КОНВЕРТОР ПАРОВОЙ КОНВЕРСИИ СО С ОХЛАЖДЕНИЕМ
CONVERTER FOR STEAM CONVERSION WITH COOLING

Изобретение относится к области химического машиностроения, а именно к установкам для получения водорода риформингом жидкого углеводородного сырья, и может быть использовано в энергетической установке подводной лодки (патент RU 2381951 C1).
Известен промышленный конвертор оксида углерода, включающий корпус, работающий под давлением, снабженный распределительным устройством для подачи парогазовой смеси и для вывода продукта, и слоем катализатора, зафиксированным внутри корпуса прижимной решеткой (см. «Справочник азотчика под редакцией Мельникова Е.Я., М., Химия. 1986 г.). Данный конвертор поддерживает режим паровой конверсии CO, близкий к термодинамически расчетному, при содержании CO в парогазовой смеси на входе не более 12÷15% при состоянии пар:CO не менее 2.
Данный конвертор нельзя считать аналогом для предлагаемого изобретения, так как парогазовая смесь, подаваемая на стадию конверсии CO в энергетической установке подводной лодки (патент RU 2381951 C1), содержит в своем составе до 50% об. CO по сухому газу при соотношении пар:газ 1:1.
Увеличение концентрации CO в парогазовой смеси на входе в конвертор приводит к перегреву катализатора, содержащегося в конверторе, и к его термической дезактивации. Так, наиболее распространенный среднетемпературный катализатор паровой конверсии CO СТК-1 полностью теряет работоспособность при увеличении концентрации CO в парогазовой смеси выше 25% об.
Прототип, близкий по технической сущности к предлагаемому изобретению не обнаружен, поскольку конверторы с охлаждением на стадии паровой конверсии CO ранее не применялись.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка конвертора паровой конверсии CO с охлаждением, обеспечивающим проведение процесса паровой конверсии при повышенном до 50% об. по сухому газу содержании CO в парогазовой смеси путем подачи воды в полость каталитической камеры, что, в свою очередь, обеспечивает непрерывность процесса получения водорода без использования дополнительных веществ на борту подводной лодки.
Поставленная задача решается предлагаемым конвертором паровой конверсии CO с охлаждением, который включает корпус, работающий под давлением, снабженный устройством для подачи парогазовой смеси и устройством вывода продуктов реакции, электронагревателем и теплоизоляцией, размещенной поверх нагревателя, и катализатором паровой конверсии CO, состоящим из верхнего и нижнего слоев, разделенных слоем инертной насадки, предпочтительно кольцами Рашига, а также охлаждающим устройством, выполненным в виде внутреннего кольцевого трубчатого коллектора с отверстиями для выпуска воды, размещенного в средней части корпуса конвертора внутри слоя инертной насадки, и наружного коллектора, соединенного с внутренним кольцевым трубчатым коллектором с отверстиями для выпуска воды через две подводящие трубки, закрепленные на корпусе.
Сущность изобретения схематически поясняется прилагаемыми чертежами (Фиг. 1 и Фиг. 2).
На Фиг. 1 показан общий вид конвертора.
На Фиг. 2 показан разрез конвертора по сечению А-А.
Конвертор паровой конверсии CO состоит из корпуса 1, работающего под давлением, и расположенного в нем катализатора паровой конверсии CO 2, состоящего из верхнего 3 и нижнего 4 слоев, разделенных слоем инертной насадки 5.
Охлаждающее устройство выполнено в виде внутреннего кольцевого трубчатого коллектора с отверстиями для выпуска воды 6 и размещено в средней части корпуса 1 конвертора внутри слоя инертной насадки 5.
Внутренний трубчатый коллектор с отверстиями для выпуска воды 6 соединен с наружным коллектором 7 через две подводящие трубки 8, закрепленные на корпусе 1.
Конвертор паровой конверсии CO, кроме того, снабжен устройством для подачи парогазовой смеси 9 и устройством вывода продуктов реакции 10, электронагревателем 11 и теплоизоляцией 12.
Работа конвертора паровой конверсии осуществляется следующим образом.
Парогазовая смесь, состоящая из водорода, CO и водяного пара, с содержанием CO по сухому газу до 50% об. и соотношением пар:газ 1:1, подается в корпус 1 через устройство подачи парогазовой смеси 9. Далее парогазовая смесь проходит последовательно через нижний 4 слой катализатора паровой конверсии CO 2, слой инертной насадки 5, верхний слой 3 катализатора паровой конверсии CO 2 и выводится из корпуса 1 через устройство вывода продуктов реакции 10.
Избыточное тепло, выделяющееся в процессе паровой конверсии в нижнем слое 4 катализатора паровой конверсии CO 2, снимается путем подачи воды в слой инертной насадки 5 через наружный коллектор 7 и соединенный с ним двумя подводящими трубками 8 внутренний кольцевой трубчатый коллектор с отверстиями для выпуска воды 6 охлаждающего устройства. Установившийся при этом температурный режим верхнего слоя 3 катализатора паровой конверсии CO 2 обеспечивает глубину конверсии CO до его остаточного содержания по сухому газу 1% об.
Таким образом, заявляемое устройство решает задачу проведения паровой конверсии CO в парогазовой смеси при повышенном до 50% об. по сухому газу содержании CO в парогазовой смеси, что, в свою очередь, обеспечивает непрерывность процесса получения водорода без использования дополнительных веществ на борту подводной лодки.