УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНВЕРСИИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ

Полезная модель относится к установкам получения синтез-газа, а именно, к устройству для конверсии углеводородного сырья в синтез-газ, используемый в дальнейшем для получения продуктов газохимического синтеза, как топливо в энергоустановках, в том числе на топливных элементах, и в качестве добавок к топливу двигателей внутреннего сгорания.
Известно устройство для паровой каталитической конверсии природного газа в синтез-газ, содержащее трубчатую печь с реакционными трубками, заполненными катализатором, камеру смешения природного газа с перегретым паром, камеру наружного обогрева реакционных трубок с катализатором для поддержания процесса конверсии природного газа в синтез-газ с входом для воздуха. Устройство снабжено газовым переключательным пунктом, один из входов которого предназначен для подачи природного газа, поступающего в камеру наружного обогрева реакционных трубок трубчатой печи на время запуска режима паровой конверсии природного газа в синтез-газ, а другой вход газового переключательного пункта предназначен для подачи синтез-газа с выхода трубчатой печи через распределительный пункт подачи синтез-газа, а также снабжено регулятором подачи синтез-газа, необходимого для сжигания, в камеру наружного обогрева реакционных трубок с катализатором (RU, №2320533, С01В 3/38, 2007).
Недостаток известного устройства заключается в трудоемкости процесса замены реакционных трубок трубчатой печи, при выходе их из строя, вследствие отравления катализатора или механических разрушений.
Известно также устройство для углекислотной конверсии углеводородов в синтез-газ, содержащее реторту с катализатором, нагревательные элементы, расположенные по длине реторты, штуцера для подачи реагентов и отвода полученных газов из реторты (см. SU, №1761663, С01В 3/38).
В известных устройствах повышено время выхода на рабочий режим, поскольку энергия тратится не только на нагрев реакционной зоны, но и на нагрев всей конструкции.
Технический результат, который может быть получен от использования предложенной полезной модели, заключается в уменьшении времени выхода устройства на рабочий режим.
Указанный технический результат достигается в устройстве для конверсии углеводородного сырья, включающем корпус, картридж с катализатором, установленный в корпусе, штуцера для подачи реагентов и отвода полученных газов, причем, по крайней мере, одна из стенок корпуса выполнена из проницаемого для инфракрасного излучения материала и, по крайней мере, одна из стенок корпуса выполнена съемной, при этом снаружи корпуса напротив стенки, выполненной из проницаемого для инфракрасного излучения материала, установлен, по крайней мере, один источник инфракрасного излучения.
В заявляемом устройстве качестве источника инфракрасного излучения (ИК излучение) может быть применена горелка или электрический источник ИК излучения.
В данном устройстве в качестве материала, проницаемого для инфракрасного излучения, использовано кварцевое стекло или лейкосапфир.
Картридж представляет из себя пористое тело с высоким коэффициентом теплопроводности материала тела и развитой поверхностью, на которую нанесен катализатор.
Корпус устройства может быть выполнен из материала с низким коэффициентом теплопроводности, например, керамики.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
На чертеже показаны: 1 - корпус, 2 - картридж с катализатором, 3 - стенка корпуса, выполненная из проницаемого для инфракрасного излучения материала, 4 - горелка инфракрасного излучения, 5 - штуцер для подвода горючего газа к горелке, 6 - штуцер для подачи реагентов, 7 - штуцер для отвода синтез-газа, 8 - съемная стенка.
В устройство паровой конверсии углеводородного сырья, например, паровой конверсии метана, через штуцер 6 подают смесь углеводородного сырья и пара, которая может быть предварительно нагрета отходящими от горелки 4 газами. В картридже 2, имеющем катализатор, происходит процесс конверсии углеводородного сырья в синтез-газ за счет каталитической реакции и нагрева картриджа 2 инфракрасным излучением от горелки 4. В горелке 4 в качестве топлива, можно использовать как исходное углеводородное сырье, так и газы, полученные в процессе конверсии. Инфракрасное излучение проходит через стенку 3 корпуса 1, выполненную из проницаемого для инфракрасного излучения материала, например, кварцевого стекла или лейкосапфира, и нагревает картридж и реакционную смесь до температуры, обеспечивающей проведение эндотермической реакции паровой конверсии углеводородного сырья. Полученный синтез-газ отводят из устройства через штуцер 7 к потребителю.
Картридж целесообразно устанавливать свободно, не закрепляя неразъемным соединением с корпусом устройства.
В заявленном устройстве снижается время выхода на рабочий режим конверсии, т.к. прогревать до рабочей температуры необходимо не всю конструкцию, а только массу картриджа и реакционной смеси, что позволит применять данное устройство в системах на топливных элементах с малым временем запуска. Кроме того, при выходе из строя каталитической части реактора - картриджа в заявленном устройстве возможно менять только картридж путем съема одной из стенок, например, стенки 8.