Реактор для горения газов с низким тепловым эффектом реакции

Результат выполнения научно-исследовательской и опытно-конструкторской разработки. Реактор для горения газов с низким тепловым эффектом реакции предназначен для повышения термического КПД процесса горения низкокалорийных газов. Относится к области химических реакторов, позволяющих осуществить горение газов с малым тепловым эффектом реакции при высокой температуре, в том числе горение низкокалорийных горючих газов или получение синтез-газа и/или водорода при переработке горючих газов посредством неполного окисления, и может быть использовано для утилизации попутного нефтяного газа в нефтегазодобыче, обезвреживания низкокалорийных выбросов в химической промышленности и генерации синтез-газа в нефтепереработке. Конструкция реактора включает в себя газоплотный корпус и центральную камеру реактора, сообщающуюся с двумя каналами - каналом подачи исходного газа-реагента и каналом вывода газообразных продуктов, причем каналы имеют форму спирали, раскручивающейся от центральной камеры к периферии и выполнены взаимно охватывающими таким образом, что тепло горячих газообразных продуктов может передаваться через стенки каналов газу-реагенту. Новизна предлагаемого реактора заключается в том, что упомянутые каналы выполняются в виде спиралей, у которых ось намотки спирали канала подачи газа-реагента выполнена перпендикулярно оси намотки спирали канала вывода газообразных продуктов. Таким образом, обеспечивается охват центральной камеры каналами со всех сторон, и исключаются теплопотери из высокотемпературной камеры в окружающую среду. Для решения задачи окислительной конверсии углеводородных газов предпочтительно реактор дополнительно снабжают третьим каналом, служащим для подачи в центральную камеру второго газа-реагента. Это может быть конструктивно выполнено разделением канала подачи газа реагента на два канала путем введения продольной перегородки вдоль канала подачи газообразного реагента таким образом, что два реагента текут параллельно каждый в своем канале, не смешиваясь до поступления в камеру реактора. Альтернативно, реактор может быть дополнительно снабжен третьим каналом для подачи второго газа-реагента, таким образом, что ось намотки спирали канала подачи второго газа-реагента выполнена перпендикулярно как оси намотки спирали канала вывода газообразных продуктов, так и оси намотки спирали канала подачи первого газа-реагента. Такое исполнение с двумя перпендикулярными каналами подачи газов-реагентов дополнительно улучшает теплоизоляцию камеры и снижает теплопотери в окружающую среду, поскольку с окружающей средой контактирует только наружная часть двух каналов подачи газов-реагентов, в каждый из которых подается холодный газ. При выполнении реактора в виде трех взаимноохватывающих спиралей ширину (сечение) каждого канала (размер в направлении перпендикулярном потоку газа) предпочтительно выполняют увеличенной на каждом витке спирали таким образом, что канал полностью охватывает вложенные спирали двух других каналов. Технический результатом является обеспечение проведения реакции с низким тепловым эффектом при высокой температуре за счет эффективной рекуперации тепла газообразных продуктов при обеспечении минимальных теплопотерь в окружающую среду. Разработка защищена патентом РФ № 2825179.