SU701376A1 - Ядерно-химическа установка - Google Patents

Abstract

1. ЯДЕРНО-ХИМИЧЕСКАЯ УСТА- . НОВКА-для осуществления высокотемпературных технологических процес- , сов, например, в производстве синтетического аммиака, состоящая из высокотемпературного ядерного реактора, например, с графитовьм замедлителем, технологических агрегатов,; например, конвертора метана и подо-' гревателя парогазовой смеси, и технических средств для транспорта и i передачи 'высокотемпературного тепла из активной зоны к технологическим • агрегатам, отличаю щ'аяся^ тем, что, с целью повышения надежности работы установки путем сниже" ния давления в корпусе установки и теплотранспортных коммуникациях, технологические агрегаты размещены в общем с активной зоной, например, кйльцевом, метсшлическом корпусе .установки и выполнены в виде отдель ных секторных объемов, содержащих технологические каналы и отделенных от активной зоны радиационной защи- .той, причем теплоноситель выполнен, например, в вида подвижных кольцевых стенок, сложенных из графитовых блоков, технологические каналы для конверсии метана и подогрева парога' зовой смеси выполнены вертикальными, например, типа ""труба в трубе" с заглушенным нижним концом, в кол; цевом зазоре между наружной и внут- реиней трубами каждого канала для-Конверсии метана размещен катализа' тор, выполненный, например, в виде засыпки колец Рашига из AlgO^, содержащих N i, технологические каналы в секторных объемах расположены между вращающимися цилиндрическими стенками, закреплены в крышке корпуг са установки, и каждый соединен двумя трубками, соответственно, с подводящим и отводящим групповыми коллекторами, : выполненными в виде труб, изогнутых по дуге в горизонтальной

Description

причем группы технологических каналов одного назначени  расположены внутри общего секторного объема с

чередованием в радиальном направлеНИИ поотношению к цилиндрическим стенкам твердого теплоносител .

Изобретение относитс  к области атомной техники и может быть. исполЬ зовано при осуществлении высокотемпературного технологического процесса паровой каталитической конвер сии метана, например, дл  производства синтетического аммиака и метанола .

Известно конструктивное выполнение  дерно-химической установки, включающей высокотемпературный газоохлаждаемый реактор и технологические агрегаты.

Недостатком такого решени   вл етс  снижение надежности установки вследствие сложности лередачи тепла из активной зоны высокотемпературного реактора в рабочий объем технологических агрегатов.

Целью насто щего изобретени   вл етс  повышение надежности работы установки путем снижени  давлени  в корпусе установки и теплотранспорных коммуникаци х.

Указанна  цель достигаетс  тем, что технологические агрегаты размещены в общем с активной зоной, например , кольцевом, металлическом корпусе установки и выполнены в виде отдельных секторных объемов, содержащих технологические каналы и отделенных от активной зоны радиационной защитой, причем теплоноситель выполнен, например, в виде подвижных кольцевых стенок, сложенных из графитных блоков, технологически каналы, дл  конверсии метана и подогрева парогазовой смеси выполнены вертикальными, например, типа труб в трубе с заглушенным нижним концо в кольцевом зазоре между наружной и внутренней трубами каждого канала дл  конверсии метана размещен катализатор , выполненный, например, в виде засыпки колец Рашига из АВзОт,, содержащих N i, технологические каналы в секторных объемах, расположенные между вращающимис  цилиндрическими стенками, закреплены в крышке корпуса установки, и каждый соедине двум  трубками, соответственно,, с подвод щим и отвод щим групповыми коллекторами, выполненными в виде труб, изогнутых по дуге в горизонтаной .плоскости и установленных над крышкой корпуса установки, над вращающимис  кольцевыми стенками твердого теплоносител .

Внутри корпуса установки размещены дсэполнительные секторные объемы содержащие технологические каналы дл  генерации и перегрева пара, выполненные по типу труба в трубе с заглушенньм нижним концом, которые расположены между вращающимис  цилиндрическими стенками, закреплены в крышке корпуса и каждый соедине двум  трубками соответственно с подвод щим и отвод щим групповыми коллекторами , выполненными в виде труб, изогнутых по дуге в горизонтальной плоскости и установленных над крышкой корпуса установки, над кольцевыми вращающимис  стенками твердого теплоносител .

Причем секторные объемы, содержащие группы технологических каналов одного назначени , размещены последовательно в направлении движени  цилиндрических стенок твердого теплоносител , а технологические каналы всех назначений могут быть размещены в общем секторном объеме, причем группы каналов одного назначени  могут быть расположены внутри общего секторного объема с чередованием в радиальном направлении по отношению к цилиндрическим стенкам твердого теплоносител .

На фиг, 1 показана предлагаема  установка (поперечный разрез А-А на фиг. 3); на фиг. 2 - то же, вид в плане; на фиг, 3 - продольный вертикальный разрез  дерно-химической установки (конструктивна  схема) на фиг, 4 - продольный вертикальный разрез по каналу, в котором осуществл етс  парова  каталитическа  конверси  метана (разрез Б-Б на фиг. 2) на фиг. 5 - продольный вертикальный разрез по каналу, в котором осуществл етс  либо подогрев парогазовой смеси, либо производство технологического пара (разрез В-В на фиг. 2); на фиг. б и 7 - варианты схем предлагаемой  дерно-химической установки дл  конве эсии метана в производстве синтетического аммиака и метанола а также основные параметры технологических потоков и рабочих сред.

Ядерно-химическа  установка дл  осуществлени  процесса паровой ката|литической конверсии метана состоит

из герметичного корпуса 1 и расположенных в нем: активной зоны 2 с графитовым отражателем и радиационной защитой, теплообменных каналов 3 в виде труб с внутренним отводом кон вертированногр газа, выполненных по типу труба в трубе с заглушенным концом дл  проведени  процесса паровой каталитической конверсии метана, в зазоре между наружной и внутренней трубами каналов 3 помещен катализатор дл  ускорени  процесса конверсии каналов 4 в виде двухходовых труб по типу труба в трубе с заглушенным концом дл  нагрева парогазовой смеси; каналов 5 и б дл  производства технологического пара (5 - испарительные , 6 - перегревательные), ситемы передачи тепла от активной зоны к зоне охлаждени , выполненной из концентрических графитовых стенок 7, вращак дихс  между соответствующими дугообразными секци ми активной зоны и зоны охлазэдени . Первым по направлению вращени  цилиндрических стенок твердого теплоносител  расположен сектор 8 с перегревательными каналами б, за ним сектор 9 с испарительными каналами 5, следующий сектор 10 с каналами 4 дл  нагрева парогазовой смеси и сектор 11 с каналами 3 дл  проведени  процесса паровой каталитической конверсии ме .тана.

Все теплообменные каналы св заны подвод щими 12 и отвод щими 13 трубками с соответствунадими групповыми коллекторами (каналы б сектора 8 св заны с подвод щими коллекторами . 14 и 15 и отвод щими 16 и 17, каналы 5 сектора 9 св заны с подвод щими коллекторами 18 и 19 и отвод щими 20 и 21, каналы 4 сектора 10 св заны с подвод щими коллекторами 22 и 23 и отвод щими 24 и 25; каналы 3 сектора 11 св заны с подвод щими 26 и 27 и отвод щими 28 и 29, выполненными в виде труб, изогнутых по дуге в горизонтальной плоскости и установленных над крышкой 30  дерно-химической установки между концентричными р дами каналов. Установка снабжена исполнительными механизмами СУЗ 31. В каналы 3 насыпан катализатор 32, например, в виде колец Рашига из Содержащих никель. Очищенный от серы природный газ по патрубку 33 поступает в установку на смешение с паром в смесителе 34.

Возможно (фиг. 6) включение  дерно-химической установки только в высокотемпературной части производства синтетического аммиака - в первой ступени конверсии метана дл  обогрева реакционных труб (реактор 35 и конвертор 36 метана). Это позвол ет сохранить неизменными больш5ю часть оборудовани  всего производства. ОД

нако при этом вытесн етс  незначительна  дол  природного газ (около 20% от общей потребности производjCTBa ). ; Другой вариант схемы включени 

5 (фиг. 7) позвол ет практически полностью отказатьс  от использовани  npHpojjHoro газа в качестве топлива в производстве синтетического аммиака и содержит реактор 35, барабан10 сепаратор 36, конвертор метана 37, пароперегреватель 38, парогенератор 39, смеситель 40 и подогреватель парогазовой смеси 41. Тепло, необходимое дл  проведени  паровой конверсии метана, дл  подогрева исход ной парогазовой смеси, а также генерации и перегрева пара, используемого дл  привода компрессоров, и дл  технологических целей, подводитQ с  от высокотемпературной  дернохимической установки. Ниже рассматриваетс  работа схемы именно такой  дерно-химической,установки.

Ядерно-химическа  установка ра-; .

ботает следующим образом.

При движении графитовых стенок 7 твердого теплоносител  в активной зоне 2 происходит нагрев твердого теплоносител  до температуры 11001400с за счет внутреннего тепловыделени  в топливе. Необходимо отметить , что графит цилиндрических стенок 7 твердого теплоносител  при прохождении через активную зону 2 служит одновременно замедлителем.

5 Нагретый теплоноситель продолжает свое движение вдоль р дов теплообменных (теплоиспользующих) каналов, где происходит его постепенное охлаждение до температуры 1000-1300с,

0 передача тепла при этом осуществл етс  в основном лучистым теплообменом . Теплоноситель проходит сектор 8, в каналах б которого происходит перегрев насыщенного пара, поступающегго в каналы через трубки 12, из подвод щих коллекторов 14 и 15, св занных с барабаном-сепаратором (на конcтpyктив ыx схемах не показан) ос новного производства.

I . - с

Q : . Вьщача пара дл  технологических нужд осуществл етс  через трубки 13 ;в отвод щие коллекторы 16 и 17. Далее теплоноситель проходит сектор 9, в каналах.5 которого генерируетс 

с .насыщенный пар, питательна  вода

поступает в каналы через трубки 12, из коллекторов 18. и 19, также св занных с барабаном-сепаратором, а насыщенный пар отводитс  трубками 13 в коллекторы 20 и 21, св занные

0 с барабаном-сепаратором основного производства. Следующим по ходу движени  теплоносител  расположен сек;тор 10, в каналах 4 которого осуществл етс  нагрев парогазовой смеси,

5 I поступающей по трубкам 12 из коллек

торов 22 И 23, св занных со смесителем 34 пара и газа, а нагрета  парогазова  смесь отводитс  через 13 в коллекторы 24 и 25, св зайные с коллекторами 26 и 27 сектора 11/ последнего по ходу движени  твердого теплоносител , в каналах 3 которого осуществл етс  процесс паровой конверсии метана, парогазова  смесь поступает в каналы 3 через трубки 12 в межтрубное простарнство, заполненное катализатором 32, а конвертированный газ отводитс  по внутренней трубе через трубки 13 в сборНЕзе коллектора 28 и 29, св занные со второй ступенью конверсии метана. Охлажденный теплоноситель 7, пройд  все сектора, вновь направл етс  в активную зону, и цикл нагрев-охлаждение повтор етс ;f

Такое выполнение позвол ет повысить надежность установки за счет улучшени  условий работы технологического и теплотранспортного оборудовани  установки.

28

/2 -

30

S-Bno6tDHumo

yi

fPut,f

JfOHffpmupotemmft/ 950С

Из no9otpftomeffit паровозом CMfcu

Iput.S