلق للحرارة المذكورة فإن خليط مواد التفاعل المذكورة‎ > 4 . ‏المطلقة للحرارة يكون عند درجة حرارة الاشتعال أو أعلى‎ ©. ‏؛ حيث يتم تسخين كل من مواد التفاعل الأو لى‎ ١ ‏؟- عملية تفاعل ماص للحرارة وفقا للعنصر‎ ١ ‏والثانية المذكورة المطلقة للحرارة إلى درجة حرارة أعلى من درجة حرارة كافية للحفاظ على‎ . ‏ض © الاشتعال_الذاتي‎ ‏؛ حيث يستعمل حفاز تفاعل ماص للحرارة في‎ ١ ‏عملية تفاعل ماص للحرارة وفقا للعنصر‎ -* ١ . ‏ا ¥ أنابيب التفاعل الماص للحرارة المذكورة‎ ‏؛ حيث تكون المجموعة المذكورة من أنابيب‎ ١ ‏تفاعل ماصن للحرارة وفقا للعنصّر‎ dee -4 ١ . ‏التفاعل الماص للحرارة مستقيمة ومتوازية‎ " ‏تتدفق مادة التفاعل الماصة للحرارة وناتج‎ Cum ‏؛‎ ١ ‏ماص للحرارة وفقا للعنصر‎ Jeli ‏عملية‎ -# ١ ‏التفاعل الماص للحرارة عكس اتجاه تدفق مواد التفاعل المطلقة للحرارة ونواتج التفاعل المطلق‎ _ " . ‏للحرارة‎ ‏عملية تفاعل ماص للحرارة وفقا للعنصر © ؛ حي يكون الوعاء طوليا وحيث تتدفق مادة‎ -+١ ١ ‏التفاعل الماصة للحرارة وناتج التفاعل الماص للحرارة في اتجاه طولي أول وحيث تتدفق مواد‎ " ‏التفاعل المطلقة للحرارة ونواتج التفاعل المطلق للحرارة في اتجاه طولي ثان مضاد للاتجاه‎ _ © . ‏؛ . الطولي الأول المذكور‎ ‏؛ حيث يعمل التفاعل الماص للحرارة المذكور‎ ١ ‏عملية تفاعل ماص للحرارة وفقا للعنصر‎ -7 ١ ‏إلى درجة الحرارة القصوى في أنابيب التفاعل الماص للحرارة المذكورة وحيث تسخن مواد‎ ‏المذكورة المطلقة للحرارة عن طريق التبادل الحراري مع ناتج التفاعل الماص للحرارة‎ deliv ‏ض‎ ‏درجة مئوية تحت درجة الحرارة القصوى في أنابيب التفاعل‎ Yoo ‏.إلى درجة حرارة لا تقل عن‎ > . ‏_الماص للحرارة المذكورة قبل أن تختلط وتتفاعل تفاعلا مطلقا للحرارة‎ ٠ ‏؛ تتضمن ؛ فيما يتعلق بكل من أنابيب التفاعل‎ ١ ‏عملية تفاعل ماص للحرارة وفقا للعنصر‎ =A) ‏ا‎ |ّ

   ‎v‏ المذكورة ؛ خطوة دفع نواتج التفاعل المطلق للحرارة الخارجة من غرفة التفاعل المطلق للحوارة ‎v‏ المذكورة إلى التدفق حول وعلى امتداد الجزء العلوي من أنبوبة التفاعل الماص للحرارة :؛ المذكورة بسرعة أعلى من سرعة نواتج التفاعل المطلق للحرارة خلال غرفة التفاعل المطلق م للحرارة المذكورة لتنشيط ‎JE‏ الحرارة من نواتج التفاعل المطلق للحرارة المذكورة إلى الأجزاء > العلوية المذكورة من أنيوبة التفاعل الماص للحرارة المذتكورة لتسخين مادة التفاعل الماصسة ‎٠“‏ للحرارة المتدفقة خلال الجزء العلوي المذكور من أنبوبة التفاعل الماصض للحرارة المذكورة . ‎١‏ 4- عملية تفاعل ماص للحرارة وفقا للعنصر ‎A‏ ؛ حيث ؛ ‎Lad‏ يتعلق بكل من أنابيب التفاعل ¥ الماص للحرارة المذكورة ؛ تتضمن خطوة الدفع المذكورة ؛ إمرار نواتج التفاعل المطلق للحرارة ‎٠‏ ‏»خلال ممر حلقي يحيط بالجزء العلوي المذكور من أنبوبة التفاعل الماص للحرارة المذكورة . ‎-٠١ y‏ عملية تفاعل ماص للحرارة وفقا للعنصر ‎١‏ ؛ ‎Cua‏ تكون النسبة بين طول كل أنبوبة ‎Y‏ بتفاعل ماص للحرارة وقطرها الداخلي ‎٠ ٠‏ إلى ‎٠٠١‏ .

   ‎YAN