реактор для гомогенного окисления природного газа

Формула изобретения

1. Реактор для гомогенного окисления природного газа, содержащий связанные между собой смеситель, реакционную камеру и теплообменник для снижения температуры отходящих газов, отличающийся тем, что он содержит входную и выходную камеры с продольными цилиндрическими каналами соответственно для подачи метаносодержащего газа и отвода метанолосодержащего газа, внешняя поверхность корпусов которых несет слои, например, каолиновой ваты, причем внутренняя поверхность реакционной камеры выполнена в виде последовательно сопряженных между собой малой цилиндрической, разгонной конической и большой цилиндрической поверхностей, смеситель герметично соединен со входной камерой, цилиндрическая поверхность смесителя установлена с зазором относительно малой цилиндрической поверхности реакционной камеры, в стенке корпуса входной камеры выполнены расположенные под углом к продольной оси сквозной канал для подачи кислорода и форсунки для распыления кислорода и смешивания в необходимой пропорции с метаносодержащим газом, поступающим через канал входной камеры, большая цилиндрическая поверхность корпуса смесителя герметично соединена с корпусом теплообменника, свободный конец которого герметично соединен с корпусом выходной камеры, внутренняя поверхность которой выполнена в виде сопряженных между собой цилиндрической и конической поверхностей, при этом корпуса реакционной и выходной камер выполнены из углеродистой стали, внешняя поверхность которых несет плакировку из углеродистой стали, внутренняя поверхность футерована огнеупорным бетоном, а в качестве теплообменника использован котел-утилизатор.

2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что диаметр большой цилиндрической поверхности реакционной камеры равен диаметру внутренней цилиндрической поверхности выходной камеры.

3. Реактор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что он имеет расположенные в реакционной камере датчики замера температуры смеси и расположенные на выходе из нее датчики отбора анализа смеси.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к реактору для гомогенного окисления природного газа.

Известен реактор для гомогенного окисления природного газа, содержащий связанные между собой смеситель, реакционную камеру и теплообменник для снижения температуры отходящих газов (патент RU 2162460, 27.01.2001 - аналог и прототип).

Недостатком известного реактора является его низкая эффективность в использовании.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности в пользовании и увеличение выхода получаемого продукта.

Достигается это тем, что реактор содержит входную и выходную камеры с продольными цилиндрическими каналами соответственно для подачи метаносодержащего газа и отвода метанолосодержащего газа, внешняя поверхность корпусов которых несет слои, например, каолиновой ваты, причем внутренняя поверхность реакционной камеры выполнена в виде последовательно сопряженных между собой малой цилиндрической, разгонной конической и большой цилиндрической поверхностей, смеситель герметично соединен с входной камерой, цилиндрическая поверхность смесителя установлена с зазором относительно малой цилиндрической поверхности реакционной камеры, в стенке корпуса входной камеры выполнены расположенные под углом к продольной оси сквозной канал для подачи кислорода и форсунки для распыления кислорода и смешивания в необходимой пропорции с метаносодержащим газом, поступающим через канал входной камеры, большая цилиндрическая поверхность корпуса смесителя герметично соединена с корпусом теплообменника, свободный конец которого герметично соединен с корпусом выходной камеры, внутренняя поверхность которой выполнена в виде сопряженных между собой цилиндрической и конической поверхностей, при этом корпусы реакционной и выходной камер выполнены из углеродистой стали, внешняя поверхность которых несет плакировку из углеродистой стали, внутренняя поверхность футерована огнеупорным бетоном, а в качестве теплообменника использован котел-утилизатор.

Диаметр большой цилиндрической поверхности реакционной камеры равен диаметру внутренней цилиндрической поверхности выходной камеры.

Реактор имеет расположенные в реакционной камере датчики замера температуры смеси и расположенные на выходе из нее датчики отбора анализа смеси.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен реактор в сборе, на фиг.2 - увеличенная часть реактора.

Реактор для гомогенного окисления природного газа содержат связанные между собой смеситель 1, реакционную камеру 2 и теплообменник 3 для снижения температуры отходящих газов.

Реактор содержит входную 4 и выходную 5 камеры с продольными цилиндрическими каналами 6, 7 соответственно для подачи метаносодержашего 8 газа и отвода 9 метанолосодержащего газа, внешняя поверхность корпусов которых несет слои 10, например, каолиновой ваты.

Внутренняя поверхность реакционной 2 камеры выполнена в виде последовательно сопряженных между собой малой цилиндрической 11, разгонной конической 12 и большой цилиндрической 13 поверхностей.

Смеситель 1 герметично соединен с входной 4 камерой, цилиндрическая поверхность смесителя 1 установлена с зазором относительно малой цилиндрической 11 поверхности реакционной 2 камеры.

В стенке корпуса входной 4 камеры выполнены расположенные под углом к продольной 14 оси сквозной канал 15 для подачи кислорода (O₂) и, например, 18 форсунок 16 для распыления кислорода и смешивания в необходимой пропорции с метаносодержащим газом, поступающим через канал 6 входной 4 камеры.

Большая цилиндрическая 13 поверхность корпуса смесителя 1 герметично соединена с корпусом теплообменника 3, свободный конец 3 которого герметично соединен с корпусом выходной 5 камеры, внутренняя поверхность которой выполнена в виде сопряженных между собой цилиндрической 17 и конической 18 поверхностей.

Корпусы реакционной 2 и выходной 5 камер выполнены из углеродистой стали, внешняя поверхность которых несет плакировку из углеродистой стали, внутренняя поверхность футерована огнеупорным бетоном 19, а в качестве теплообменника 3 использован котел-утилизатор.

Диаметр большой цилиндрической 13 поверхности реакционной камеры 2 равен диаметру внутренней 17 цилиндрической поверхности выходной 5 камеры.

Реактор имеет расположенные в реакционной камере 2 датчики 20 замера температуры смеси и расположенные на выходе из нее датчики 21 отбора анализа смеси.

Функционирует реактор для гомогенного окисления природного газа следующим образом.

Время протекания гомогенного окисления природного газа ограничено в данном реакторе (третья ступень) до 2 сек, что обусловлено возможным получением целевых продуктов при более длительном пребывании газа в реакционной камере 2 при температуре 540-560^oС. Происходит распад продуктов в реакции.

Регулирование температуры газа в реакторе осуществляет с помощью котла-утилизатора 3, в котором можно менять давление насыщенного пара с 7 кгс/см² до 40 кгс/см², тем самым возможно изменять температуру трубок котла 3 и увеличивать или уменьшать теплосъем с котла, т.е. регулировать температуру газа на выходе из котла 3, при этом обеспечивается одна температура газа по всему выходному потоку.

В реактор поступает подогретый циркуляционный газ, где он смешивается с кислородом в соотношении ниже предела взрываемости.

Кислород частично окисляет метан, при этом повышается температура газовой смеси до 540-560^oС и образуется метанол, этанол, формалин и некоторые другие продукты.

Реакция образования продуктов гомогенного окисления обратима и, как следствие, необходимо проводить быструю "закалку - охлаждение" реакционной смеси с 540-560^oС до 440-450^oС, что осуществляется в котле-утилизаторе 3.

Заявленная конструкция позволяет проводить описанные технологические операции по гомогенному окислению природного газа.

Таким образом, изобретение повышает эффективность в эксплуатации и увеличивает выход получаемого продукта.

Промышленная применимость.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности, в частности, при производстве метанола.