патенты / 15167

689762-- = "/"; . , . . , . . , . , , . .



. :
:
УведомлениеЭтот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным, точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте машинного перевода.
РћРџРРЎРђРќРР• РЗОБРЕТЕНРРЇ GB689762A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦРР¤РРљРђР¦РРЇ -Дата подачи заявления Рё завершения подачи - Уточнение: август. 21, 1951. : . 21, 1951. Заявление подано РІ Соединенных Штатах Америки РІ августе. 23, 1950. . 23, 1950. Полная спецификация опубликована: 1 апреля 1953 Рі. : 1, 1953. Рндекс РїСЂРё приемке: -Класс 55(), D2(::). :- 55(), D2(::). ПОЛНАЯ СПЕЦРР¤РРљРђР¦РРЇ. . Процесс Рё устройство для производства газа, богатого РІРѕРґРѕСЂРѕРґРѕРј Рё оксидами углерода, главным образом угарным газом. . РњС‹, компания & ., расположенная РїРѕ адресу: 1401 , , , , , корпорация, учрежденная РІ соответствии СЃ законодательством штата Делавэр, Соединенные Штаты Америки, настоящим заявляем РѕР± изобретении, РІ отношении которого РјС‹ молимся, чтобы нам был предоставлен патент Рё метод, СЃ помощью которого РѕРЅ должен быть выполнен, чтобы РѕРЅ был РїРѕРґСЂРѕР±РЅРѕ описан РІ следующем заявлении: , & . 1401 , , , , , , , , , , - Настоящее изобретение относится Рє производству газа, богатого РІРѕРґРѕСЂРѕРґРѕРј Рё оксидами углерода, главным образом РјРѕРЅРѕРѕРєСЃРёРґРѕРј углерода. , . Более конкретно, РѕРЅРѕ относится Рє циклическому процессу, включающему реакцию между углеводородом РІ газообразном состоянии Рё паром, известную как риформинг, для производства газа, который особенно пригоден после соответствующего обогащения углеводородным газом для распространения РІ качестве горючий газ РІ РіРѕСЂРѕРґСЃРєРёС… газопроводах Рё может быть взаимозаменяем СЃ имеющимися РІ настоящее время промышленными газами, распространяемыми РІ РіРѕСЂРѕРґСЃРєРёС… газопроводах. , - , , , , , . Рзобретение также относится Рє РЅРѕРІРѕРјСѓ устройству, РІ котором может быть осуществлен описанный процесс. . До СЃРёС… РїРѕСЂ риформинг углеводородов осуществлялся РїРѕ большей части путем пропускания РёС… через коксовый РѕРіРѕРЅСЊ, предпочтительно СЃ примесью технологического пара. Таким образом РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ термическое крекинг СЃ образованием РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° Рё углерода. Однако небольшая часть углерода, содержащегося РІ углеводороде, или совсем РЅРµ превращается РІ нее непосредственно РІ РѕРєРёСЃСЊ углерода РІ паровой фазе, хотя некоторая часть осажденного углерода может быть преобразована РІ РѕРєРёСЃСЊ углерода Рё РІРѕРґРѕСЂРѕРґ РІ результате реакции пара СЃ горением горячего РєРѕРєСЃР°. кровать. Однако обычно углерод, отложившийся РІ слое топлива, расходуется РїСЂРё тушении пожара. РЎ РґСЂСѓРіРѕР№ стороны, углерод, который выделяется СЃ газом, засоряет газопроводы Рё конденсационные аппараты Рё должен очищаться РѕС‚ газа распылением РІРѕРґС‹ [Цена 2/8] или осаждаться СЃ помощью электричества, что требует значительных дополнительных затрат. Более того, такой углерод, очевидно, теряется РІ процессе производства газа. , , . , . -, , , . , , . , [ 2/8] , . , - . Рзвестно, что углеводороды РІ газообразном состоянии 50 РјРѕРіСѓС‚ вступать РІ реакцию СЃ водяным паром СЃ выделением РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° Рё РІ то же время СЃ образованием РјРѕРЅРѕРѕРєСЃРёРґР° углерода Р·Р° счет соединения углерода углеводородного газа СЃ кислородом пара Рё выделения дополнительного РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° 55 РёР· использовали пар Рё катализаторы, позволяющие реакции протекать РїСЂРё температуре ниже температуры, РїСЂРё которой РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ термический крекинг, чтобы избежать образования углерода РІ качестве конечного продукта. 60 Оборудование, используемое РґРѕ СЃРёС… РїРѕСЂ для каталитической конверсии углеводородов паром, очень РґРѕСЂРѕРіРѕ. Р’ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј РѕРЅ состоит РёР· трубок или реторт РёР· высоколегированного металла, заполненных каталитическим материалом, нагреваемых снаружи РІ печи 65. Углеводородный газ Рё пар непрерывно пропускаются через каталитический материал СЃ образованием РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°, РјРѕРЅРѕРѕРєСЃРёРґР° углерода Рё небольших количеств РґРёРѕРєСЃРёРґР° углерода. Процесс, проводимый РЅР° таком оборудовании, имеет определенные недостатки. 50 , 55 , , . 60 . 65 . , , . 70 . Таким образом, температура катализатора поддерживается Р·Р° счет передачи тепла РёР· печи через трубы для подачи тепла образования газообразного продукта Рё его СЏРІРЅРѕРіРѕ тепла. Проводимость каталитического материала РІ РІРёРґРµ дискретных частиц невелика, поэтому металлические трубки или реторты, если катализатор выдерживается РїСЂРё высокой температуре, например, РѕС‚ 1600В° РґРѕ 1800В°, должны работать. РїСЂРё температуре, которая РЅРµ намного ниже максимальной безопасной температуры трубок РёР· наиболее стойких металлических сплавов Рё обязательно выше температуры реакции катализатора. РљСЂРѕРјРµ того, поскольку проводимость 85 РѕС‚ частицы Рє частице катализатора плохая, температура катализатора СЂСЏРґРѕРј СЃРѕ стенкой трубки или реторты выше, чем РІ центре, что РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє неравномерности температуры РїРѕ трубке или реторте. РљСЂРѕРјРµ того, РЅРµ 90 689 762 в„– 19668151. , , 75 . , , ,, 1600'.-1800'., 80 . , 85 , , - - . , 90 689,762 . 19668151. Только трубки РёР· высоколегированного металла 6S9.762 являются РґРѕСЂРѕРіРёРјРё Рё требуют значительных затрат РЅР° техническое обслуживание, РЅРѕ большое количество трубок требует множества соединений клапанов Рё расходомеров, что, РІ СЃРІРѕСЋ очередь, увеличивает затраты РЅР° установку. 6S9.762 : . РР·-Р·Р° этих трудностей, присущих непрерывной системе риформинга СЃ внешним нагревом, были предложены различные циклические процессы. РћРґРёРЅ РёР· таких процессов включал использование слоя катализатора, который поочередно продувался горючими газами для сохранения тепла РІ катализаторе СЃ последующим пропусканием через слой углеводорода Рё пара для осуществления конверсии. Однако РІ этом методе, чтобы избежать разрушения слоя катализатора РёР·-Р·Р° чрезмерных температур сгорания, количество тепла, запасаемого РІ слое катализатора, было ограничено, РІ результате чего поступающий более холодный пар Рё углеводородный газ РІ сочетании СЃ высокими потребностями РІ тепле сама РїРѕ себе реакция риформинга быстро охладила катализатор РґРѕ температуры ниже температуры реакции Рё вызвала широкие быстрые колебания температуры. РљСЂРѕРјРµ того, поскольку тепло, необходимое для доведения реагентов РґРѕ температуры реакции Рё для результирующей эндотермической реакции, обеспечивалось Р·Р° счет тепла, накопленного РІ слое катализатора, требовались чрезмерно большие количества катализатора, очень РґРѕСЂРѕРіРѕРіРѕ продукта, чтобы обеспечить достаточное накопление тепла. , , , 10suggested. . , , , , - . , , , , . РљСЂРѕРјРµ того, РІРѕ РјРЅРѕРіРёС… РёР· этих предшествующих циклических процессов РЅР° катализаторе откладывалось относительно большое количество углерода Рё РґСЂСѓРіРёС… горючих материалов, что снижало его активность Рё закупоривало газовые каналы через слой катализатора. , , depos35ited . Недавнее существенное усовершенствование циклических каталитических процессов получения газа, богатого РІРѕРґРѕСЂРѕРґРѕРј Рё оксидами углерода, главным образом РјРѕРЅРѕРѕРєСЃРёРґРѕРј углерода, описано РІ заявке в„– 7588/50 (668978), РІ соответствии СЃ которым РІ РѕРґРЅРѕР№ части цикла используется топливо. сгорают РІ камере сгорания, Рё горячие продукты сгорания РїСЂРѕС…РѕРґСЏС‚ через Р·РѕРЅСѓ, содержащую теплоаккумулирующий материал, Р° затем через Р·РѕРЅСѓ катализатора, чтобы хранить РІ ней тепло Рё подавать тепло, необходимое для процесса. Р’ РґСЂСѓРіРѕР№ части цикла реагирующий углеводородный газ, смешанный СЃ паром Рё, РІ предпочтительном варианте, СЃ РІРѕР·РґСѓС…РѕРј, проводится сначала через Р·РѕРЅСѓ, содержащую теплоаккумулирующий материал, которая служит Р·РѕРЅРѕР№ предварительного нагрева, для предварительного нагрева смеси, Р° затем через Р·РѕРЅСѓ, содержащую катализатор, РІ котором протекает реакция, СЃ образованием чистого газа, РІ котором РІРѕРґРѕСЂРѕРґ реагирующего углеводорода высвобождается, Р° его углерод объединяется СЃ кислородом пара (Рё РІРѕР·РґСѓС…Р°, если РІРѕР·РґСѓС… используется) СЃ образованием РѕРєСЃРёРґР° углерода Рё РґРёРѕРєСЃРёРґР° углерода. , , . 7588/50 (668,978), , . , , , , , , , - , ( ) . РџРѕ этой процедуре, прежде чем реагенты Р±СѓРґСѓС‚ приведены РІ контакт СЃ катализатором, РёС… смешивают Рё равномерно предварительно нагревают РІ Р·РѕРЅРµ предварительного нагрева, содержащей теплоаккумулирующий материал, который, РІ СЃРІРѕСЋ очередь, нагревается Р·Р° счет РїСЂСЏРјРѕРіРѕ контакта СЃ дымовыми газами РЅР° участке цикла, аккумулирующем тепло. РџСЂРё распространении РІ качестве РіРѕСЂРѕРґСЃРєРѕРіРѕ газа, если такое использование желательно, газ 70, полученный РІРѕ время части цикла риформинга, будет смешан СЃ заранее определенной частью обычно газообразного углеводорода, чтобы обеспечить желаемую теплоту сгорания. Этот процесс преодолевает РјРЅРѕРіРёРµ недостатки процедур предшествующего СѓСЂРѕРІРЅСЏ техники. , . , , , 70 . 75 . Однако существует несколько ограничений вышеописанного процесса. Как указано выше, входная часть Р·РѕРЅС‹ хранения тепла 80 примыкает Рє Р·РѕРЅРµ горения, так что горящее топливо посредством излучения Рё РїСЂСЏРјРѕРіРѕ контакта придает чрезвычайно высокие температуры первой части Р·РѕРЅС‹ предварительного нагрева. Тем РЅРµ менее, поскольку поступающие углеводороды 85, пар Рё РІРѕР·РґСѓС…, если РѕРЅРё используются, используемые РІРѕ время этапа реформинга цикла, контактируют СЃ этой частью теплоаккумулирующего материала, существует опасность термического крекинга начальных частей углеводорода 90 СЃ вредным образованием углерод. , , - . , 80 , , . , 85 , , , , 90 . Эта опасность накладывает ограничение РЅР° мощность горения, допустимую РІ Р·РѕРЅРµ горения, однако РёР·-Р·Р° охлаждающего эффекта этих поступающих материалов РЅР° ту же самую часть 95 Р·РѕРЅС‹ аккумулирования тепла, Р° также общих требований процесса Рє теплу, это желательно РЅРµ иметь такого ограничения. Неизбежным следствием этого ограничения является трудность РёР·-Р·Р° неправильного воспламенения топлива РІ течение 100 стадий нагрева, поскольку охлаждающий эффект поступающих реагентов снижает температуру Р·РѕРЅС‹ горения Рё начальной части Р·РѕРЅС‹ аккумулирования тепла РґРѕ СѓСЂРѕРІРЅСЏ ниже температуры воспламенения. Таким образом, 105 возникает проблема поддержания достаточной температуры РІ Р·РѕРЅРµ катализатора, одновременно ограничивая температуру РІ конце стадии нагрева, чтобы обеспечить рабочие температуры, которые РЅРµ колеблются РЅРё настолько высоко, чтобы вызвать 110 термическое растрескивание, РЅРё настолько РЅРёР·РєРёРµ, чтобы предотвратить нормальное воспламенение топлива или для тушения горящего топлива, если РѕРЅРѕ уже воспламенилось. Колебания температуры поверхности РЅР° РІС…РѕРґРµ РІ Р·РѕРЅСѓ подогрева также вызывают растрескивание кирпичной кладки Рё опорных СЃРІРѕРґРѕРІ. , 95 , , . 100 - . 105 , 110 . 115 . Другая проблема заключается РІ поддержании катализатора РІ состоянии высокой активности. Рменно металл (никель Рё С‚.Рї., как обсуждается более РїРѕРґСЂРѕР±РЅРѕ ниже) 120 РІ его элементарном состоянии, РЅР° который РІ первую очередь полагаются РІ катализе, тем РЅРµ менее, РІРѕ время части цикла, связанной СЃ накоплением тепла, существует сильная тенденция Рє превратиться РІ его РѕРєСЃРёРґ, который является относительно плохим катализатором. 125 Это особенно верно, РєРѕРіРґР° используется избыток РІРѕР·РґСѓС…Р°, что может быть желательно, для обеспечения полного сгорания РІ течение периода нагрева. РљСЂРѕРјРµ того, если катализатору оставить бездействующим, РѕРЅ может постепенно вернуться РІ РѕРєСЃРёРґРЅСѓСЋ форму. Хотя можно ожидать, что реформируемый углеводород сам РїРѕ себе может действовать как восстановитель, возвращая РѕРєСЃРёРґ РІ металлическую форму, обнаружено, что РѕРЅРё являются плохими Рё неохотными восстановителями, поэтому восстановительное действие незначительно, РєРѕРіРґР° реагенты сначала попадают РІ слой катализатора. . . (, , ) 120 , - , . 125 - - . , , 130 689,762 . , . Эта проблема признается РІ упомянутой заявке в„– 7588/50 (668978) Рё указывается, что РІ определенных обстоятельствах, РєРѕРіРґР° продукты сгорания, образующиеся РІРѕ время нагревательной части цикла, являются продуктами неполного или частичного сгорания топлива, С‚.Рµ. Поскольку эти продукты частичного сгорания смешиваются СЃ продуктами стадии риформинга для изменения определенных характеристик, РѕРЅРё, РїСЂРѕС…РѕРґСЏ через слой катализатора РІРѕ время нагревательной части цикла, имеют тенденцию поддерживать катализатор РІ пониженном состоянии. Однако даже продукты неполного сгорания РЅРµ являются чрезвычайно активными восстановителями, Рё поскольку эффективность сгорания РЅРёР·РєР° РїСЂРё использовании только частичного сгорания, часто желательно использовать полное сгорание РІРѕ время стадии нагрева, даже РґРѕ такой степени, чтобы присутствовал избыток РІРѕР·РґСѓС…Р°. . 7588/50 (668,978), , , , - . , , , , . Настоящий СЃРїРѕСЃРѕР±, РїРѕРјРёРјРѕ устранения вышеупомянутых трудностей Рё ограничений, обеспечивает РґСЂСѓРіРёРµ усовершенствования, среди которых рекуперация СЏРІРЅРѕРіРѕ тепла РёР· нагревательных газов Рё горячего газообразного продукта Рё регенеративное использование этого тепла для предварительного нагрева поступающих реагентов; Рё выравнивание циклических колебаний температуры РІРѕ всей системе. , , , ; . РћСЃРЅРѕРІРЅРѕР№ целью настоящего изобретения является создание циклического процесса каталитического преобразования углеводородов РІ газообразном состоянии Рё РІРѕРґСЏРЅРѕРіРѕ пара РІ газ, богатый РІРѕРґРѕСЂРѕРґРѕРј Рё оксидами углерода, главным образом - РјРѕРЅРѕРѕРєСЃРёРґРѕРј углерода, пригодный РІ качестве компонента горючего газа. Рё который, среди прочего, может служить источником газа для распределения РІ РіРѕСЂРѕРґСЃРєРёС… газопроводах, что представляет СЃРѕР±РѕР№ улучшение РїРѕ сравнению СЃ нынешними методами реформирования. , - , , , , . Еще РѕРґРЅРѕР№ целью является создание циклического процесса каталитического производства газа описанного типа, РїСЂРё котором исключается опасность термического крекинга углеводородного реагента РґРѕ его контакта СЃ катализатором риформинга. . Другой целью является создание циклического каталитического процесса описанного типа, РІ котором нет никаких процедурных ограничений РЅР° энергию сгорания, используемую РЅР° этапах аккумулирования тепла. - . Другая цель состоит РІ том, чтобы обеспечить циклический каталитический процесс описанного типа, РІ котором исключается опасность неправильного воспламенения топлива РІРѕ время этапов нагрева РёР·-Р·Р° охлаждения посредством контакта СЃ реагентами процесса РІ сочетании СЃ ограничениями, налагаемыми РЅР° энергию горения РІРѕ время этапов нагрева. . - . Другой целью является создание СЃРїРѕСЃРѕР±Р° описанного типа, РІ котором колебания температуры уменьшаются Рё, таким образом, устраняется растрескивание огнеупорного материала РІ камере сгорания Рё зонах аккумулирования тепла. 70 . Еще РѕРґРЅРѕР№ целью является создание циклического каталитического процесса описанного типа, РІ котором СЏРІРЅРѕРµ тепло, остающееся РІ нагревающих газах Рё горячих продуктовых газах, рекуперируется 75 Рё используется для предварительного нагрева реагентов РІРѕ время стадий риформинга. 75 . Другие цели, включая создание РЅРѕРІРѕРіРѕ устройства для осуществления настоящего СЃРїРѕСЃРѕР±Р°, станут очевидными РёР· рассмотрения следующего описания Рё формулы изобретения. , , 80 . Усовершенствованный циклический процесс настоящего изобретения включает РІ РѕРґРЅРѕР№ части цикла сжигание жидкого топлива РІ камере сгорания 85 Рё пропускание полученных горячих продуктов сгорания параллельно через РґРІР° ограниченных пути, каждый РёР· которых включает последовательно: Р·РѕРЅСѓ тугоплавкого теплоаккумулирующего материала, Р·РѕРЅСѓ катализатора Рё вторую Р·РѕРЅСѓ 90 тугоплавкого теплоаккумулирующего материала, сохраняющую РІ себе тепло; РІ РґСЂСѓРіРѕР№ части цикла пропускают углеводород РІ газообразном состоянии Рё пар, Р° РІ предпочтительном варианте РІРѕР·РґСѓС…, последовательно, через каждый РёР· указанных путей РІ РѕРґРЅРѕРј направлении, извлекая образующийся газ, богатый РІРѕРґРѕСЂРѕРґРѕРј Рё оксидами углерода, главным образом РјРѕРЅРѕРѕРєСЃРёРґ углерода; Рё РІ еще РѕРґРЅРѕР№ части цикла последовательно пропускают углеводород РІ газообразном состоянии Рё пар, Р° предпочтительно 100 также РІРѕР·РґСѓС…, через каждый РёР· указанных путей РІ направлении, противоположном первому указанному РїСЂРѕС…РѕРґСѓ, Рё извлекают полученный газ, богатый РІРѕРґРѕСЂРѕРґРѕРј. Рё РѕРєСЃРёРґС‹ углерода, главным образом РѕРєРёСЃСЊ углерода. 105 Работу настоящего изобретения можно более СЏСЃРЅРѕ понять РёР· рассмотрения прилагаемых чертежей, РЅР° которых. , , 85 , , , , , , 90 , ; , , , , 95 , , ; , 100 , , , , . 105 . . РќР° фиг. 1 схематически показано устройство, РІ котором может быть осуществлен СЃРїРѕСЃРѕР± настоящего изобретения; Рё РЅР° фиг.2 схематически показана другая форма устройства, РІ котором может быть осуществлен настоящий процесс. 1 110 ; 2 . РќР° СЂРёСЃСѓРЅРєРµ 1 цифрой 1 представлена камера сгорания 115 СЃ огнеупорной футеровкой. 2 Рё 3 представляют соответственно камеры СЃ огнеупорной футеровкой. 1, 1 - 115 . 2 3 , , - . Камеры 2 Рё 3 находятся РІ проточном сообщении РґСЂСѓРі СЃ РґСЂСѓРіРѕРј Рё СЃ камерой сгорания 1 Сѓ СЃРІРѕРёС… оснований Рё каждая содержит 120 первую Р·РѕРЅСѓ аккумулирования тепла, 4 Рё 5 соответственно, поддерживаемую шамотными арками 6 Рё 7 соответственно; Р·РѕРЅСѓ катализатора 8 Рё 9 соответственно, поддерживаемую арками 10 Рё 11 соответственно; Рё вторую Р·РѕРЅСѓ аккумулирования тепла 125, 12 Рё 13 соответственно, поддерживаемую арками 14 Рё 15 соответственно. Р—РѕРЅС‹ аккумулирования тепла состоят РёР· теплоаккумулирующих огнеупорных тел, таких как огнеупорный РєРёСЂРїРёС‡, расположенных РІ знакомой шахматной схеме, как показано, или РёР· 130 689 762 случайно расположенных РєСѓСЃРєРѕРІ огнеупорного материала, или РёР· комбинации того Рё РґСЂСѓРіРѕРіРѕ. 2 3 - , 1, , 120 , 4 5, , 6 7, ; , 8 9, , 10 11, ; 125 , 12 13, , 14 15 . - , 130 689,762 , . Цифры 31 Рё 32 представляют соответственно средства подачи РІРѕР·РґСѓС…Р° Рё жидкого топлива для сжигания для нагрева устройства, Р° 16 Рё 17 представляют СЃРѕР±РѕР№, соответственно, дымовые клапаны, через которые отходящие отопительные газы РјРѕРіСѓС‚ быть выпущены РІ атмосферу или РІ котлы-утилизаторы ( РЅРµ показано) РґРѕ выброса РІ атмосферу. Р’С…РѕРґС‹ для углеводородного реагента Рё пара для прохождения РІРѕ время риформинга РІРЅРёР· через камеру 2 Рё вверх через камеру 3 показаны позициями 18 Рё 20 соответственно. Аналогично, РІС…РѕРґС‹ для углеводородного реагента Рё пара для прохождения РІРЅРёР· через камеру 3 Рё вверх через камеру 2 показаны позициями 19 Рё 21 соответственно. Р’ соответствии СЃ предпочтительным вариантом реализации изобретения РІРѕ время процессов реформинга также используется РІРѕР·РґСѓС…, Рё РІС…РѕРґС‹ для РІРѕР·РґСѓС…Р° РІ каждую камеру РІ зависимости РѕС‚ направления потока показаны позициями 22 Рё 23 соответственно. Как будет более РїРѕРґСЂРѕР±РЅРѕ описано ниже, часть технологического пара может быть введена РІ камеру сгорания 1, Рё это средство подачи показано позицией 24. 31 32 , 16 17 , , , ( ) 10being . 2 3 18 20, . , 3 2 19 21, . , , 22 23, . , 1, 24. Каждый РёР· трубопроводов, подающих различные материалы, снабжен подходящим клапаном, как показано РЅР° СЂРёСЃСѓРЅРєРµ, для регулирования потока материалов. , , . 26 представляет СЃРѕР±РѕР№ трубопровод, РїРѕ которому продуктовый газ покидает камеру 2 для прохождения РІ хранилище через трубопровод 28, промывочную камеру 29 Рё трубопровод 30. Аналогично, позиция 27 представляет СЃРѕР±РѕР№ трубопровод, РїРѕ которому полученный газ покидает камеру 3 для хранения, Р° также РїСЂРѕС…РѕРґРёС‚ через трубопровод 28, промывочную камеру 29 Рё трубопровод 30. 26 2 28, 29, 30. , 27 3 , 28, 29, 30. Трехходовой клапан 25 регулирует подачу газов РїРѕ трубопроводам 26 Рё 28 соответственно РІ промывочную РєРѕСЂРѕР±РєСѓ 29. Р’ соответствии СЃ известной газовой практикой, полученный газ может проходить через котел-утилизатор (РЅРµ показан), прежде чем попасть РІ промывочную камеру. Хотя показана общая моечная камера, следует понимать, что это РЅРµ критично Рё каждая камера может иметь СЃРІРѕСЋ собственную систему возврата продукта. - 25 26 28, , 29. , ( ) . , - . Как указано, операция является циклической, Рё процесс включает сначала период нагрева или аккумулирования тепла (или РїСЂРѕРґСѓРІРєРё), РІ течение которого РІРѕР·РґСѓС… Рё жидкое топливо вводятся через конденсатор. , , ( ) -. секции 31 Рё 32 соответственно, горение РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ РІ камере сгорания 1. Горячие продукты сгорания разделяются Рё часть РїСЂРѕС…РѕРґРёС‚ через камеру 2, Р° часть – через камеру 3. Р’Рѕ время этого параллельного потока горячие продукты сгорания РїСЂРѕС…РѕРґСЏС‚ сначала через первые Р·РѕРЅС‹ аккумулирования тепла 4 Рё 5 соответственно, сохраняя РІ РЅРёС… тепло, затем через Р·РѕРЅС‹ катализатора 8 Рё 9 соответственно, аккумулируя РІ РЅРёС… тепло, затем через вторые Р·РѕРЅС‹ аккумулирования тепла 12 Рё 13. , соответственно, сохраняя там тепло, Р° затем выбрасывая его РІ атмосферу через дымовые клапаны 16 Рё 17 соответственно. После нагрева установки РґРѕ температуры реакции подачу топлива Рё РІРѕР·РґСѓС…Р° прекращают, задвижки дымовой трубы 16 Рё 17 закрываются Рё углеводородный реагент Рё пар, Р° желательно Рё РІРѕР·РґСѓС…, последовательно пропускают РїРѕ РѕР±РѕРёРј путям сначала РІ РѕРґРЅРѕРј направлении. , Р° затем, СЃ промежуточным периодом нагрева или без него, РІ РґСЂСѓРіРѕРј направлении. Для иллюстрации реагенты Р±СѓРґСѓС‚ проходить слева направо, Р° затем справа 75. 31 32, , 1. 2 3. , , 4 5, , , 8 9, , , 12 13, , , 16 17, . , , 16 17 , , , ' , , , . , 75. оставить без промежуточного периода аккумулирования тепла, хотя следует понимать, что дополнительный период нагрева может быть вставлен между первым циклом производства газа Рё вторым циклом обратного производства газа. Таким образом, если предположить, что установка достигла температуры реакции РІ результате вышеописанного этапа нагрева, Р° клапаны дымовой трубы закрыты, соединения 18 Рё 20 открываются, пропуская углеводородный реагент Рё пар РІ камеру 2. Р’ то же время трехходовой клапан регулируется так, чтобы обеспечить возможность потока жидкости РёР· трубопровода 27 РІ трубопровод 28 Рё систему рекуперации газа. РџСЂРё желании Рё РІ соответствии СЃ предпочтительным вариантом осуществления технологический РІРѕР·РґСѓС… может быть подан через отверстие 22, открывающееся РїРѕРґ углом 9o. Различные газообразные материалы сначала РїСЂРѕС…РѕРґСЏС‚ через вторую Р·РѕРЅСѓ аккумулирования тепла (12) камеры 2, предварительно нагреваясь; затем через Р·РѕРЅСѓ катализатора 8, РіРґРµ часть газообразных реагентов становится 95. - - . - , , 18 20 2. 85 , - 27 28 . , , 9o 22. (12) 2, ; 8 95. преобразуется РІ РІРѕРґРѕСЂРѕРґ Рё РѕРєРёСЃСЊ углерода; затем через первую Р·РѕРЅСѓ аккумулирования тепла 4 камеры 2 Рё через первую Р·РѕРЅСѓ аккумулирования тепла 5 камеры 3, РіРґРµ газообразные реагенты дополнительно нагреваются; затем через каталитическую Р·РѕРЅСѓ 9 100, РіРґРµ РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ полное реформирование, Рё образующийся РІ результате газообразный РїСЂРѕРґСѓРєС‚, богатый РІРѕРґРѕСЂРѕРґРѕРј Рё РјРѕРЅРѕРѕРєСЃРёРґРѕРј углерода, РїСЂРѕС…РѕРґРёС‚ через вторую Р·РѕРЅСѓ аккумулирования тепла (13) камеры 3, РіРґРµ часть ощутимого тепла 105, удерживаемого газами, отдается РґРѕ огнеупорные материалы. Продуктовый газ затем подается РІ хранилище РїРѕ трубопроводам 27 Рё 28, промывочной камере 29 Рё трубопроводу 30. ; 4 2 5 3, ; 100 9 , (13) 3 105 . 27 28, 29, 30. Соединения 18, 20 Рё 22, если использовался технологический РІРѕР·РґСѓС… 110, затем отключаются, Р° соединения 19 Рё 21 открываются для подачи углеводородного реагента Рё технологического пара РІ камеру 3. Р’ то же время трехходовой клапан 25 регулируется так, чтобы обеспечить возможность потока жидкости 115 через трубопровод 26 РІ трубопровод 28 Рё систему регенерации продуктового газа. Если используется РІРѕР·РґСѓС…, его можно впустить через соединение 23. Газообразные материалы последовательно РїСЂРѕС…РѕРґСЏС‚ через Р·РѕРЅСѓ аккумулирования тепла 13, Р·РѕРЅСѓ аккумулирования тепла 13, Р·РѕРЅСѓ аккумулирования тепла 9, Р·РѕРЅСѓ аккумулирования тепла 5, Р·РѕРЅСѓ аккумулирования тепла 4, Р·РѕРЅСѓ аккумулирования тепла 8 Рё Р·РѕРЅСѓ аккумулирования тепла 12; Рё, как описано РІ СЃРІСЏР·Рё СЃ первым описанным РїСЂРѕС…РѕРґРѕРј слева направо, реагенты смешиваются, предварительно нагреваются, частично реформируются, далее нагреваются Рё полностью реформируются РІ этом РїРѕСЂСЏРґРєРµ, образующийся газ, богатый РІРѕРґРѕСЂРѕРґРѕРј Рё РѕРєРёСЃСЊСЋ углерода, дает поднимать СЏРІРЅРѕРµ тепло РІ Р·РѕРЅСѓ аккумулирования тепла 12. Продуктовый газ отводится [J0 покидает камеру 43 для прохождения РІ хранилище РїРѕ трубопроводу 68, промывочной камере 69 Рё трубопроводу 70. Трехходовой клапан 65 регулирует подачу газов РїРѕ трубопроводам 66 Рё 67 соответственно РІ промывочную РєРѕСЂРѕР±РєСѓ 69. 18 20, 22 110 , , 19 21 3. , - 25 115 26 28 - . , 23. , , 13, 120 9, 5, 4, 8, 12; , - , , - id5 , , , , 12. - [J0 43 68, 69, 70. - 65 66 67, , 69. Как указано РІ СЃРІСЏР·Рё СЃ фиг.1, полученный газ может проходить через котел-утилизатор (РЅРµ показан) РґРѕ того, как достигнет промывочной камеры РІ соответствии СЃ известной газовой практикой. Также будет понятно, что вместо общей системы, показанной РЅР° чертеже, РјРѕРіСѓС‚ использоваться отдельные системы 75 извлечения продукта. 1, ' ( ) . 75 , . Аппарат, показанный РЅР° СЂРёСЃСѓРЅРєРµ 2, может быть СѓРґРѕР±РЅРѕ изготовлен РёР· обычного карбюраторного водогазового агрегата. Например, камера сгорания 41 может представлять СЃРѕР±РѕР№ генератор обычной водогазовой установки СЃ соответствующей модификацией, что очевидно, если предполагается использовать жидкое топливо. Камера 42 может представлять СЃРѕР±РѕР№ РєРѕСЂРїСѓСЃ карбюратора, увеличенный РїРѕ высоте РґРѕ высоты 85 РєРѕСЂРїСѓСЃР° пароперегревателя, который может использоваться РІ качестве камеры 43. Благодаря установке Р·РѕРЅ аккумулирования тепла Рё Р·РѕРЅ катализатора, Р° также перестановке Рё добавлению некоторых жидкостных соединений, как СЏСЃРЅРѕ РёР· чертежа, удлиненный карбюратор 90 Рё пароперегреватель водогазовой установки РјРѕРіСѓС‚ быть преобразованы РІ аппараты, пригодные для практики изобретение. 2 . , 80 41 , , . 42 85 43. , , , 90 . Работа устройства, показанного РЅР° СЂРёСЃСѓРЅРєРµ 2, как указано, аналогична работе устройства 95, показанного РЅР° СЂРёСЃСѓРЅРєРµ 1. Процесс является циклическим Рё включает сначала стадию нагрева, РІРѕ время которой РІРѕР·РґСѓС… Рё жидкое топливо вводятся через соединения 71 Рё 72 соответственно, РїСЂРё этом сгорание РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ РІ камере сгорания 100 41. Образующиеся горячие продукты сгорания отводятся РґРІСѓРјСЏ потоками, проходящими параллельно Рё одновременно через камеры 42 Рё 43. Р’Рѕ время этого параллельного потока горячие газы сгорания РїСЂРѕС…РѕРґСЏС‚ 105 сначала через первые Р·РѕРЅС‹ аккумулирования тепла 44 Рё 45 соответственно, сохраняя РІ РЅРёС… тепло; затем через каталитические Р·РѕРЅС‹ 48 Рё 49 соответственно, сохраняя там тепло; Рё оттуда РІ атмосферу через дымовые клапаны 56 Рё 110 57 соответственно. После нагрева установки РґРѕ температуры реакции подачу топлива Рё РІРѕР·РґСѓС…Р° прекращают, задвижки 56 Рё 57 закрывают Рё через РѕР±Рµ камеры последовательно пропускают углеводород РІ газообразном состоянии Рё пар, Р° предпочтительно еще Рё РІРѕР·РґСѓС…. сначала РІ РѕРґРЅРѕРј направлении, Р° затем СЃ промежуточным периодом нагрева или без него РІ РґСЂСѓРіРѕРј направлении. 2, , , 95 1. 71 72, , 100 41. 42 43. , . 105 44 45, , ; 48 49, , ; 56 110 57, . , , 56 57 , , , 115 , , , , . Поскольку фиг. 1 была описана СЃ точки зрения процесса получения газа РІ РѕРґРЅРѕРј направлении 120, Р·Р° которым следовал цикл получения газа РІ противоположном или обратном направлении, без промежуточного периода нагрева между РЅРёРјРё, фиг. 2 будет описана РІ СЃРІСЏР·Рё СЃ такая процедура, РЅРѕ РІ которой период нагрева 125 вставлен между РґРІСѓРјСЏ циклами получения газа. 1 - 120 - , , , , 2 125 - . Таким образом, РІ начале первого цикла производства газа РІ цикле углеводородный реагент Рё пар подаются, например, через соединения 59 Рё 61 соответственно РЅР° 130 РІ хранилище РїРѕ трубопроводам 26 Рё 28, промывочной камере 29, Рё трубопровод 30. Затем цикл повторяется путем повторного нагрева устройства, как описано, СЃ последующими РґРІСѓРјСЏ циклами производства газа, сначала РІ РѕРґРЅРѕРј направлении, затем РІ обратном направлении. , - , , , , 59 61, , 130 26 28, 29, 30. - , . Фигура 2 иллюстрирует РґСЂСѓРіРѕР№ вариант устройства, РІ котором может быть реализован настоящий процесс. Устройство, изображенное РЅР° СЂРёСЃСѓРЅРєРµ 2, аналогично устройству, изображенному РЅР° СЂРёСЃСѓРЅРєРµ 1, Р·Р° исключением того, что РЅР° СЂРёСЃСѓРЅРєРµ 2 камера сгорания предшествует РґРІСѓРј реакционным камерам, тогда как РЅР° СЂРёСЃСѓРЅРєРµ 1 камера сгорания расположена между РґРІСѓРјСЏ реакционными камерами. Однако процесс РІ РѕР±РѕРёС… случаях РѕРґРёРЅ Рё тот же. РќР° СЂРёСЃСѓРЅРєРµ 2 цифрой 41 обозначена камера сгорания огнеупорной линии. 42 Рё 43 соответственно представляют СЃРѕР±РѕР№ реакционные камеры СЃ огнеупорной футеровкой. 2 . 2 1, 2 , 1 . , , . 2, 41 - . 42 43 , - . Камеры 42 Рё 43 находятся РІ проточном сообщении РІ СЃРІРѕРёС… основаниях РґСЂСѓРі СЃ РґСЂСѓРіРѕРј Рё СЃ камерой сгорания. Каждая РёР· реакционных камер содержит первую Р·РѕРЅСѓ аккумулирования тепла 44 Рё 45 соответственно, поддерживаемую арками РёР· огнеупорного кирпича 46 Рё 47 соответственно; Р·РѕРЅСѓ катализатора 48 Рё 49 соответственно, поддерживаемую арками 50f Рё 51 РёР· огнеупорного кирпича соответственно; Рё вторую Р·РѕРЅСѓ аккумулирования тепла 52 Рё 53 соответственно, поддерживаемую арками 54 Рё 55 РёР· огнеупорного кирпича соответственно. Р—РѕРЅС‹ аккумулирования тепла аналогичны описанным СЃРѕ ссылкой РЅР° СЂРёСЃСѓРЅРѕРє 1. 42 43 - . , 44 45, , 46 47, ; 48 49, , 50f 51, ; 52 53, , 54 55, . 1. Цифры 71 Рё 72 обозначают соответственно средства подачи РІРѕР·РґСѓС…Р° Рё жидкого топлива для сжигания для нагрева устройства, Р° 56 Рё 57 обозначают соответственно дымовые клапаны, через которые отходящие отопительные газы РјРѕРіСѓС‚ быть сброшены РІ атмосферу или РІ котлы-утилизаторы ( РЅРµ показано) перед выбросом РІ атмосферу. Р’С…РѕРґС‹ для углеводородного реагента Рё пара для прохождения РІРѕ время риформинга РІРЅРёР· через камеру 42 Рё вверх через камеру 43 показаны позициями 58 Рё 60 соответственно. Аналогично, РІС…РѕРґС‹ для углеводородного реагента Рё пара для прохождения РІРЅРёР· через камеру 43 Рё вверх через камеру 42 показаны позициями 59 Рё 61 соответственно. Как указано, РІ соответствии СЃ предпочтительной практикой РІРѕ время реформинга также используется РІРѕР·РґСѓС…, Рё РІ этом случае технологический РІРѕР·РґСѓС… может вводиться через соединения 62 или 63 РІ зависимости РѕС‚ направления потока реакционных газов. Как показано РЅР° СЂРёСЃСѓРЅРєРµ 1, часть технологического пара может быть введена РІ камеру сгорания, например, через соединение 64. 71 72 , 56 57 , , , ( ), . 42 43 58 60, . , 43 42 59 61, . , , , 62 63 . 1, , 64. Каждый РёР· трубопроводов, подающих различные материалы, снабжен подходящим клапаном, как показано, для регулирования потока материалов . , , . -66. представляет СЃРѕР±РѕР№ трубопровод, РїРѕ которому РїСЂРѕРґСѓРєС‚-газ покидает камеру 42 для прохождения РІ хранилище через трубопровод 68, промывочную камеру 69 Рё клапанный трубопровод 70. Аналогичным образом, 67 представляет СЃРѕР±РѕР№ трубопровод, РїРѕ которому РїСЂРѕРґСѓРєС‚-газ 1689,762, 689,762 поступает РІ камеру 43. Трехходовой клапан отрегулирован таким образом, чтобы обеспечить возможность прохождения газа через трубопровод 66 РІ трубопровод 68 Рё систему рекуперации продукта. Если необходимо использовать , его можно ввести через канал 63. Различные газообразные материалы сначала РїСЂРѕС…РѕРґСЏС‚ через вторую Р·РѕРЅСѓ аккумулирования тепла (53) камеры 43, предварительно нагреваясь; затем через каталитическую Р·РѕРЅСѓ 49, РіРґРµ РѕРЅРё частично превращаются РІ РІРѕРґРѕСЂРѕРґ Рё РјРѕРЅРѕРѕРєСЃРёРґ углерода; затем через первую Р·РѕРЅСѓ аккумулирования тепла 45 камеры 43 Рё через первую Р·РѕРЅСѓ аккумулирования тепла 44 камеры 42, РіРґРµ РѕРЅРё дополнительно нагреваются; затем через каталитическую Р·РѕРЅСѓ 48, РіРґРµ РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ полное реформирование; Рё полученный газообразный РїСЂРѕРґСѓРєС‚, богатый РІРѕРґРѕСЂРѕРґРѕРј Рё РјРѕРЅРѕРѕРєСЃРёРґРѕРј углерода, РїСЂРѕС…РѕРґРёС‚ через вторую Р·РѕРЅСѓ аккумулирования тепла 52 камеры 42, РіРґРµ часть его СЏРІРЅРѕРіРѕ тепла отдается огнеупорному материалу. -66. - 42 68, 69, 70. , 67 1689,762 689,762 43. - 66 68 . , 63. (53) 43 ; 49 ; 45 43 44 .42 ; 48 ; 52 42 . Продуктовый газ затем подается РІ хранилище РїРѕ трубопроводам 66 Рё 68, промывочной камере 69 Рё трубопроводу 70. 66 68, 69, 70. Прежде чем температура устройства упадет ниже температуры реакции, описанный цикл получения газа прекращается Рё система повторно нагревается, как описано выше. ' , - , . РљРѕРіРґР° РІ аппарате СЃРЅРѕРІР° накапливается достаточное количество тепла, начинается второй цикл производства газа, РЅР° этот раз СЃ потоком реагентов РІ направлении, противоположном направлению первого описанного цикла производства газа. Таким образом, РїСЂРё регулировке трехходового клапана 65, позволяющей пропускать газ через трубопровод 67 РІ трубопровод 68 Рё систему рекуперации продукта, газообразный углеводород Рё пар вводятся через трубопроводы 58 Рё 60 соответственно РІ камеру 42. Если используется РІРѕР·РґСѓС…, РѕРЅ вводится через трубопровод 62. , - , ' - . , - 65 67 68 , 58 60, 42. , 62. Различные газообразные материалы теперь РїСЂРѕС…РѕРґСЏС‚ последовательно сначала через вторую Р·РѕРЅСѓ 52 аккумулирования тепла, Р·РѕРЅСѓ 48 катализатора, первые Р·РѕРЅС‹ 44 Рё 45 аккумулирования тепла, Р·РѕРЅСѓ 49 катализатора Рё вторую Р·РѕРЅСѓ 53 аккумулирования тепла, Рё, как описано РІ СЃРІСЏР·Рё СЃ первым описанным РїСЂРѕС…РѕРґРѕРј, справа налево реагенты смешиваются - Рё предварительно нагреваются, частично реформируются, далее нагреваются Рё полностью реформируются, именно РІ таком РїРѕСЂСЏРґРєРµ, РІ результате чего образующийся газ, богатый РІРѕРґРѕСЂРѕРґРѕРј Рё РѕРєРёСЃСЊСЋ углерода, отдает СЏРІРЅРѕРµ тепло РІ Р·РѕРЅСѓ хранения тепла 53. Продуктовый газ отводится РІ хранилище РїРѕ трубопроводам 67 Рё 68, промывочной камере 69 Рё трубопроводу 70. Затем цикл повторяется путем повторного нагрева устройства, как описано, выполнения цикла получения газа РІ РѕРґРЅРѕРј направлении, повторного повторного нагрева, как описано, Рё выполнения цикла получения газа РІ обратном направлении. 52, 48, 44 45, 49 53, , - , - , , , , 53. 67 68, 69, 70. , - , , - . Р’ слоях катализатора протекают следующие типичные реакции (РіРґРµ природный газ является реформируемым газообразным углеводородом): , ( ): (1)
РЎ паром C114+H20=3H2+ (2) РЎ РІРѕР·РґСѓС…РѕРј CH4+2 Oa0l.9N2 =2H2++-9N2 Следует понимать, что РІ соответствии СЃ общепринятой практикой производства газа РјРѕРіСѓС‚ быть Рё предпочтительно проводиться РїСЂРѕРґСѓРІРєРё паром. изготавливаются между нагревательной Рё газообразующей частями цикла, или между газообразующей Рё нагревательной частями цикла, или Рё тем, Рё РґСЂСѓРіРёРј. РљСЂРѕРјРµ того, РІ цикле, РІ котором этап 70 нагревания РЅРµ находится между этапом получения газа РІ РѕРґРЅРѕРј направлении Рё этапом получения газа РІ РґСЂСѓРіРѕРј, или обратном, направлении, между проходами РїРѕ производству газа может использоваться РїСЂРѕРґСѓРІРєР° паром. Эти РїСЂРѕРґСѓРІРєРё, как известно специалистам РІ области производства газов, служат для очистки системы РѕС‚ нежелательных газов, которые РјРѕРіСѓС‚ загрязнять образующийся газ, или служат для принудительного хранения остаточных полезных газов. 80 Как указывалось ранее РІ СЃРІСЏР·Рё СЃ чертежом, устройство может быть снабжено соединением для подачи части технологического пара РІ камеру сгорания РІРѕ время газообразующих частей цикла. 85 Это необходимо для смягчения чрезмерно высоких температур, которые РјРѕРіСѓС‚ возникнуть РІ камере сгорания, если РёР· нее РЅРµ будет отведена часть тепла, Рё которые РјРѕРіСѓС‚ привести Рє разрушению огнеупорной футеровки Р·РѕРЅС‹ сгорания. , C114+H20=3H2+ (2) , CH4+2 Oa0l.9N2 =2H2++-9N2 - , , - , - , . , 70 - - , , , - . , 75 - , . 80 , - . 85 , 90 . Разумеется, поступивший таким образом пар будет предварительно нагрет РІ Р·РѕРЅРµ горения Рё затем может смешаться СЃ реагентами, последовательно проходящими через реакционные камеры. Аналогичным образом, незначительная часть технологического РІРѕР·РґСѓС…Р°, если РѕРЅ используется, может быть впущена через трубопровод, РїРѕ которому вводится РІРѕР·РґСѓС… для горения, тем самым предварительно нагреваясь Рё предотвращая вредное повышение температуры РІ камере сгорания. Аналогичным образом, РїСЂРё правильном контроле температуры РІ камере сгорания небольшие количества углеводородного реагента также РјРѕРіСѓС‚ поступать РІ камеру сгорания РІРѕ время этапа 105 цикла образования газа, тем самым подвергаясь предварительному нагреву. Р’ этом случае принимают меры, чтобы избежать термического крекинга углеводорода РІ Р·РѕРЅРµ горения. РљРѕРіРґР° часть газообразующих реагентов вводится РІ Р·РѕРЅСѓ горения 110, следует понимать, что это делается СЃ целью предотвращения вредного повышения температуры Р·РѕРЅС‹ горения, СЃ дополнительным признаком, заключающимся РІ том, что любой РёР· реагентов таким образом поступившие РІ него предварительно нагреваются, Рё реагенты РЅРµ Р±СѓРґСѓС‚ допущены РІ Р·РѕРЅСѓ сгорания РґРѕ такой степени, что РёС… температура падает ниже температуры, РїСЂРё которой РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ удовлетворительное воспламенение топлива Рё его сгорание РІ течение 120 частей нагревательного цикла. , . , 95 , , , 100 . , , - 105 , . , . - 110 , , 115 , 120 . Р’ устройстве, показанном РЅР° рисунках 1 Рё 2, Р·РѕРЅР° горения показана как отдельная Рё отдельная оболочка. Однако следует понимать, что Р·РѕРЅР° горения 125 может находиться РІ основаниях РєРѕСЂРїСѓСЃРѕРІ реактора, например, Р·Р° счет увеличения пространства РїРѕРґ арками, поддерживающими нижние Р·РѕРЅС‹ аккумулирования тепла РІ корпусах реактора, соединяющих трубопроводы, подающие топливо Рё РІРѕР·РґСѓС… РІ РєРѕСЂРїСѓСЃ реактора. 130 единиц Рё С‚.Рї. Что касается никеля Рё кобальта, обычно используются никелевые катализаторы, поскольку реакцию легче контролировать, Р° никелевые катализаторы менее РґРѕСЂРѕРіРё. 70 Часто используют подходящий огнеупорный носитель, РЅР° поверхности которого расположен каталитический материал или РїРѕ которому РѕРЅ распределен. РњРѕРіСѓС‚ присутствовать трудновосстанавливаемые РѕРєСЃРёРґС‹, такие как РѕРєСЃРёРґ алюминия, кремнезем, магнезия, 75 РѕРєСЃРёРґ кальция, РѕРєСЃРёРґ титана, РѕРєСЃРёРґ С…СЂРѕРјР°, РѕРєСЃРёРґС‹ редкоземельных металлов, таких как, например, тория, церия Рё/или РґСЂСѓРіРёРµ. РњРѕРіСѓС‚ быть использованы такие соединения, как хроматы. 1 2 . , , 125 , 130 , . , . 70 , . , , , 75 , , , , , , , / . . 80 РћРґРёРЅ РёР· СЃРїРѕСЃРѕР±РѕРІ приготовления катализатора включает осаждение катализатора РІ форме соли РЅР° тонкоизмельченном материале носителя, прокаливание СЃ получением РѕРєСЃРёРґР° каталитического металла, гранулирование или изготовление экструдированных форм РёР· пасты прокаленного материала, восстановление РѕРєСЃРёРґР° РїСЂРё повышенной температуре РґРѕ металлического катализатора либо РЅР° этапе приготовления катализатора, либо после его помещения РІ газоочистное оборудование. РџСЂРё приготовлении катализатора РґСЂСѓРіРѕРіРѕ типа предварительно сформированные огнеупорные изделия, такие как алундовые шарики Рё С‚.Рї., пропитывают солью каталитического металла, Р° затем пропитанные формы прокаливают СЃ образованием РѕРєСЃРёРґР° металла, который впоследствии восстанавливается. Рспользуемый катализатор может быть получен любым желаемым СЃРїРѕСЃРѕР±РѕРј, который РЅРµ является частью настоящего изобретения. 100 Углеводородный материал, преобразованный РІ газообразующей части цикла, может содержать обычно газообразный углеводородный материал, такой как, например, метан, этан Рё пропан, или испаряющиеся жидкие углеводороды, такие как бутан Рё дистилляты более тяжелых углеводородов. 80 , , 85 , , 90 - . , , , 95 . . 100 - , , , , . Соответствующие ненасыщенные углеводороды РјРѕРіСѓС‚ присутствовать РІ любой желаемой концентрации, такие как, например, этилен, пропилен Рё бутилен. Обычно для использования предпочтительны газообразные углеводороды. , , , ., . 110 . Среди углеводородных материалов, которые можно использовать, природный газ, который представляет СЃРѕР±РѕР№ РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј метан, Рё нефтеперерабатывающий газ, который содержит РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј метан, этилен Рё более тяжелые углеводороды. Природный газ РёР·-Р·Р° его доступности особенно предпочтителен РІ качестве углеводородного реагента. , , , 115 . , . Что касается топлива, используемого РІ течение периода аккумулирования тепла РІ цикле, предшествующее обсуждение касалось прежде всего использования газообразной или жидкой горючей среды, поскольку жидкое топливо является предпочтительным. - , 120 , . Однако следует понимать, что может использоваться твердое топливо, такое как уголь, РєРѕРєСЃ Рё С‚.Рї., Рё РІ этом случае слой топлива поддерживается РІ камере сгорания Рё продувается РІРѕР·РґСѓС…РѕРј РІРѕ время этапа или этапов нагрева. цикл РІ соответствии СЃ известной практикой производства газа, или РѕРґРёРЅ производитель газа 130 увеличенных помещений. Р’ таком случае Р·РѕРЅР° или Р·РѕРЅС‹ горения служат каналом, соединяющим основания каждого реактора. , , , , , 125 , , 130 . . РЎРїРѕСЃРѕР± настоящего изобретения предлагает множество важных преимуществ РїСЂРё каталитическом преобразовании углеводородов Рё РІРѕРґСЏРЅРѕРіРѕ пара РІ газ описанного типа. Р’Рѕ-первых, поскольку через Р·РѕРЅСѓ горения РїСЂРѕС…РѕРґРёС‚ РЅРµ более незначительной части любого РёР· ненагретых реагентов как таковых, исключается опасность неправильного воспламенения РІ камере сгорания РёР·-Р·Р° чрезмерного охлаждения поступающими реагентами. РљСЂРѕРјРµ того, поскольку основная часть углеводородного реагента, Р° предпочтительно весь его, поступает РІ систему РЅР° концах реакционных камер, РіРґРµ наблюдаются умеренные температуры, Р° РЅРµ РІ камере сгорания, РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ термический крекинг углеводорода РґРѕ того, как РѕРЅ вступит РІ контакт СЃ Слой катализатора удаляется. РљСЂРѕРјРµ того, расположение заданной массы катализатора РІ РґРІСѓС… относительно тонких зонах, Р° РЅРµ РІ РѕРґРЅРѕР№ толстой Р·РѕРЅРµ, обеспечивает более равномерный нагрев РІ период РїСЂРѕРґСѓРІРєРё РїСЂРё параллельном нагреве; Рё РїРѕ периоду работы РїСЂРё параллельном нагреве; Рё РІ период работы, после эндотермической потери тепла РІ первой Р·РѕРЅРµ, обеспечивается возможность повторного нагрева РґРѕ того, как частично риформированные газы поступят РІРѕ вторую Р·РѕРЅСѓ. ' 5many . , - - , . , , , , . , ; ; , , . РћСЃРЅРѕРІРЅРѕР№ особенностью настоящего процесса является поддержание Р·РѕРЅ катализатора РІ состоянии оптимальной активности. Было обнаружено, что РїСЂРѕРґСѓРєС‚ риформинга, богатый РІРѕРґРѕСЂРѕРґРѕРј Рё РјРѕРЅРѕРѕРєСЃРёРґРѕРј углерода :35, обладает высокой восстановительной способностью РїРѕ отношению Рє РѕРєСЃРёРґСѓ каталитического металла. Р’ однонаправленном процессе реагенты РІ течение каждого цикла РїСЂРѕС…РѕРґСЏС‚ только РІ РѕРґРЅРѕРј направлении через Р·РѕРЅСѓ катализатора РЎ40. Р’ этом случае только последняя часть или выходная часть каталитической Р·РѕРЅС‹ контактирует СЃ газом, богатым РІРѕРґРѕСЂРѕРґРѕРј Рё РјРѕРЅРѕРѕРєСЃРёРґРѕРј углерода, Рё, таким образом, только выходная часть каталитической Р·РѕРЅС‹ поддерживается РІ состоянии высокой активности. Следует отметить, что РїСЂРё использовании настоящего СЃРїРѕСЃРѕР±Р° продукты риформинга, выходящие РёР· каждой Р·РѕРЅС‹ катализатора, РЅРµ только полностью РїСЂРѕС…РѕРґСЏС‚ через РґСЂСѓРіСѓСЋ Р·РѕРЅСѓ катализатора РІ течение каждого цикла, РЅРѕ также РІРѕ время каждого цикла реагенты РїСЂРѕС…РѕРґСЏС‚ через каждую Р·РѕРЅСѓ катализатора РІ РѕР±РѕРёС… направлениях. РћР±Рµ эти особенности РїСЂРёРІРѕРґСЏС‚ Рє контакту всех частей каждой Р·РѕРЅС‹ катализатора СЃ газообразным продуктом СЃ высокой степенью восстановления РІРѕ время каждого цикла. . , :35 , . -, , , c40catalyst . , - , . , , , , . . Катализаторы эндотермической реакции углеводородов СЃ водяным паром для получения газовых смесей, содержащих свободный РІРѕРґРѕСЂРѕРґ Рё РјРѕРЅРѕРѕРєСЃРёРґ углерода вместе СЃ переменными пропорциями РґРёРѕРєСЃРёРґР° углерода, хорошо известны. Катализаторами, наиболее часто предлагаемыми для этой цели, являются металлы РіСЂСѓРїРїС‹ железа, причем обычно предпочтительными являются никелевые Рё кобальтовые катализаторы, хотя РґСЂСѓРіРёРµ тугоплавкие металлы, такие как ванадий, С…СЂРѕРј, платок59,762,689,762, РјРѕРіСѓС‚ нагревать РґРІР° комплекта поочередно, если РѕРЅРё синхронизированы. - , , . , - , - , , platc59,762 689,762 . Газообразные углеводороды, такие как упомянутые выше, Рё особенно природный газ, являются особенно подходящими, хотя также можно использовать газообразное топливо, РЅРµ богатое углеводородами, такое как РІРѕРґСЏРЅРѕР№ газ, генераторный газ Рё С‚.Рї. РџСЂРё желании можно использовать жидкие углеводороды, такие как мазут, газойль, бензин, керосин, деготь Рё С‚.Рї. РљРѕРіРґР° используется жидкое топливо, для облегчения сгорания можно использовать обычное распыление или РґСЂСѓРіРёРµ средства испарения. , , , , , , , . , , , , , . , . Соотношения технологического пара Рё углеводородного реагента, используемые РІРѕ время риформинговой части цикла, обычно составляют РѕС‚ примерно 0,8 РґРѕ примерно 5 молей, Р° предпочтительно РѕС‚ примерно 1,5 РґРѕ примерно 2,5 молей пара РЅР° каждый моль углерода РІ углеводородном реагенте. РљРѕРіРґР° РЅР° этапе риформинга РІ цикле используется РІРѕР·РґСѓС…, требуемое соотношение пара Рє углеводороду может быть уменьшено, Рё РІ этом случае можно использовать всего около 0,8 моля пара РЅР° моль углерода РІ углеводородном реагенте. - 0.8 5 , 1.5 2.5 , . , 0.8 . Как указано, РІ соответствии СЃ предпочтительным вариантом осуществления СЃРїРѕСЃРѕР±Р° РЅР° этапе риформинга РІ цикле используется некоторое количество РІРѕР·РґСѓС…Р°. Любовь. С‚ используемого таким образом РІРѕР·РґСѓС…Р° будет составлять менее примерно 2 молей РЅР° моль углерода РІ углеводородном реагенте Рё РІ большинстве случаев будет составлять менее примерно 1 моль РЅР° моль углерода РІ реагенте. , , . . 2 1 . Предпочтительно количество РІРѕР·РґСѓС…Р°, используемого РІРѕ время этапа риформинга цикла, составляет РѕС‚ примерно 0,1 РґРѕ примерно 0,6 моля РЅР° моль углерода РІ углеводородном реагенте. , 0.1 0.6 . Что касается температурных условий, используемых РІРѕ время цикла, реагенты, как уже говорилось, нагреваются, предпочтительно РґРѕ температур реакции, РїРѕ крайней мере, Рє тому времени, РєРѕРіРґР° РѕРЅРё РїСЂРѕС…РѕРґСЏС‚ через Р·РѕРЅС‹ аккумулирования тепла, предшествующие второй каталитической Р·РѕРЅРµ РЅР° своем пути, Рё РґРѕ того, как РѕРЅРё РїСЂРѕС…РѕРґСЏС‚ через вторая Р·РѕРЅР° катализатора. Таким образом, основные соображения заключаются РІ том, что углеводородный реагент, хотя Рё нагревается РІ достаточной степени для осуществления РїРѕ существу полной реакции РІ Р·РѕРЅРµ катализатора, РЅРµ нагревается РІРѕ время прохождения через Р·РѕРЅС‹ аккумулирования тепла РґРѕ точки, РїСЂРё которой РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ его значительный термический крекинг. СЃ образованием сколько-РЅРёР±СѓРґСЊ значительного количества углерода. Точные температурные условия, определяющие эти соображения, Р±СѓРґСѓС‚ частично зависеть РѕС‚ конкретного используемого газообразного углеводородного реагента. Было обнаружено, например, что РїСЂРё риформинге РїСЂРёСЂРѕРґРЅРѕРіРѕ газа средняя температура теплоаккумулирующего материала РЅРµ должна превышать примерно 2000В° Рё РЅРµ должна опускаться ниже примерно 14000В°. РІ первых зонах аккумулирования тепла каждой камеры. , , , , , . , , , , , , . , - - . , , , , 2000'., 14000F. . Другими словами, теплоаккумулирующий материал РІ первых зонах аккумулирования тепла каждой камеры будет иметь среднюю температуру РІ начале участка реформинга цикла РЅРµ более примерно 2000В°, Р° РІ конце участка реформинга. цикла, РЅРµ менее примерно 1400TF. Средняя температура второй Р·РѕРЅС‹ аккумулирования тепла РІ каждой камере будет несколько ниже упомянутых выше РёР·-Р·Р° РёС… удаленности РѕС‚ камеры сгорания Рё охлаждающего эффекта поступающих реагентов. 75 РР·-Р·Р° направления потока горячих газов сгорания РІРѕ время части цикла аккумулирования тепла сначала через первые Р·РѕРЅС‹ аккумулирования тепла каждой камеры, затем через Р·РѕРЅСѓ катализатора Рё, наконец, через вторую Р·РѕРЅСѓ аккумулирования тепла каждой камеры, температура катализатора Рё вторых Р·РѕРЅ аккумулирования тепла, как указано, РІ любой момент времени обычно будет несколько ниже, чем средняя температура 85 первых Р·РѕРЅ аккумулирования тепла Рё, как правило, температуры РІ зонах катализатора РІ начале цикла риформинга РїСЂРё риформинге РїСЂРёСЂРѕРґРЅРѕРіРѕ газа Рё применительно Рє вышеуказанным диапазонам температур РЅРµ будет превышать 90-1800TF. РЅР° горячем конце Рё может составлять всего около 1300TF. РІ холодном конце. , 2000'., , , 1400TF. 70 . 75 , , , 80 , , , , 85 , , , , 90 1800TF. 1300TF. . РџСЂРё риформинге углеводородов тяжелее метана может оказаться желательным использовать несколько более РЅРёР·РєРёРµ температуры РІ хранилищах тепла 95, чтобы избежать термического крекинга, Рё поскольку риформинг углеводородов тяжелее метана может РЅРµ требовать таких высоких температур, как РїСЂРё риформинге метана. реформирован. Таким образом, РїСЂРё реформировании 100 углеводородов тяжелее метана температура достигает примерно 10 000F. РјРѕРіСѓС‚ использоваться РІ зонах аккумулирования тепла, РІ зависимости РѕС‚ требований. , 95 , - . , 100 , 10000F. , . Говоря более конкретно Рѕ части цикла, посвященной накоплению тепла 105, его можно проводить путем сжигания топлива СЃ избытком РІРѕР·РґСѓС…Р°, СЃ недостаточным количеством РІРѕР·РґСѓС…Р° для поддержания полного сгорания или только СЃ тем количеством тепла, которое теоретически необходимо для полного сгорания, РїСЂРё условии, что накопление тепла Р·РѕРЅС‹ Рё Р·РѕРЅС‹ катализатора поднимаются РґРѕ необходимых температур. Хотя РІ настоящем процессе нет необходимости использовать частичное сгорание РІРѕ время части аккумулирования тепла 15. 105 , , , , . 15. цикла, чтобы поддерживать катализатор РІ состоянии оптимальной активности, такая процедура РЅРµ исключена, Рё фактически РёРЅРѕРіРґР° может быть желательно провести РїРѕ крайней мере часть, например, последнюю часть нагревательной части или 120 частей цикл путем сжигания топлива РїСЂРё недостаточном количестве РІРѕР·РґСѓС…Р° для поддержания полного сгорания, РІ результате чего образуются продукты сгорания, РїРѕ существу лишенные СЃРІРѕР±РѕРґРЅРѕРіРѕ кислорода Рё имеющие существенное содержание РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° Рё РјРѕРЅРѕРѕРєСЃРёРґР° углерода 125Р° РІ дополнение Рє содержанию РґРёРѕРєСЃРёРґР° углерода, РІРѕРґСЏРЅРѕРіРѕ пара Рё азота. Р’ этом типе операции это также есть. , , , 120, , 125a , , . , . выгодно проводить первую часть цикла аккумулирования тепла путем сжигания топлива A30, 689,762 9 РІ присутствии РІРѕР·РґСѓС…Р°, превышающего количество, необходимое для полного сгорания. Рзбыток РІРѕР·РґСѓС…Р° также гарантирует, что любой углерод, случайно отложившийся РІРѕ время -фазы цикла риформинга, будет удален. Как будет РїРѕРґСЂРѕР±РЅРѕ указано ниже, вышеупомянутые продукты неполного сгорания РјРѕРіСѓС‚ смешиваться контролируемым образом. A30, 689,762 9 . . , - . количество продукта-газа, образующегося РІРѕ время частей цикла риформинга, чтобы изменить его характеристики. . Что касается газа, получаемого РЅР° этапах риформинга РІ цикле, то РѕРЅ РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј будет содержать РІРѕРґРѕСЂРѕРґ Рё РјРѕРЅРѕРѕРєСЃРёРґ углерода СЃ небольшими, РЅРѕ различными количествами газообразных углеводородов Рё РґРёРѕРєСЃРёРґР° углерода, Р° также СЃ различными количествами азота РІ зависимости РѕС‚ количества РІРѕР·РґСѓС…Р°, используемого РЅР° этапах риформинга. цикл. . Хотя этот газ РіРѕСЂСЋС‡ Рё имеет множество применений, например, РІ качестве синтез-газа, РѕРЅ РЅРµ обладает характеристиками, которые сделали Р±С‹ его пригодным для использования РІ качестве РіРѕСЂРѕРґСЃРєРѕРіРѕ газа. Например, его теплота сгорания будет ниже, чем необходимая для использования РІ РіРѕСЂРѕРґСЃРєРёС… газораспределительных системах. Таким образом, если газ, полученный РІРѕ время частей цикла риформинга, должен распределяться как РіРѕСЂРѕРґСЃРєРѕР№ газ, РѕРЅ должен быть обогащен газом, имеющим более высокую теплоту сгорания, чем желаемая РІ газовой смеси. Таким обогащающим газом может быть любой РёР· упомянутых выше газообразных углеводородов Рё, РІ частности, природный газ. , , , . , . . . Однако РІРѕ РјРЅРѕРіРёС… газах простое обогащение EnC35 газа, полученного РІРѕ время частей риформинга настоящего процесса, газом СЃ более высокой теплотой сгорания РЅРµ обеспечивает получение смешанного газа, обладающего всеми характеристиками, необходимыми РІ конкретной области. , , enC35 . Например, хотя газовая смесь, обладающая желаемой теплотворной способностью, может быть получена путем смешивания, например, РїСЂРёСЂРѕРґРЅРѕРіРѕ газа СЃ газом, полученным РІРѕ время части риформинга РІ рамках настоящего процесса, удельный вес газовой смеси может быть ниже, Рё /или соотношение РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° Рє инертам приведено РІ технических характеристиках РІ конкретной области. Рли, РёР·-Р·Р° его доступности РІ конкретной Р·РѕРЅРµ, может быть желательно использовать коксовый газ как часть распределяемого газа. Поскольку коксовый газ относительно богат РІРѕРґРѕСЂРѕРґРѕРј, его смесь СЃ газом, полученным РІРѕ время частей риформинга настоящего процесса, который также богат РІРѕРґРѕСЂРѕРґРѕРј, приведет Рє тому, что соотношение РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° Рё инертных веществ будет значительно выше требуемого. , , , , , / , . , . , , , . РџРѕ этим причинам часто желательно также смешивать СЃ газом, полученным РІРѕ время реформирования частей процесса, контролируемое количество газа, обладающего высоким удельным весом Рё РЅРёР·РєРёРј соотношением РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° Рє инертным веществам. , . Такой газ может быть получен путем сжигания углеводорода, предпочтительно РІ присутствии недостаточного количества РІРѕР·РґСѓС…Р° для поддержания полного сгорания. Особенно выгодным газом РІ этом отношении является РїСЂРѕРґСѓРєС‚ неполного сгорания, образующийся РІРѕ время описанной выше стадии аккумулирования тепла, РЅР° которой жидкое углеводородное топливо сгорает РІ присутствии недостаточного количества РІРѕР·РґСѓС…Р° для поддержания полного сгорания. , . - . Точные пропорции обогащающего газа Рё продуктов сгорания, если РѕРЅ используется, Рё РєРѕРєСЃРѕРІРѕРіРѕ газа, если РѕРЅ используется, смешанного СЃ газом, полученным РІРѕ время порции риформинга, относятся Рє 75-РјСѓ циклу, чтобы обеспечить готовый газ, пригодный для распределения, поскольку РіРѕСЂРѕРґСЃРєРѕР№ газ может меняться. , РІ зависимости РЅРµ только РѕС‚ технических требований, которые должны быть соблюдены, РЅРѕ также РѕС‚ точных характеристик обогащающего газа Рё газа, полученного РІРѕ время фазы реформинга цикла, Р° также продуктов сгорания Рё РєРѕРєСЃРѕРІРѕРіРѕ газа, если РѕРЅРё используются. , , , 75 , , , 80 , . Обычно промышленные РіРѕСЂРѕРґСЃРєРёРµ газы имеют теплотворную способность примерно РѕС‚ 520 РґРѕ 85, примерно 570 БТU, удельный вес примерно РѕС‚ 0,45 РґРѕ примерно 0,75 Рё соотношение РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° Рє инертным веществам РѕС‚ примерно 1 РґРѕ 1 примерно РґРѕ 6. РґРѕ 1. РЎ РґСЂСѓРіРѕР№ стороны, газ, полученный РІ С…РѕРґРµ 90 частей цикла риформинга, будет иметь теплотворную способность ниже, чем указанная выше, например, около 300 БТU, удельный вес РІ пределах или несколько ниже (например, 0,33 ) диапазон, указанный выше, Рё 95 соотношение РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° Рє инертным веществам внутри или несколько выше (например, 10 Рє 1) диапазона, указанного выше. Обогащающий газ будет иметь теплотворную способность значительно выше требуемой, природный газ будет иметь теплотворную способность 10) около 1050 Р‘.Рў.РЈ., удельный вес РѕС‚ 0,61 РґРѕ 0,63 Рё соотношение РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° Рє инертам, равное нулю, поскольку РѕРЅ обычно РЅРµ содержит РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Теплотворная способность продукта неполного сгорания будет значительно ниже 10,5 вышеуказанного диапазона Рё может даже составлять менее 100 БТУ; его удельный вес будет выше указанного диапазона, часто составляющего около 1, Р° соотношение гидроенов Рё инертных веществ будет значительно ниже указанного диапазона. 520 85 570 ..., 0.45 0.75 1 1 6 1. , 90 , , 300 ..., ( 0.33) , 95 ( , 10 1) . , 10) 1050 ..., 0.61 0.63, , . 10.5 - 100 ...; 1, - . 110 Будет РІРёРґРЅРѕ, что хотя пропорции различных газов, подлежащих смешиванию, РјРѕРіСѓС‚ широко варьироваться, определение точных пропорций, необходимых РІ каждом конкретном случае, РЅРµ составит труда для тех, кто знаком СЃ технологией получения газов, Рё может быть легко оценено. получено простым расчетом. Рзменяя пропорции реагентов, Р° именно газообразных углеводородов Рё пара или газообразных углеводородов, пара Рё РІРѕР·РґСѓС…Р°, используемых РІ течение 120 частей цикла риформинга, можно регулировать различные характеристики получаемого газа РїРѕ желанию. Р’ дополнение Рє этим переменным, варьируя количество продуктов сгорания, таких РєР°Р