SU971462A1 - Блок теплообменной аппаратуры конвертора метана - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к технологии производства аммиака и метанЬла путем паровой конверсии природного газа (метана).

Данные процессы осуществл ют в блоке теплообменной аппаратуры (БТА) конвертора метана.

Известны блоки теплообменной аппаратуры конвертора метана, содержащие футерованный огнеупорным кирпичом газоход , в котором последовательно по ходу газообразного теплоносител  установлены подогреватель парогазовой смеси, парогенерирующие поверхности нагрева и подогреватель воды 1.

В данном устройстве в качестве теплоносител  служат дымовые газы, получаемые при сжигании природного газа. : Это приводит к большому удельному расходу природного газа на конечный продукт . Кроме того, вследствие низкой теплоотдачи со стороны теплоносител  расходуетс  большое количество дорогосто щей спе цстали.

Указанные недостатки устранены в БТА, использующих тепло .каких-либо технологических процессов, например конвертированных газов, или  дерных реакций. Тепло передаетс  от высокотемпературного парового теплоносител  что резко интенсифицирует теплопередачу и, кроме того, снижает удельные расходы природного газа.

Известен блок теплообменной аппа10 ратуры конвертора метана, содержащий вертикальный цилиндрический силовой корпус с патрубками дл  отвода и подвода газообразного теплоносител , последний из которых подсоединен к ниж5 ней части обечайки, установленной в корпусе с образованием кольцевого зазора , и размещенные внутри обечайки подогреватель парогазовой смеси и парогенерирующие поверхности нагрева,

20 над которыми установлен подогреватель воды 2.

Claims (2)

1. В известном устройстве гор чий теплоноситель проходит через теплообменные поверхности и охлажденный по коль цевому зазору поступает в газодувку или на выход. Во всех Теплообменных поверхност х в том числе и подогревател  воды, организуетс  противоточное движение сред Это приводит к повышению температурного напора и, следовательно, к снижению металлоемкости. Однако дл  организации противотомного движени  воды последнюю в данной конструкции приходитс  подавать сверху вниз, что значительно снижает надежность устройства вследствие возникновени  гидравлической и температурной развертки по трубам подогревател  и гидравлических ударов из-за частичного парообразовани . Парогенерирующие поверхности при этом могут работать только в так называемом пр моточном режиме, который ме-20 нее надежен, чем режимы с естественной или принудительной циркул цией, но требует более высокого качества исходной воды и исключает возможность регулировани  температуры теплоносител  на выходе из БТА путем изменени  расхода воды, так как при этом измен ютс  параметры генерируемого пара. При выполнении подогревател  воды с подводом последней снизу вверх исключаютс  перечисленные недостатки. При этом увеличиваетс  теплообменна  поверхность подогревател  воды вследствие малого температурного напора между теплоносителем и водой на выходе из него. Это обусловлено тем, что вода в подогревателе нагреваетс  до температуры, равной или близкой температуре кипени , котора  дл  давлени  100-1 45-кгс/см составл ет 309 . При таких услови х охладить теплоноситель ниже указанных температур невозможно, поэтому в гор чем участке контура тепло недоиспользуетс  и, кро ме того, здесь по технологии требуетс  более низкотемпературный теплоноситель . Кроме того, подача недостаточ но охлажденного теплоносител  в газодувку снижает ее напор и прочностные характеристики. Таким образом, известное устройство недостаточно надежно и экономично. В предлагаемом устройстве обечайка снабжена крышкой, к которой подсоединены Газоходы, сообщающиес  верхними открытыми концами с верхней частью дополнительной обечайки, в которой размещен подогреватель воды, а между корпусом и дополнительной обечайкой установлена поперечна  кольцева  перегородка . Газоходы расположены в кольцевом зазоре с двух противоположных сторон дополнительной обечайки. Кроме того, верхние концы газоходов загнуты вниз. На чертеже изображен продольный разрез устройства, Блок теплообменной аппаратуры конвертора метана содержит вертикальный цилиндрический силовой корпус 1 с патрубками 2 и 3 соответственно дл  отвода и подвода газообразного теплоносител . Патрубок 3 дл  подвода теплоносител  подсоединен к нижней части камеры k, установленной в корпусе 1 с образованием кольцевого зазора 5Внутри камеры k размещены последовательно по ходу теплоносител  подогреватель парогазовой смеси 6 и парогенерирующие поверхности нагрева 7, над которыми в дополнительной обенайке 8 установлен подогреватель воды 9- Камера k снабжена крышкой 10, к которой подсоединены газоходы 11, сообщающиес  верхними открытыми концами 12с верхней частью дополнительной обемайки 8. В кольцевом зазоре 5 между корпусом 1 и дополнительной обечайкой 8 установлена поперечна  кольцева  перегородка 13. Газоходы 11 расположены в кольцевом зазоре 5 с двух противоположных сторон дополнительной обечайки В и их верхние концы 12 могут быть загнуты вниз. В нижней части корпуса 1 размещена газодувка Т, нагнетательные окна 15 которой подсоединены к патрубку 2 дл  отвода теплоносител . Подогреватель парогазовой смеси 6, парогенерирующие поверхности нагрева 7 и подогреватель воды 9 могут быть выполнены из трубчатых змеевиков, подключенных соответственно к входным коллекторам 19, 20 и 21. Корпус 1 изнутри , а камеры t снаружи покрыты теплоизол цией 22. Корпус 1 снабжен лазами 23 и фланцевым разъемом 2k. Блок теплообменной аппаратуры конвертора метана работает следующим образом . Высокотемпературный газообразный теплоноситель по патрубку 3 поступает в камеру А, последовательно снизу вверх проходит через подогреватель парогазовой смеси, Парогенерирующие поверхности нагрева 7 и далее по газоходам 11 поступает в верхнюю часть дополнительной обечайки 8 проходит через подогреватель воды 9, выходит в пространство между дополнительной обечайкой 8 и камерой k над крышкой 10, откуда поступает в кольцевой зазор 5, по которому направл етс  в газодувку . Газодувкой Н теплоноситель через нагнетательные окна 15 и патрубок 2 дл  отвода выводитс  из блока. Пере- току теплоносител  из верхней части корпуса 1 нижнюю, мину  подогреватель воды 9, преп тствует перегородка 13. Вода из подогревател  9 поступает в барабан-сепаратор (на чертеже не показан ) , откуда - в парогенерирующие поверхности нагрева 7- В парогенерирующих поверхност х нагрева 7 происходит парообразование и нагрев отсепарированного от воды пара. Перегретый пар смешиваетс  с природным газом и в виде смеси поступает в подогреватель 6, откуда направл етс  в конвертор метана. Регулировка температуры теплоносител  перед газодувкой Ц может осуществл тьс  расходом воды через подогреватель 9. Часть воды байпасируетс  мимо подогревател  9. при этом уменьшаетс  температура воды на выходе или увеличиваетс  длина теплообменных труб подогревател  9, где температура воды соответствует температуре насыщени . При этом происходит изменение темпе .ратурного напора и измен етс  количество теплаj переданное теплоносителем воде. Таким образом, в данном устройстве на наиболее холодном участке теплоносител  обеспечиваетс  противоточное движение , что позвол ет максимально использовать температурный потенциал теплоносител , снизить до оптимальных пределов его температуру перед газодувкой lA и в кольцевом зазоре 5, а также позвол ет осуществл ть регулирование этой температуры. Это приводит к повышению экономичнорти вследствие уменьшени  поверхнбс ти подогревател  воды 9, работы газодувки k в оптимальном режиме, максимального использовани  температурного потенциала теплоносител  и к повышению надежности вследствие уменьшени  перегрева газодувки И и стенок корпуса 1. Технико-экономический эффект от внедрени  блока теплообменной аппаратуры конвертора метана мощностью 13бОт/сутаммиака за счет экономии природного газа и спецстали ориентировочно составит 285 тыс. руб. в год. Формула изобретени  1.Блок теплообменной аппаратуры конвертора метана, содержащий вертикальный цилиндрический силовой корпус с патрубками дл  отвода и подвода газообразного теплоносител , внутри которого соосно размещены камера с установленными внутри нее последовательно по высоте подогревателем парогазовой смеси и парогенератором, и укрепленный над ней подогреватель воды, отличающийс  тем, что, с целью -повышени  эко :1омичности и надежности, блок снабжен установленной концентрично подогревателю воды обечайкой и закрепленной на ней снаружи кольцевой перегородкой, а камера - крышкой с газоходами, верхние концы которых расположены над подогревателем воды. 2.Блок по п. 1,отличающий с   тем, что газоходы расположены в кольцевом зазоре с двух проти воположных сторон дополнительной обечайки . 3.Блок по пп. 1 и 2, о т л и ч аю щ и и с   тем, что верхние концы газоходов загнуты вниз. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Вакк Э. Г. и др. Каталитическа  конверси  углеводородов в трубчатых печах. М. , Хими , 1973, с. 29-3..
2. 2.Патент США № +029055, кл. 122/ /32, 1977.