Устройство для конверсии природного газа

Устройство для конверсии природного газа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к промышленной теплоэнергетике и может быть использовано в нагревательных печах, теплосиловых аппаратах, энерготехнологических и огнетехнических установках. Цель изобретения - повышение эффективности и надежности. В реакционных трубах устройства для конверсии природного газа устанавливаются кольцевые вставки из катализатора с внутренним диаметром 0,5-0,9 и шагом 0,5-1,0 от внутреннего диаметра трубы. Толщина вставок зависит от катализатора и составляет @ 5-6 мм. Установка кольцевых вставок способствует разрушению пограничного слоя и турбулизации течения, т.е. интенсифицирует процессы переноса и теплообмена в реакционных трубах, а также конверсию метана в смеси. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gi> F 27 D 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4253603/31-02 (22) 31.03.87 (46) 30.08.89. Бюл Ьъ 32 (7 1) Институт технической теплофизики AH УССР (72) В.Г,Носач, В.Е.Филипчук, В,В.Дидковский и В.И.Бут (53) 621.785.06(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1016660, кл. F 27 D 17/00, 1979. (54) УСТРОЙСТВО /Я1Я КОНВЕРСИИ ПРИРОДНОГО ГАЗА (57) Изобретение относится к промышленной теплоэнергетике и может быть использовано в нагревательных печах, теплосиловых аппаратах, энерготехноИзобретение относится к промышленной теплоэнергетике и может быть использовано в нагревательных печах, теплосиловых аппаратах, энерготехнологических и огнетехнических установках.

Цель изобретения — повышение эффективности и надежности.

На чертеже показано устройство для конверсии природного газа.

Устройство содержит трубную доску 1, реакционную трубу 2, кольцевую вставку 3 из катализатора.

Устройство для конверсии природного газа работает следующим образом.

Продукты сгорания омывашт реакционные трубы 2, закрепленные в трубной доске 1, и нагревают их. Внутри реакционных труб установлены вставки из катализатора 3. Конвертируемая смесь

„„SU „„1504479 А 1 логических и огнетехнических установках. Цель изобретения — повышение эффективности и надежности. В реакционных трабах устройства для конверсии природного газа устанавливаются кольцевые вставки из катализатора с внут.— ренним диаметром 0,5-0,9 и шагом

0,5-1,0 от внутреннего диаметра трубы. Толщина вставок зависит от катализатора и составляет 5-6 мм. Установка кольцевых вставок способствует разрушению пограничного слоя и турбулизации течения, т.е. интенсифицирует процессы переноса и теплообмена в реакционных трубах, а также конверсию метана в смеси. 1 ил. газов, протекая внутри реакционных труб, нагревается от стенок трубы и их вставок.

Увеличение внутреннего диаметра каталитических вставок (более 0,9 внутреннего диаметра) как увеличение шага (более 1,0 диаметра) уменьшает наружную поверхность катализатора, а значит уменьыает эффективность и надежность устройства. Уменьыение внутреннего диаметра каталитических вставок менее 0,5 диаметра приводит к уменьшению гидравлического диаметра канала, т.е. увеличению гидравлических потерь, ослаблении турбулизирующего эффекта, вследствие проскока потока в центральной части реакционной трубы. Уменьшению эффективности и надежности устройства способствует также уменьшение ыага расположения

3 150447 вставок менее 0 5 диаметра, вследствие образования между вставками застойных эон и уменьшения турбулентного обмена потоком между центральной зоной и областью, расположенной между вставками.

Шаг расположения каталитических вставок и их высота обеспечивают интенсификацию теплообмена при уже незначительном увеличении гидравлических потерь по сравнению с теплообменом и гидравлическими потерями в гладкой трубе.

Эффективность устройства для кон- 15 версии природного газа определяется полнотой проведения процесса конверсии, т.е. минимальным количеством остаточного метана в смеси. Термодина» мическим условием достижения доста- 20 точно высокой полноты процесса конверсии является обеспечение необходимого уровня температуры как реагирующей смеси, так и самого катализатора.

Толщина каталитической вставки эа- 25 висит от типа применяемого катализатора. Глубина активно работающего каталитического слоя современных катализаторов не превьппает 2,5-3 мм, Так как боковые поверхности кольце- 30 вых вставок активно омываются газовым потоком с обеих сторон, то очевидно предположить, что толщина кольцевых каталитических вставок не должна превышать удвоенной глубины актив- 35 но работающего каталитического слоя, т.е ° 5-6 мм. Установка каталитических вставок большей толщины повлечет за собой не эффективное использование массы катализатора. Уменьшение тол- 40 щины каталитических вставок ниже 36 мм нецелесообразно из условий механической прочности вставки и из-эа снижения эффективности устройства, определяемой полнотой проведения про-45 цесса конверсии.

Устройство для конверсии природного газа обеспечивает значительную турбулизацию потока конвертируемой смеси при течении внутри реакционных труб, способствует хорошему прогреву всего объема каталитической вставки, повышает интенсивность процессов переноса и диффузии реагирующих веществ теплоотдачи на внутренней стороне. реакционной трубы, поскольку исключается существенное нарастание пограничного слоя. Таким образом, уменьшается воэможность перегрева стенок реакционных труб, а также выравнивается температура смеси по сечению.

Турбулизация потока конвертируемой смеси интенсифицирует подвод реагентов и отвод продуктов реакции от поверхности катализатора. В результате эффективность устройства для конверсии природного газа увеличивается в

1,5-1,8 раза при существенном в 22,5 раза снижении гидравлических потерь на прокачку конвертируемой смеси по сравнению с известным устройством.

Б предложенном устройстве снижается возможность уменьшения температуры катализатора до температуры выпадения углерода (сажи) и, таким образом, увеличивается надежность работы устройства в целом.

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для конверсии природного газа, содержащее установленные в газоходе перпендикулярно ему обогреваемые продуктами сгорания реакционные трубы с размещенным в них катализатором, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения эффективности и надежности, катализатор выполнен в виде кольцевых вставок с внутренним диаметром, равным

0,5 — 0,9 внутреннего диаметра трубы, причем кольцевые вставки устанавливаются внутри трубы с шагом, равным 0,25 — 1,0 внутреннего диаметра трубы.

1504479

Вход коиВергдируекой сапеги

Прод лора

Составитель Т.Наумова

Редактор М,Келемеш Техред М.Ходанич Корректор B,KàáàiòèH

Закаэ 523S/40 Тираж 531 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Проиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Укгород, ул. Гагарина, t01