Спосіб вторинного риформінгу та пальник і установка для вторинного риформінгу

1 Спосіб вторинного риформінгу, який полягає втому, що подають газовий потік, який містить кисень, до камери згоряння через подавальну трубу пальника, подають газовий потік, який містить вуглеводні, до камери згоряння через кільцевий прохід, визначений зовні, до подавальної труби у попередньо визначеному напрямку, провадять змішування та реагування газового потоку, який містить кисень, з газовим потоком, який містить вуглеводні, всередині камери згоряння з одержанням газового потоку, який містить водень та монооксид вуглецю, подають газовий потік, який містить водень та карбоксид вуглецю, до шару каталізатора, який знаходиться в нижній частині камери згоряння для здійснення реакції вторинного парового риформінгу, який відрізняється тим, що подають газовий потік, який містить кисень, до камери згоряння у вигляді множини струменів, утворених ВІДПОВІДНИМИ паралельними трубчастими струмками, які мають однакову швидкість, при цьому струмені не співпадають один з одним відносно напрямку потоку, який містить вуглеводні, проводять розшарування множини струменів в газовому потоці, який містить вуглеводні, у камері згоряння, проводять змішування у камері згоряння газового потоку, який містить кисень, з газовим потоком, який містить вуглеводні, в кількостях, які знаходяться у певному постійному співвідношенні 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що газовий потік, який містить кисень, примушують перетинати січним рухом газовий потік, який містить вуглеводні, у камері згоряння 3 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що газовий потік, який містить кисень, примушують текти вздовж подавальної труби при загальному перепаді тиску від 0,25 до 2 бар ДЛЯ ВТОРИННОГО РИ 4 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що струмені газового потоку, який містить кисень, подають до камери згоряння в ортогональному, відносно потоку всередині подавальної труби, русі 5 Пальник для вторинного риформінгу, який містить циліндричну трубу визначеної довжини для подачі газового потоку, який містить кисень, до камери згоряння нижче пальника, який відрізняється тим, що принаймні один колектор для газового потоку з киснем, який виступає з кінця труби пальника і знаходиться в рідинному сполученні з ним, містить множину сопел, розміщених вздовж периметра принаймні одного колектора біля нижнього кінця і розташованих так, що вони не лежать один на одному відносно напрямку, ортогональному нижньому кінцю принаймні одного колектора 6 Пальник за п 5, який відрізняється тим, що сопла розташовані у принаймні одному колекторі тільки в одному ряду, переважно паралельному нижньому кінцю колектора 7 Пальник за п 5, який відрізняється тим, що сопла виповнені з діаметром від 2 до ЗО мм, переважно від 5 до 25 мм 8 Пальник за п 5, який відрізняється тим, що сопла розміщені на внутрішньому боці принаймні одного колектора 9 Пальник за п 5, який відрізняється тим, що нижній кінець принаймні одного колектора має півкруглу секцію 10 Пальник за п 5, який відрізняється тим, що він містить множину колекторів, які розміщені радіально від кінця подавальної труби, а сопла розміщені вздовж протилежних стінок колекторів 11 Пальник за п 10, який відрізняється тим, що сопла виповнені круглими і рознесені один від одного ВІДПОВІДНО співвідношенню N i * D r / ( R i * D R ) = C, де С - константа, Ri - радіус і-го кола, що проходить через сопла, Ni - КІЛЬКІСТЬ сопел на колі радіуса Ri, Di - діаметр сопел на колі радіуса Ri, а радіальна відстань DR = (R,+i - R, 1) / 2 12 Пальник за п 10, який відрізняється тим, що протилежні стінки колектора плоскі та паралельні одна одній і пролягають від кінця труби під кутом від 30° до 60° до осі труби 13 Пальник за п 12, який відрізняється тим, що О і 00 ю 59487 нижній кінець колектора прямолінійний і має кут нахилу від 45° до 90° відносно осі 14 Пальник по п 12, який відрізняється тим, що сопла мають кут нахилу відносно стінок між 90 та 10°, переважно 45° 15 Пальник за п 10, який відрізняється тим, що кінець труби містить всередині засоби для спрямування газового потоку, який містить вуглеводні, в напрямку колекторів 16 Пальник за п 5, який відрізняється тим, що засоби містять дефлектор конічної форми, вершина якого знаходиться біля верхньої частини кінця труби 17 Установка для вторинного риформінгу, що містить циліндричний корпус, всередині якого виконано камеру згоряння, в нижній частині якої розміщений шар каталізатора, ВХІДНІ сопла для газового потоку, який містить вуглеводні, та газового потоку, який містить кисень, ВІДПОВІДНО, у рідинному сполученні з камерою згоряння, вхідне сопло для потоку, що містить синтез-газ у рідинному сполученні із шаром каталізатора, яка відрізняється тим, що містить пальник типу, визначеного одним з попередніх пунктів 5 - 16, який розташований поміж вхідними соплами та камерою згоряння Даний винахід стосується хімічної технологи, зокрема способів здійснення вторинних риформінгових реакцій для виробництва газових сумішей, що містять водень та монооксид вуглецю, таких як, наприклад, гази для синтезу аміаку та метанолу Також винахід стосується пальника і установки для вторинного риформінгу для здійснення вищезгаданих способів Точніше, даний винахід відноситься до реакції екзотермічного горіння, що чітко передує ендотермічній випарній реакції каталітичного риформінгу Зокрема, даний винахід має відношення до способу вторинного риформінгу, який містить наступні операції подачу газового потоку, що містить кисень, до камери згоряння через подавальну трубу пальника, подачу газового потоку, що містить вуглеводні, в камеру згоряння через істотно кільцевий канал, сформований зовні подавальної труби, змішування та реагування газового потоку, що містить кисень, з газовим потоком, що містить вуглеводні, з одержанням газового потоку, що містить водень та монооксид вуглецю, подачу газового потоку, що містить водень та монооксид вуглецю, до шару каталізатора, який розташований нижче камери згоряння, для здійснення реакції випарного риформінгу В наступному описі та формулі, що додаються, термін «газовий потік, що містить кисень» використовують для узагальненого позначення горючого газу, що додатково до кисню також містить пару та, можливо, азот, термін «газовий потік, що містить вуглеводні», використовують для позначення горючого або процес газу, що містить водень, монооксид вуглецю, дюксид вуглецю та пару поряд з легкими вуглеводнями (наприклад СІ-С4) Горючий газ, який головним чином надходить з секції первинного риформінгу, де вуглеводні, такі як наприклад, природній газ, нафта, LPG (зріджений нафтовий газ) або рафінований газ та їх суміш, реагують з водяною парою В даній галузі ці гази називають також трансформованими або реформованими газами В подальшому описі та формулі, що додаються, термін »газовий потік, що містить водень та монооксид вуглецю» використовують для позна чення газового потоку, що містить також N21 Аг та Не поряд з Со та ЬЬ (Hydrocarbon Processing, vol 72 (1993), no, 1, pages 77-85, Nitrogen, march/April 1995, no 214, pages 38-56) Відомо, ЩО В галузі виробництва синтетичних газів вже відчувається нагальна потреба в способах для здійснення реакцій вторинного риформінгу з високою продуктивністю, які легко здійснити в виробництві при знижених енерговитратах та низькій експлуатаційній вартості Відомий спосіб вторинного риформінгу, обраний як прототип, який полягає втому, що подають газовий потік, який містить кисень, до камери згоряння через подавальну трубу пальника, подають газовий потік, який містить вуглеводні, до камери згоряння через кільцевий прохід, визначений зовні, до подавальної труби у попередньо визначеному напрямку, провадять змішування та реагування газового потоку, який містить кисень, з газовим потоком, який містить вуглеводні, всередині камери згоряння з одержанням газового потоку, який містить водень та монооксид вуглецю, подають газовий потік, який містить водень та карбоксид вуглецю, до шару каталізатора, який знаходиться в нижній частині камери згоряння для здійснення реакції вторинного парового риформінгу (ЕР 0 959 120 А1, PCT/JP97/03494, C10G 35/04, bulletin 1999/47, 24 11 1999) Для того, щоб задовольняти таким вимогам, запропоновано способи в галузі, де реакцію горіння здійснюють в камері згоряння змішуванням кисню з газовим потоком, що містить вуглеводні, при цьому трансформований газ взагалі надходить з секції первинного риформінгу Зокрема, ВІДПОВІДНО до цих способів, потік кисню, подаваний до камери згоряння, розділяють на множину струменів, що відходять від циркулярного колектора радіально рядами, які співпадають головним чином один з одним, тоді як формують цими струменями потік вуглеводнів При цьому формується множина радіальних факелів (ВІДПОВІДНО ДЛЯ КОЖНОГО струменя), яка головним чином розподілена в циркулярних рядах, які співпадають один з одним, ВІДПОВІДНО до напрямку потоку процес горіння газу, а отже горіння значної КІЛЬКОСТІ газу може мати місце навіть в зменшеному просторі такому як камера згоряння 59487 Відомий пальник для вторинного риформінгу, обраний нами як прототип що містить істотно циліндричну трубу визначеної довжини для подачі газового потоку, що містить кисень, до камери згоряння нижче пальника (патент US-A-3945942) Відома установка для вторинного риформінгу, обрана нами як прототип, містить істотно циліндричний корпус, який визначає в його середині камеру згоряння, де знаходиться шар каталізатора, розташований внизу камери згоряння, ВХІДНІ сопла для газового потоку, що містить вуглеводні, та газового потоку, що містить кисень, ВІДПОВІДНО, у рідинному сполученні з вказаною камерою згоряння, вхідне сопло для потоку, що містить синтез газ у рідинному сполученні зі згаданим шаром каталізатора (патент US-A-3945942) Дійсно, корисно нагадати, що в пристроях для вторинного риформінгу камера згоряння, де має місце горіння вуглеводнів, передбачена в просторі над шаром каталізатора для наступної реакції парового риформінгу відпрацьованих газів, що містять монооксид вуглецю та водень Це досягається завдяки тому, що для оптимізацм продуктивності такої установки, простір, який займає каталізатор, максимальний через обмеження простору, в якому повинна проходити реакція горіння Незважаючи на те, що розщеплення потоку кисню на множину рядів струменів, що лежать один на одному, та орієнтовані в напівсферичному напрямку, посилюють горіння вуглеводнів у зменшеному просторі, способи, ВІДПОВІДНО до рівня техніки, мають ряд суттєвих недоліків, які притаманні як відомому способу вторинного риформінгу так і пальнику та установці вторинного риформінгу Множина радіальних струменів, розподілених по циркулярних рядах, що лежать один над одним, ВІДПОВІДНО до напрямку потоку вуглеводнів, є основною причиною неоптимального змішування газових реагентів також з горючим газом в камері згоряння Внаслідок цього має місце негомогенне горіння, яке погіршує наступну реакцію парового риформінгу, що приводить до зниження продуктивності синтез газу Цей недолік відомого способу вторинного риформінгу, пальника та установки вторинного риформінгу виникає головним чином через неоптимальне розташування та розміри кисневих струменів, що приводить до різних кількостей процес газу та горючого газу з наступним формуванням різних факелів, тобто при різних температурних та складових умовах До того ж, це явище може бути подалі підсилене в способі, ВІДПОВІДНО до рівня техніки, через неоднорідність швидкості газового потоку, що містить вуглеводні, і який подають в камеру згоряння поруч з кисневими струменями Надмірна довжина факелів, утворених кисневими струменями, подаваними до камери згоряння, виникає завдяки неоптимальним розмірам цих струменів, а саме, завдяки недостатній КІЛЬКОСТІ струменів та надмірному діаметру сопел, що утворюють ці струмені Довжина факелів є дуже важливим параметром для оптимальної експлуатації камери згоряння Надмірно довгі факели можуть охоплювати футерівку з вогнетривкого матеріалу камери згоряння, також як і розташований нижче каталізатор, що наносить суттєву шкоду Через надлишкову довжину факелів в установці для проведення вторинного риформінгу, ВІДПОВІДНО до рівня техніки, необхідно відносно часто замінювати вогнетривкий матеріал камери згоряння, внаслідок чого підвищується вартість технічного обслуговування та знижується виробнича продуктивність Надалі, для уникнення ушкоджень каталізатора нехтують частиною простору, призначеною для шару каталізатора, задля загальної виробничої продуктивності даної установки для виробництва синтез газу Великий перепад тиску потоку кисню, який крім використання його як пального в камері згоряння, дуже важливий як охолоджувальне середовище стінок пальника, призначеного для здійснення реакції горіння, з метою запобігання його пошкоджень або швидкого погіршення його стану ВІДПОВІДНО ДО способів рівня техніки, горючий газ створює потік вздовж певних траєкторій для здійснення вищезгаданого охолодження з наступним високим перепадом тиску цього потоку, що приводить до негативних наслідків щодо енергоспоживання та експлуатаційної вартості Через ці недоліки здійснення способів проведення реакцій вторинного риформінгу, згідно рівню техніки, потребує на сьогодні високих енергетичних та поточних витрат, а також витрат по технічному обслуговуванню, що призводить до значного підвищення нерентабельності у виробництві синтез газу В основу винаходів поставлено задачу підвищити продуктивність способу, пальника та установки вторинного риформінгу для здійснення реакцій вторинного риформінгу, який легко реалізувати і який не потребує високих поточних та експлуатаційних витрат ВІДПОВІДНО ДО даного винаходу, вищевказана задача вирішується способом зазначеного вище типу, який містить наступні операції подачу газового потоку, що містить кисень, до камери згоряння у вигляді множини струменів, напрямки яких не співпадають з напрямком потоку, що містить вуглеводні, і створених з ВІДПОВІДНИХ паралельних струмків, що мають однакову швидкість, розділення множини струменів в вуглеводневому газоподібному потоці в камері згоряння з можливістю змішування газоподібного потоку, що містить кисень, з газоподібним потоком, що містить вуглеводень, в кількостях, визначених певним постійним співвідношенням Зокрема, даний винахід дозволяє оптимізувати реакцію горіння вуглеводнів і таким чином поліпшити виробництво синтез газу при мінімальних енергії споживання та вартості експлуатаційних та ремонтних витрат Дійсно, завдяки даному способові, газовий потік, що містить кисень, подаваний до камери згоряння, розділяється на множину струменів, які не співпадають за напрямком з потоком вуглеводнів Іншою мовою, кожна частина потоку, що містить вуглеводні, і спрямована до камери згоряння, контактує тільки з одним струменем кисню, а не з 59487 множиною струменів як це здійснюється у способах згідно рівня техніки Далі, ці струмені розділяються у вуглеводневому газоподібному потоці з можливістю змішування газоподібного потоку, що містить кисень, з кількостями газоподібного потоку, що містить вуглеводень, в певному постійному співвідношенні Це дає можливість введення в камеру згоряння кожним кисневим струменем постійної КІЛЬКОСТІ горючого газу та можливо відпрацьованого газу, який рециркулює, в результаті чого у всіх факелах досягаються однакові температурні та складові умови Іншою мовою, можлива оптимізація змішування поміж газоподібними реагентами з одержанням однакових факелів і таким чином постійного гомогенного горіння в камері згоряння Це прискорює завершення реакції горіння з можливістю одержання вигоди в енергоспоживанні та продуктивності при наступній каталітичній реакції парового риформінгу Крім того, завдяки відсутності взагалі струменів, які співпадають один з одним, і завдяки тому, що вони створюються ВІДПОВІДНИМИ паралельними струмками, що мають однакову швидкість, кінцева частина подавальної труби, яка контактує з гарячими відпрацьованими газами, а отже схильна до швидкого зношування, може бути ефективно та рівномірно охолодженою ВІДПОВІДНОЮ частиною цОкисневого потоку, яка являє собою постійну та гомогенну КІЛЬКІСТЬ кисню, що тече всередині труби Таким чином, можливо гарантувати довгострокову роботу подавальної труби (пальника для горіння процес газу), уникаючи таким чином частої и заміни, яка потребує закриття установки, з наступним ВІДПОВІДНИМ збереженням господарчих та виробничих витрат Отже, спосіб, ВІДПОВІДНО до даного винаходу, дуже простий, надійний та легкий для втілення, без високих капітальних вкладень або витрат на технічне обслуговування Вдосконалення способу здійснення реакцій вторинного риформінгу для виробництва синтез газу, який вільний від згаданих вище недоліків, у порівнянні з рівнем техніки, можливе тільки завдяки дослідженням, виконаним заявником Зокрема, газовий потік, що містить кисень, пересікає в камері згоряння потік, що містить вуглеводні, в істотно перехресному русі Таким шляхом досягається оптимальна циркуляція відпрацьованого газу всередині камери згоряння, який ВІДПОВІДНО подаваний кисневими струменями і має достатню енергію для запалювання факела Переважно, енергія споживання подалі зменшується при умові, що падіння тиску газового потоку, який містить кисень, при проходженні через подавальну трубу знаходиться поміж 0,25 та 0,35бар Зокрема, струмені газового потоку, що містить кисень, подають до камери згоряння при істотно ортогональному русі відносно напрямку цього потоку всередині подавальної труби Таким чином, створення струменів, які однорідні та ПОСТІЙНІ в часі, стає легшим, поліпшуючи при цьому змішування з вуглеводнями та наступну 8 реакцію горіння Надалі, в кінцевій частині подавальної труби досягається навіть більш ефективне охолодження, що спричинює більші теплові напруження ВІДПОВІДНО ДО ІНШОГО аспекту винаходу, пальник, який також призначений для вторинного риформінгу, що містив за прототипом Істотно циліндричну трубу визначеної довжини для подачі газового потоку, що містить кисень, до камери згоряння нижче пальника, за винаходом додатково містить принаймні один колектор для газового потоку, що містить кисень, в рідинному сполученні з кінцем труби пальника, який має множину сопел вздовж периметра цього принаймні одного колектора біля нижнього його кінця і розташованих таким чином, щоб не лежати один на одному відносно напрямку, ортогональному цьому нижньому кінцю згаданого принаймні одного колектора Далі ознаки та переваги даного винаходу стануть більш зрозумілими з подальшого наданого необмеженого опису втілення даного способу, зробленого з посиланням на креслення, що додаються На даних кресленнях фіг 1 зображує схематичний вид поздовжнього розрізу установки для вторинного риформінгу для виробництва синтез газу, що містить вузол пальника, який діє в способі ВІДПОВІДНО до переважного втілення даного способу, фіг 2 зображує схематичний вид поперечного розрізу вузла пальника, зображеного на фіг 1, ВІДПОВІДНО до переважного втілення даного винаходу, фіг 3 схематичний вид поздовжнього розрізу вузла пальника, зображеного на фіг 2, який даний по лінії Х-Х, фіг 4 зображує схематичний вид поздовжнього розрізу вузла пальника, зображеного на фіг 3, який даний по лінії У-У, На цих кресленнях При посиланні на фіг 1 цифрою 1 позначено загалом установку для вторинного риформінгу такого типу, що містить істотно циліндричний корпус 2, де розташований шар каталізатора для здійснення таких реакцій як реакція парового риформінгу для виробництва синтез газу На верхньому та нижньому кінцях корпуса 2, який взагалі має форму зрізаного конуса, знаходиться позначена далі 4 камера згоряння для горіння вуглеводнів та камера 5 для збору синтез газу, виробленого в шарі каталізатора, ВІДПОВІДНО Зокрема, камера згоряння 4, де має місце реакція горіння, кисню та вуглеводнів, обмежена знизу максимальним рівнем, якого досягає каталізатор всередині корпуса 2 і який позначено на фіг 1 ЛІНІЄЮ За, а зверху пальником 6, який докладніше буде описаний нижче Всередині корпус 2 покритий вогнетривким матеріалом, позначеним 7 на фіг1, який призначений для захисту від високої температури металевої конструкції корпуса Газовий потік, що містить вуглеводні, надходячи головним чином з секції первинного риформінгу, спрямовується до установки 1 через вхідне сопло 8 Газовий потік, що містить кисень, спрямовується в установку 1 через вхідний отвір 9 Цей по 59487 тік, який також називають відпрацьованим газом, містить головним чином повітря або повітря, збагачене киснем Термін «повітря збагачене киснем» служить для позначення повітря з вмістом кисню вище, ніж 2 1 % моль, наприклад, поміж 22% та 80% Синтез газ як наслідок каталітичної реакції парового риформінгу, залишає установку 1 через вихідне газове сопло 10 в рідинному сполучені з камерою 5 Нарешті 1 1 , позначено півсферичний елемент кришки для відокремлення каталітичного шару З корпуса 2 Установка для вторинного риформінгу 1 на фіг 1 взагалі працює при температурі 800°С1000°С і тиску 20-40бар В галузі техніки ця установка також має назву автотермальної риформінгової установки Матеріали та каталізатор, які використовують в установці для вторинного риформінгу 1 загальновідомого типу і не будуть подалі докладно описуватися Пальник 6 на ф і г 1 , який розміщений у верхньому додатку (апендиксі) 2а корпуса 2, меншого діаметра, ніж останній Він МІСТИТЬ першу трубу 12, істотно циліндричної форми і визначеної довжини, яка рідинно сполучається з вхідним соплом 9 для подачі газового потоку, що містить кисень, до зазначеної камери згоряння 4 Друга труба 13, яка розташована зовні коаксіальне відносно пальника 6 і знаходиться в апендиксі 2а корпуса 2, визначає всередині його - поміж трубами 12 і 13 - істотно кільцевий порожнистий простір 14 для подачі газового потоку, що містить вуглеводні до камери згоряння 4 Порожнистий простір 14 знаходиться у рідинному сполученні з вхідним соплом 8, яке веде у другу трубу 13 до того ж в ортогональному напрямку Пальник 6, ВІДПОВІДНО до даного винаходу, подалі містить принаймні один колектор 15 для газового потоку, що містить кисень, в рідинному сполученні з кінцем 12а першої труби 12 ВІДПОВІДНО ДО переважного втілення даного винаходу, зображеного детально на фіг 2-4, пальник б містить множину колекторів 15, які встановлені радіальне від кінця 12а першої труби 12 Зокрема, КІЛЬКІСТЬ колекторів 15 може змінюватися від 4 до 12, ВІДПОВІДНО до витрат газових реагентів і корисного простору камери згоряння 4 В проілюстрованому тут прикладі пальник 6 містить ВІСІМ колекторів 15, які встановлені радіально вздовж кола першої труби 12 і на однаковій відстані відносно один одного Переважно, колектори 15 містять в свою чергу множину сопел 16, розміщених по колу колекторів 15, біля нижньої частини 15а і розташованих не один над одним відносно ортогонального напрямку до кінця 15а колекторів 15 На фіг 2-4 деталі пальника 6, які відповідають конструкції і працюють так як зображені на ф і г 1 , будуть позначені тими ж цифрами і не будуть описані вдруге Завдяки особливому розміщенню сопел 16 вздовж стінок 17 колекторів 15, може бути досяг 10 нуте, відносно рівня техніки, що розглядається, поліпшення змішування і до того ж горіння газових реагентів в камері згоряння 4 Дійсно, при цьому кожна частина газового потоку, що містить вуглеводні, і надходить з порожнистого простору 14, який веде до камери згоряння 4, головним чином в аксіальному напрямку, як показано пунктирною ЛІНІЄЮ 18 на фіг 3, захоплюється, тобто змішується тільки з одним струменем газового потоку, що містить кисень, в результаті проходження відпрацьованого газу через сопла 16 колекторів 15 Те ж саме для потоку горючих газів (не показано), що циркулюють в камері згоряння 4 В цьому прикладі, крім того, кожна частина горючого газу, проходячи біля пальника 7, захоплюється тільки одним струменем відпрацьованого газу Пальник 6, ВІДПОВІДНО до даного винаходу, дозволяє до того ж досягти майже постійних умов змішування в колекторах 15, що означає роботу з усіма однаковими факелами, які діють при однакових температурних та складових умовах Зокрема, задовільні результати щодо змішування поміж газовими реагентами, досягаються розташуванням сопел 16 тільки по одній лінії, переважно паралельній нижньому кінцю 15а, як показано у втіленні на фіг З В цьому відношенні важливо зауважити, що радіальне розташування множини колекторів 15 в рідинному сполученні з кінцем 12а першої труби 12, дозволяє досягти оптимального використання малого простору, корисного в камері згоряння 4 Таке розташування колекторів 15 дозволяє мати велику КІЛЬКІСТЬ сопел 16 малого діаметра, які не лежать один над одним щодо напрямку, ортогональному кінцю 15а колекторів 15 3 цього випливає, що можливо одержати КІЛЬКІСТЬ факелів (по одному для кожного кисневого струменя), для можливості завершення реакції горіння (окислення) всередині камери згоряння 4 В той же час, ці факели достатньо короткі, щоб завдати будь якої шкоди каталізатору нижче камери згоряння 4 або внутрішнім стінкам даної камери В розглянутому прикладі сопла 16 круглої форми Однак можливе виконання сопел 16 різної форми, наприклад, істотно прямокутної форми, так щоб створити множину суміжних щілин Сопла 16 переважно розташовані по периметру колекторів 15 на ЗМІННІЙ відстані, так щоб зберігалося постійне співвідношення змішування поміж газоподібним потоком, що містить кисень, та газоподібним потоком, що містить вуглеводні, в кожній зоні камери згоряння 4, яка повернена до пальника 6 Так забезпечуються умови гомогенного окислення вздовж зовнішнього радіуса колекторів 15 В разі круглих сопел 16, ця відстань переважно визначається згідно з наступним співвідношенням Ni * Di 2 / (Ri * DR) = С, де С - константа, Ri - радіус і -го кола, що проходить через сопла, Ni - КІЛЬКІСТЬ сопел на колі радіуса Ri, D I - діаметр сопел на колі радіуса Ri, a радіальна відстань DR = (R,+i R, і)/2 Радіус Ri дорівнює відстані поміж віссю труби 12 та соплами 16, розташованими на і - му колі Аналогічний критерій може бути використаний 12 11 59487 в разі не круглих сопел 16 швидкості газоподібного потоку, що містить вуглеводні і надходить з істотно кільцевого порожнистоПри цьому сопла 16 можуть бути розміщені го простору 14 окремо для забезпечення оптимального горіння в камері 4 та, серед іншого, запобігання небажаних ВІДПОВІДНО ДО втілення, зображеного на фіг 2пересічень та порушення порядку серед сусідніх 4, засоби для забезпечення рівномірності швидкоструменів, тобто сусідніх факелів сті потоку процес газу містять множину перфорованих напрямних пластин 20, розташованих перЗокрема, сприятливі результати можуть бути пендикулярно до стінок 17 та паралельно досягнуті забезпеченням радіальної відстані DR відповідному нижньому кінцю 15а колекторів 15 поміж сусідніми соплами 16 того ж колектора 15, саме над соплами 16 яка обернено пропорційна радіусу R іншою мовою, при однаковому розмірі сопел Звичайно, можливо також застосувати лише 16 відстань між останніми по периметру колекторів одну напрямну пластину 20 в залежності від КІЛЬ15 повинна бути все меншою, тоді як відстань від КОСТІ та форми колекторів 15 труби 12 зростає Вхідне сопло 8 процес газу, знаходячись перпендикулярно до порожнистого простору 14, розАльтернативно, умови гомогенного окислення ташованого поміж трубами 12 та 13, створює тур(горіння) можуть також бути досягнуті забезпеченбулентність в газоподібному потоці, що містить ням різного розміру сопел 16 по периметру колеквуглеводні і тече всередині порожнистого простоторів 15 на незмінній відстані ру 14 Ця турбулентність спричинює те, що швидЗокрема, сопла 16 мають діаметр від 2 до кість газового потоку, подаваного в камеру згорян30мм, переважно від 5 до 25мм і навіть переважно ня 4, не може бути рівномірною від 5 до 15мм Вищезгаданим розмірам сопел 16 віддається В зв'язку з тим, що цей потік подається на маперевага, через те, що вони дозволяють оптимізулій відстані від зони змішування з киснем зі швидвати КІЛЬКІСТЬ та діаметр сопел, які можуть бути кістю і отже швидкість потоку, що містить вуглевовиконані в стінках 17 колекторів 15 дні, може змінюватися за місцем і в часі, відсутність перфорованих напрямних пластин 20, При цьому можливе одержання пакету струякі гарантують однорідність розподілу процес газу, менів з малою швидкістю потоку, а отже пакету може привести до неоптимального змішування коротких факелів Це допускає горіння великих газових реагентів кількостей процес газу в дуже зменшеному просторі без ризику досягнення факелами каталізатора Завдяки забезпеченню рівномірності швидкоабо вогнетривкої футерівки камери 4 сті газового потоку, що містить вуглеводні і спрямований в камеру згоряння 4, КІЛЬКІСТЬ процес гаТаким чином, запобігаються небажані пошкозу, захопленого лише одним кисневим струменем, дження пальника, також як і каталізатора для реащо виходить з сопел 16, підтримується постійною кції парового риформінгу, при значному поліпшента гомогенною навколо всього пальника 6, привоні загальної продуктивності установки для дячи подалі до правильного та повного згоряння вторинного риформінгу 1 До того ж, той факт, що вуглеводнів більш не потрібні часті заміни пальника, як це має місце в рівні техніки, приводить до значного заІншою мовою, завдяки рівномірності швидкості ощадження коштів, тому що втрати продуктивності цього потоку, газоподібний потік, що містить вугсинтез газу та витрати на поточний ремонт суттєво леводні, подаваний до камери згоряння 4, перезменшуються важно зазнає попереднього падіння тиску, при виході з істотно кільцевого проходу, визначеного Для запобігання небажаних падінь тиску потопорожнистим простором 14 ку, що містить кисень та пару, при проходженні через колектори 15, круглі сопла 16 спалахують Як зображено на фіг 3, протилежні стінки 17 (контрсполох) на внутрішній поверхні 17' стінок 17, колекторів 15 переважно плоскі та істотно паралеяк зображено на фіг 4 льні одна одній Далі, такі стінки 17 простягаються від кінця 12а першої труби 12 під кутом переважно Завдяки цьому засобу, стає можливим запобівід 30° до 60° відносно осі А труби 12 гти перепаду тиску навіть до 50% випадків відносно перепаду тиску який би виник в потоці, що місІншою мовою, колектори 15 мають істотно фотить кисень, при виході з сопел 16, якщо б вони не рму паралелепіпеда, що дозволяє горючому газу спалахували проходити через колектори 15 по можливості ламінарно і зі зменшеними перепадами тиску Таке спалахування подалі корисне, тому що воно сприяє створенню істотно ламінарного потоку Певний кут орієнтації колекторів 15 відносно горючого газу через сопла 16 Так запобігають осі А першої труби 12 дозволяє обмежити зони небажаному утворенню вирів, які б робили кисневі змішування газових реагентів біля верхнього кінця струмені нестабільними та неоднорідними, з покамери згоряння 4, що дозволяє максимально ексрушенням правильного змішування газових реагеплуатувати корисний простір для реакції горіння нтів та з ризиком внесення змін в температурні та Завжди нижній кінець 15а колекторів 15 перескладові умови факелів важно прямолінійний і має кут нахилу відносно осі А від 45° до 90°, переважно від 60° до 80°, наприПодалі, нижній кінець 15а колекторів 15 має клад 70° переважно істотно напівкруглу секцію для створення легшого витікання газоподібного потоку, що Для того, щоб максимально обмежити ризик містить кисень, з сопел 16, подалі зводячи до мініпошкодження вогнетривкої футерівки внутрішніх муму перепад тиску такого потоку стінок камери згоряння факелами, утвореними кисневими струменями при виході з колекторів 15, Згідно З наступним аспектом даного винаходу, і в той же час мінімізувати механічні напруження, застосовують ВІДПОВІДНІ засоби для нормалізації 14 13 59487 яких зазнають сопла 16, що спричинює швидке їх верхньої частини кінця 12а першої труби 12 зношування, сопла 16 мають кут нахилу відносно Перепади тисків газового потоку, що містить стінок 17 колекторів 15 від 90° до 10°, переважно кисень і протікає в трубі 12, можуть бути подалі від 90° до 30°, наприклад 45° зменшені застосуванням напівкруглої форми для вершини 23 конічного дефлектора 22 ВІДПОВІДНО ДО переважного втілення даного винаходу, кінець 12а першої труби 12 має пази 21 На фіг 2 та 3 ущільнювальна втулка, яка подля проходження газового потоку, що містить кизначена 24 і розташована поміж перфорованими сень, з першої труби 12 до колекторів 15 Перевавідбивальними пластинами 20 та трубою 13, прижно, вся поверхня колекторів 15, на якій знахозначена для мінімізації спрямованого проходження дяться пази 21, визначена так, щоб дорівнювати процес газу від порожнистого простору 14 до каабо бути більшою за прохідну площу труби 12 мери згоряння 4 Завдяки пальнику 6, ВІДПОВІДНО ДО даного виЗавдяки пальнику 6, описаному з посиланням находу, горючий газ тече через трубу 12 і колектона фіг 1-4, переважно можливо, ВІДПОВІДНО ДО дари 15 в істотно аксіальному напрямку, як показано ного винаходу, впровадити спосіб здійснення реапунктирною ЛІНІЄЮ 19 на фіг 3, і живить під нахикцій вторинного риформінгу, описаний вище і розлом до всього потоку всі сопла 16 критий у формулі, що додається При цьому, сопла 16 живляться ВІДПОВІДНИМИ Зокрема, цей спосіб відрізняється тим, що міспаралельними струмками газоподібного потоку, тить операції подачі газового потоку з киснем (пощо містить кисень, і мають однакову швидкість, токова ЛІНІЯ 19) в камеру згоряння 4 у вигляді таким чином забезпечуючи струмені рівномірної множини струменів, які не співпадають один з одшвидкості, а отже, факели однакової довжини ним, ВІДПОВІДНО до напрямку потоку з вуглеводнявздовж всього периметра колекторів 15 ми (потокова ЛІНІЯ 18) і утвореного ВІДПОВІДНИМИ паралельними струмками, що мають однакову Ця особливість корисна не тільки переважно швидкість, розшарування струменів в газовому тому, що дозволяє досягти оптимального та повпотоці, що містить вуглеводні, в камері згоряння 4 ного згоряння в камері згоряння 4, але понад це так, щоб змішувати газовий потік, що містить кивона не спричинює значних перепадів тиску в посень, з газовим потоком, що містить вуглеводні, в тоці горючого газу під час його проходження з трукількостях, ВІДПОВІДНИХ певному постійному співби 12 до колекторів 15 Крім того, ця особливість відношенню дозволяє здійснити в кінцевій частині колекторів 15 дуже ефективне капілярне охолодження, досяПереважно, струмені газового потоку, що місгаючи таким чином продовження строку служби тить кисень, можуть мати діаметр на виході подапальника, а отже ВІДПОВІДНОГО збереження втрат вальної труби пальника 6 від 2 до 30мм, переважпри виробництві синтез газу, вартості технічного но від 2 до 25мм, наприклад 10мм обслуговування та енергоспоживання Малий діаметр цих струменів дозволяє ефективно регулювати довжину факелів, утворених від В цьому відношенні, слід вважати, що завдяки горіння процес газу, так, щоб забезпечити оптимаданому винаходу горючий газ (який холодніший за льну експлуатацію камери згоряння без ризику процес газ) знаходиться в рівномірному та постійпошкодження вогнетривкої футерівки та/або катаному контакті (леп-контакт) з кожною частиною лізатора, який лежить в основі труби 12 і колекторів 15, гарантуючи, завжди, оптимальне охолодження цих частин Переважно, пальник 6, ВІДПОВІДНО ДО даного винаходу, подалі дозволяє здійснювати реакцію На фіг 3 ясно зображено, що потоки газових окислення в камері згоряння 4, примушуючи газові реагентів течуть в пальник 6 в істотно аксіальному реагенти текти через трубу 12 та порожнистий напрямку (потокові ЛІНІЇ 18, 19) Зокрема, кисневий простір 14 з особливо малими швидкостями Напотік зазнає лише дуже малого відхилення девіації приклад, швидкостями від 20 до 200м/с, переважвідносно осі А труби 12, мінімізуючи таким чином но 40-100м/с, наприклад, 50, 60м/с При цьому, перепад тиску падіння тиску газоподібних потоків зменшується і Подалі, газоподібний потік, що містить кисень, отже запобігається наступне розсіяння енергії, переважно тече перпендикулярно відносно кінця зменшується енергія споживання Крім того, також 15а з рівномірним розподіленням по всій довжині гарантується оптимальне змішування газових поцього кінця 15а При цьому можливе одержання токів в камер» згоряння 4 ефективного постійного охолодження в зоні пальника, який знаходиться в прямому контакті з гаряНаприкінці, варто повторити, що завдяки дачими горючими газами, що циркулюють всередині ному винаходу горючий газ, виходячи з колекторів камери згоряння 4, і зазнає при цьому у великій 15, зіштовхується з потоком процес газу таким мірі амортизації та термічних ударів чином, що кожний одиничний струмінь кисню захоплює таку ж КІЛЬКІСТЬ процес газу і, в разі січної Треба зауважити, що кінець 12а першої труби подачі поміж газовими реагентами, також рівну 12 має форму зрізаного конуса (зворотного) для КІЛЬКІСТЬ горючих газів, що циркулюють всередині можливості проходження газового потоку, що міскамери згоряння 4 Таким чином, оптимального тить кисень, з труби 12 до колекторів 15, максимазмішування поміж газами досягають однаковими льно можливо зменшуючи перепади тиску факелами, які мають однакові температурні та З тією ж метою кінець 12а першої труби 12 міскладові умови, для повного використання реакції стить всередині засоби для девіації газового потогоріння (окислення) ку, що містить кисень, відносно напрямку на колектори 15 З вищевикладеного стають зрозумілими різні переваги, які досягаються способом ВІДПОВІДНО ДО Переважно такі засоби містять дефлектор 22 даного винаходу, зокрема можливе забезпечення конічної форми, вершина якого передбачена біля 59487 16 15 процесу вторинного риформінгу при високому вивиробничих витрат - у порівнянні зі способами ВІДході, легкому здійсненні та пристосуванні для заПОВІДНО до рівня техніки - досягається завдяки ребезпечення високої продуктивності синтез газу при зультуючому подовженню строку служби та підмалій енергії споживання, забезпечення низьких вищенню надійності пальника, який працює експлуатаційних витрат та витрат на технічне обВІДПОВІДНО до винаходу слуговування, а забезпечення істотного зниження 59487 17 18 15 1 3 19 А 19 18 18 1 5 15 20 Фіг. 2 Фіг. З 15а 15а 15 17 Фіг. 4 Комп'ютерна верстка С Волобуев Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна