SU1016660A1 - Рекуператор дл паровой конверсии природного газа - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к устройствам дл  регенерации тепла отход щих газов и может Ьыть использовано в цел х экономии топлива дл  проведени  паровой каталитической конверсии природного газа, сжигаемого в высокотемпературных огнетехнимеских установ ках, наприимер в печах при температуре отход щих газов не ниже 1000°С.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  известный двухступенчатый рекуперато|3 дл  паровой конверсии природного газа, установленный в газоходе и содержащий обогреваемые продуктами сгорани  реакционные трубы с катализатором, размещенным внутри труб. Реакци  конверсии природного газа проходит на поверхности катализатора за счет тепла продуктов сгорани  топлива (l 3Недостатками известной конструкции рекуператора  вл ютс  низка  эффективность и надежность аппарата, обусловленна  произвольным; расположением катализатора внутри труб.

Эффективность рекуператора конверсии природного газа определ етс  полнотой проведени  процесса конверсии (степенью конверсии) с минимальным количеством остаточного метана. Термодинамическим .условием достижени  д достаточно высокой степени конверсии  вл етс  обеспечение необходимого уровн  температуры реагирующей смеси на всей поверхности катализатора. 1рин тое в прототипе и широко используемое в промышленности расположение катализатора в виде произвольной засыпки гранул во внутреннюю полость реакционной трубы не обеспечивает соблюдени  этого услови . Из-за, падени  температуры в слое гранул катализатора от стенки к оси трубы снижаетс  обща  степень конверсии , что ограничивает промышленно дос тигаемый уровень объемной нагрузки на катализатор (производительности ) величиной 17iiO-2000 MV4 природного газа на 1 м объемного катализатора (ч) , что значительно ниже максимальной активности катализатора . Низка  степень использовани   катализаторов в услови х слоевой засыпки обусловливает и большой перерасход катализатора, а соответственно ,- неоправданное повышение стоимости рекуператора.

Кроме того, недостатком слоевой засыпки катализатора  вл етс  св занна  со снижением температуры в слое повышенна  веро тность выпадени  углерода на катализаторе, ведущего к его дезактивации и разрушению , а соответственно,- к снижению надежности аппарата. Поэтому в промышленных агрегатах, например в труб.чатых печах , процесс конверсии, ведетс  с избытком пара, значительно превышающим термодинамически необходимый, что обусловливает перерасход дорогосто щего пара на процесс.

Цель изобретени  - повышение эффективности и надежности рекуператора .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в рекуператоре дл  паровой конверсии природного газа, установленном в газоходе и содержащем обогреваемые продуктами сгорани  реакционные трубы с катализатором, размещенным внутри труб, катализатор укреплен в трубе коаксиально ей и с зазором относительно внутренней- поверхности трубы, при этом отношение наружного диаметра катализатора к внутреннему диаметру трубы равно 0,,96.

Рекуператор обеспечивает прохождение конвертируемой парогазовой смеси в узком кольцевом канале между внутренней стенкой обогреваемой снаружи трубы и наружной поверхностью катализатора и исключает возможность общего и локального снижени  температуры в поперечном сечении реакционного объема внутри труб, а со. ответственно, и св занных с этим общего снижени  степени конверсии и выпадени  углерода на катализаторе, ведущего к его дезактивации и разрушению .

Одновременно отпадает-необходимость ведени  процесса с большим избытком вод ного пара и соотношение пар-газ может быть снижено с 3:1 кг/м газа до термодинамического минимального I, кг/м , т.е. более, чем в 2 раза.

Чем меньше величина кольцевого зазора между катализатором и стенкой т.е., чем больше соотношение диаметро катализатора и трубы, тем меньше необходимое врем  пребывани  смеси в ркуператоре .дл  достижени  требуемой степени конверсии и, соответственно, тем выше производительность рекуператора по природному гэзу при прочих равных услови х. при уровне промышленно освоенной объемной нагрузки на катализаторы кон версии природного газа, составл ющей 1750-2000 т , при соотношении диаметров около 0,9 может быть достигнута объемна  нагрузка по природному газу, вдвое превышающа  современный уровень. При практи ческой реализации экспе .риментальных данных в промышленных ус лови х с учетом их абсолютной погрешности , составл ющей ±0,06, область оптимального соотношени  диаметров на ходитс  в интервале 0,,96. На чертеже изображена схема предлагаемого рекуператора. Рекуператор включает расположенные в газоходе 1 обогреваемые продуктами сгорани  топлива реакционные трубы 2, закрепленные на распределительном . . коллекторе 3 дл  подвода парогазовой смеси. Реакционные трубы состо т из наружных обогреваемых труб Ц из стали 20Х23Н18 диаметром 70х и расположенных коаксиально внутри них опускных труб 5 наружным диаметром 32 мм.На опускных трубах Ь коаксиально внутренней поверхности наружных труб закреплен катализатор 6, наружный диаметр которого составл ет -55 мм, а соотношение диаметров катализатора и трубы соответственно - 0,887. Парогазова  смесь из коллектора 3 по опускным трубам 5 поступает в зону конверсии, образованную кольцевым .;каналом 7 чежду. внутренней поверхностью трубы и наружной поверхностью никелевого катализатора 6. В кольцевом канале 7 по мере перемещени  парогазовой .смеси происходит эндотермическа  реакци  паровой конверсии природного газа на никелевом катализаторе за счет тепла продуктов сгорани  топлива, передаваемого через стенку обогреваемой тру- . бы . Образующийс  конвертированный газ по перепускному патрубку 8 отводитс  в коллектор 9, откуда поступает в горелки печи. Годовой. экономический эффект от внедрени  изо етени  на 10 печах с расходом природного газа 580 составит {без учета снижени  расхода катализатора, снижени  капзатрат на изготовление и сокращени  аварийных простоев) ,98-1,)х7,ОхО;6 х580хЙОООх10 22Ь,2 тыс. ру5./год.

Claims (1)

1. РЕКУПЕРАТОР ДЛЯ ПАРОВОЙ КОНВЕРСИИ ПРИРОДНОГО ГАЗА, установленный в газоходе и содержащий обогреваемые продуктами сгорания реакционные трубы с катализатором, размещенным енут!ри труб, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности рекуператора, катализатор укреплен в трубе коаксиально ей и с зазором относительно внутренней поверхности трубы , при этом отношение наружного диаметра катализатора к внутреннему диаметру трубы равно 0,84-0,96.

   9ЮГ^,ЯГП5·⁰

   05 ОЭ О >

   1016660 '