ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Шахтные реакторы из "Производство технологического газа для синтеза аммиака и метанола из углеводородных газов" Шахтный реактор в двухступенчатой схеме производства аммиака предназначен для осуществления практически полной конверсии оставпгихся в конвертированном газе после трубчатой печи углеводородов и введения в его состав необходимого количества азота. [c.174] На рис. IV-25 изображены наиболее распространенные схемы шахтных реакторов. Конвертированный газ из трубчатых печей по двум футерованным газопроводам подводится к верхней части реактора. Газ вводится в реактор, в зависимости от конструкции, радиальными или тангенциальными потоками при температуре 750— 780° С. В начале конусной части реактора конвертированный газ смешивается с нагретым до 500—550° С воздухом. Воздух поступает в реактор по специальному распределительному устройству (горелке, рис. IV-25, а), выполненному из высоколегированной окалиностойкой стали. В некоторых конструкциях горелка покрывается слоем огнеупорной керамики, которая наносится на ее поверхность плазменным методом. Нижняя часть его снабжена двумя концентри-ч ескими кольцами (или секторами или радиально расположенными отрЬстками трубы), с большим числом отверстий-сопел диаметром около 10 мм на нижней и боковой поверхностях, через которые воздух поступает в реактор. Скорость вылета воздуха при смешении составляет 30—60 ж/сек, конвертированного газа 10—20 Mj en. [c.174] В некоторых конструкциях (рис. IV-25, б) воздух подают в верхнюю часть реактора тангенциально или радиально врезанными соплами (6—8 шт.) диаметром около 100 мм. В этом случае конвертированный газ поступает в реактор сверху, одним потоком. [c.174] Тепловые напряжения в свободном объеме верхней части реактора составляют (4—6)10 ккал/м . Температура газов в верхней части реактора 1200—1300° С. Точный расчет этой температуры затруднен в связи с тем, что в пламени частично протекают и эндотермические реакции взаимодействия метана с водяным паром и не достигается полное перемешивание реагирующих потоков. В некоторых конструкциях конверторов II ступени применяют выносные, отдельно стоящие камеры сгорания. [c.175] В последнее время фирма Кемико успешно начала применять шахтные реакторы второй ступени с восходящим потоком конвертированного газа 3. Основное преимущество шахтных реакторов с нижней подачей реакционных потоков состоит в том, что с применением их становится возможным создание единого конструктивного комплекса, практически исключающего дорогостоящие и малонадежные соединительные трубопроводы между трубчатой печью, шахтным реактором и котлом-утилизатором. На рис. IV-25, в изображена схема шахтного реактора с нижней подачей реакционных потоков. Горючие компоненты конвертированного газа реагируют с кислородом воздуха в выносной топке, причем температура входящего в топку конвертированного газа на 20—30° С выше, чем в конструкциях с верхней подачей реакционной смеси (вследствие исключения тепловых потерь в соединительном трубопроводе). После топки газ попадает на распределительную решетку, откуда равномерным потоком поступает в слой катализатора шахтного реактора. Линейная скорость газа в реакторе составляет 1—2 ж/сек, что значительно ниже скорости начала псевдоожижения слоя катализатора (около 3 м1сек), но вполне достаточно для обеспечения высокой производительности аппарата. [c.175] В слое никелевого катализатора за счет тепла, выделившегося в верхней части реактора или в выносной топке, в адиабатических условиях протекает эндотермическая реакция оставшегося метана с водяным паром. Температура конвертированного газа на выходе из слоя катализатора определяется заданным равновесным состоянием системы. При давлении в реакторе около 30 ат и остаточном содержании метана 0,25—0,3% температура конвертированного газа составляет 1000—950° С. [c.175] Реактор представляет собой цилиндрическую вертикально расположенную обечайку из малоуглеродистой котельной стали. Верхняя конусная часть корпуса служит основанием приваренного к нему цилиндрического корпуса смесительной камеры, или котла-утилизатора (рис. 1У-25, в). Нижняя часть корпуса заканчивается сферической крышкой. Внутри реактора выложена цилиндрическая шахта из высокоглиноземистых огнеупорных блоков, ограниченная снизу колосниковой решеткой из жаропрочной стали (рис. 1У-25, а, в) или дниш,ем (рис. 1У-25, б). Сверху шахта заканчивается усеченным конусом с углом при основании 45°, на который опирается футеровка смесительной камеры или котла-утилизатора (рис. 1У-25, в). Материал шахты, особенно ее верхняя часть или выносная топка (рис. 1У-25, в), должен содержать не более 0,5% кремния. Двуокись кремния при давлении около 30 ат и высокой температуре растворяется в водяном паре и оседает затем на теплообменных поверхностях котлрв-утилизаторов и на катализаторе конверсии окиси углерода, что резко ухудшает теплопередачу и приводит к дезактивации катализатора. [c.177] Между шахтой и корпусом реактора укладывают 2—3 слоя огнеупорного теплоизоляционного материала. В некоторых реакторах футеровку выполняют из многослойного жаростойкого бетона с небольшим содержанием кремния в первом слое. [c.177] Надежная работа реактора (отсутствие байпасов конвертированного газа) во многом определяется качеством футеровки, поэтому к ней предъявляются повышенные требования. Для большей безопасности в случае повреждения футеровки некоторые промышленные реакторы снабжены наружной водяной рубашкой (рис. 1У-25, а) или непосредственно орошаются водой. [c.177] Процесс в реакторе II ступени контролируется при помощи термопар, установленных на входе реакционных потоков и на выходе-газа из катализаторной зоны и из котла-утилизатора. [c.178] Вернуться к основной статье