一種徑向流動(dòng)副產(chǎn)蒸汽式等溫變換爐的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及化工【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種徑向流動(dòng)副產(chǎn)蒸汽式等溫變換爐。本實(shí)用新型公開(kāi)了一種徑向流動(dòng)副產(chǎn)蒸汽式等溫變換爐，其包含受壓爐體、催化劑床層、氣體分布筒、氣體收集器，其特征在于所述受壓爐體上部設(shè)有原料氣入口和水出口，原料氣入口爐體內(nèi)設(shè)有氣體分布器；受壓爐體下部設(shè)有變換氣出口和水入口；所述受壓爐體內(nèi)壁與催化劑床層之間設(shè)置有氣體分布筒；受壓爐體軸中心部位設(shè)置有氣體收集器；所述催化劑床層中設(shè)置縱向取熱裝置，所述縱向取熱裝置為催化劑床層的上、下部位各設(shè)置一環(huán)形管箱，兩環(huán)形管箱之間用多根縱向列管連接，列管穿過(guò)催化劑床層，上部環(huán)形管箱連接水出口，下部環(huán)形管箱連接水入口。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：催化劑反應(yīng)床層溫度可控；反應(yīng)床層不會(huì)出現(xiàn)超溫現(xiàn)象；反應(yīng)床層溫度分布均勻；單程反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高，絕熱式變換爐一級(jí)變換后一氧化碳含量高達(dá)10％以上，本實(shí)用新型一級(jí)變換后一氧化碳含量小于等于3％；對(duì)催化劑的溫度適用范圍要求不高；變換氣徑向流過(guò)催化劑床層的距離短，壓降?。桓碑a(chǎn)中壓蒸汽；受壓殼體金屬溫度較低，設(shè)備造價(jià)較低。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種徑向流動(dòng)副產(chǎn)蒸汽式等溫變換爐

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及化工【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種徑向流動(dòng)副產(chǎn)蒸汽式等溫變換爐。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)以煤為原料生產(chǎn)合成油、合成氨、甲醇的煤化工技術(shù)得到大力發(fā)展，其中CO耐硫變換制備變換氣的典型流程的應(yīng)用尤為普遍。在煤氣化配套裝置中，一氧化碳變換裝置通過(guò)變換反應(yīng)調(diào)節(jié)氣化裝置產(chǎn)出粗煤氣的氫/碳含量，滿(mǎn)足下游產(chǎn)品的需要，其工藝技術(shù)的選擇，既要結(jié)合不同氣化工藝產(chǎn)出的粗煤氣的特點(diǎn)，也要考慮到后續(xù)裝置及下游產(chǎn)品的要求。各種氣化工藝產(chǎn)出的粗煤氣的組成相差較大，即便針對(duì)下游同一產(chǎn)品，與不同氣化工藝配套的變換工藝技術(shù)也不盡相同。變換工藝的選擇，除了應(yīng)適應(yīng)粗煤氣組成及滿(mǎn)足產(chǎn)品要求以外，還應(yīng)考慮安全及節(jié)能等問(wèn)題。安全方面，重點(diǎn)應(yīng)避免變換爐的超溫；節(jié)能方面，重點(diǎn)應(yīng)減少蒸汽用量及有效利用余熱。根據(jù)目前大中型廠的變換工藝在整個(gè)凈化工藝中的配置情況來(lái)看，變換使用的催化劑和熱量回收方式極為關(guān)鍵，它決定了變換工藝的流程配置及工藝的先進(jìn)性。變換工藝是煤化工工藝中重要的工序，作用是將H2O和過(guò)量的CO轉(zhuǎn)變?yōu)?amp;和0)2。根據(jù)下游產(chǎn)品所需一氧化碳變換的深度可以不同。制氫、合成氨時(shí)要求粗煤氣中的CO盡量全部變換為H2，采用完全變換；制甲醇、合成油、羰基產(chǎn)品時(shí)只要求變換氣中的H2/C0達(dá)到一定比例，采用部分變換即可滿(mǎn)足合成氣的要求。
[0003]目前多數(shù)變換工藝采用的是絕熱式的軸向反應(yīng)爐型。水煤氣從上部進(jìn)入變換爐內(nèi)，經(jīng)過(guò)催化劑床層進(jìn)行反應(yīng)生成氫氣和二氧化碳?xì)馔瑫r(shí)釋放出大量熱量，氫氣和二氧化碳?xì)饧拔捶磻?yīng)的水煤氣等從下部出口進(jìn)入廢熱鍋爐(或稱(chēng)換熱器)進(jìn)行換熱，將高溫氣體的熱量吸收降溫后進(jìn)入第二變換爐再次進(jìn)行變換反應(yīng)，依次進(jìn)行三級(jí)或四級(jí)反應(yīng)。
[0004]反應(yīng)床層主要進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng):
[0005]CCHH2O — H2+C02+Q
[0006]絕熱式變換爐存在的缺點(diǎn):
[0007]1.變換爐內(nèi)反應(yīng)溫度不易控制，反應(yīng)過(guò)程中釋放的反應(yīng)熱量不能及時(shí)撤出，因此會(huì)造成催化劑過(guò)燒現(xiàn)象，一段變換爐的轉(zhuǎn)化率低；
[0008]2.催化劑床層高度較高，合成反應(yīng)阻力降大，串聯(lián)的臺(tái)數(shù)越多阻力降越大，能耗就越大，三臺(tái)串聯(lián)系統(tǒng)總壓降高達(dá)0.5?0.8MPa ；
[0009]3.由于絕熱反應(yīng)的結(jié)構(gòu)特征，導(dǎo)致設(shè)備受壓殼體的金屬溫度較高，受壓殼體厚度厚，對(duì)材料的要求高，設(shè)備造價(jià)昂貴。
[0010]中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利“CO全徑向等溫變換爐”(CN201210378026.0)公開(kāi)了一種CO全徑向等溫變換爐，其包括爐體、設(shè)置在所述爐體內(nèi)的換熱管束、氣體分布器、氣體收集器和上、下管板，其特征在于所述爐體包括可拆卸連接在一起的上段、中段和下段，所述爐體的頂部還設(shè)有變換氣出口 ；所述氣體收集器的下端連接所述下管板，所述上管板上設(shè)有連接孔，所述氣體收集器的上端穿過(guò)該連接孔可拆卸連接出氣管；該出氣管的另一端穿過(guò)所述的變換氣出口并外露于所述爐體；所述上管板的上方密封連接環(huán)形上封頭，所述下管板密封連接所述爐體并位于所述中段和所述下段之間。其缺點(diǎn)在于:裝置的原料氣上進(jìn)，反應(yīng)后的變換氣也是上出，氣體流向?yàn)閁形，阻力大；下部采用大法蘭夾持整體管板，材料消耗極大；氣體收集管的膨脹節(jié)設(shè)置于設(shè)備內(nèi)部對(duì)膨脹節(jié)要求極高，該膨脹節(jié)需要承受4MPa以上的外壓，只能采用進(jìn)口膨脹節(jié)；設(shè)備筒體上設(shè)置2對(duì)大法蘭，存在密封及費(fèi)用高等缺陷；卸催化劑時(shí)，需要將全部?jī)?nèi)件吊出，耗時(shí)耗力。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0011]本實(shí)用新型的目的就是解決上述現(xiàn)有技術(shù)出現(xiàn)的問(wèn)題，提供一種徑向流動(dòng)副產(chǎn)蒸汽式等溫變換爐。
[0012]為此，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種徑向流動(dòng)副產(chǎn)蒸汽式等溫變換爐，其包含受壓爐體、催化劑床層、氣體分布筒、氣體收集器，其特征在于所述受壓爐體上部設(shè)有原料氣入口和水出口，原料氣入口爐體內(nèi)設(shè)有氣體分布器；受壓爐體下部設(shè)有變換氣出口和水入口 ；所述受壓爐體內(nèi)壁與催化劑床層之間設(shè)置有氣體分布筒；受壓爐體軸中心部位設(shè)置有氣體收集器；所述催化劑床層中設(shè)置縱向取熱裝置，所述縱向取熱裝置為催化劑床層的上、下部位各設(shè)置一環(huán)形管箱，兩環(huán)形管箱之間用多根縱向列管連接，列管穿過(guò)催化劑床層，上部環(huán)形管箱連接水出口，下部環(huán)形管箱連接水入口。
[0013]在一些實(shí)施例中，所述出水口處外設(shè)置膨脹節(jié)，將吸收包括縱向列管、環(huán)形管箱等內(nèi)件因熱膨脹產(chǎn)生的軸向位移。
[0014]在一些實(shí)施例中，所述受壓爐體下部設(shè)有催化劑卸料口，以便于催化劑的更換。
[0015]在一些實(shí)施例中，所述受壓爐體上部設(shè)有檢修人孔，以便于設(shè)備的日常維護(hù)。
[0016]在一些實(shí)施例中，所述水出口和水入口均為4個(gè)，以減少流動(dòng)阻力、提高取熱效率。
[0017]在一些實(shí)施例中，所述氣體分布筒均勻設(shè)有氣孔，氣孔的孔徑小于等于6_。
[0018]在一些實(shí)施例中，所述氣體分布筒上部距氣體分布筒頂500mm內(nèi)不開(kāi)孔，優(yōu)選所述氣體分布筒距其底部10mm內(nèi)不開(kāi)孔，以防催化劑沉降引起反應(yīng)氣回流和短路。
[0019]在一些實(shí)施例中，所述氣體收集器分為上中下三段，各段分布多個(gè)氣孔，且各段氣孔數(shù)不同，所述氣體收集器距其頂500mm內(nèi)不開(kāi)孔，所述氣體收集器距其底800mm內(nèi)不開(kāi)孔，以防催化劑沉降引起反應(yīng)氣回流和短路。
[0020]所述氣體收集器、所述氣體分布筒和所述環(huán)形管箱上設(shè)有多個(gè)定位塊，對(duì)應(yīng)地，所述受壓爐體的內(nèi)壁上設(shè)有多個(gè)定位板，使?fàn)t體和內(nèi)部系統(tǒng)通過(guò)定位塊相互定位，以便于安裝和拆卸。
[0021]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:催化劑反應(yīng)床層溫度可控；反應(yīng)床層不會(huì)出現(xiàn)超溫現(xiàn)象；反應(yīng)床層溫度分布均勻；單程反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高，絕熱式變換爐一級(jí)變換后一氧化碳含量高達(dá)10%以上，本實(shí)用新型一級(jí)變換后一氧化碳含量小于等于3%;對(duì)催化劑的溫度適用范圍要求不高；變換氣徑向流過(guò)催化劑床層的距離短，壓降??；副產(chǎn)中壓蒸汽；受壓殼體金屬溫度較低，設(shè)備造價(jià)較低。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。下列實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法，通常按照常規(guī)條件或按照制造廠商所建議的條件。除非另外說(shuō)明，否則所有的百分比和份數(shù)均按重量計(jì)。
[0024]除非另行定義，文中所使用的所有專(zhuān)業(yè)與科學(xué)用語(yǔ)與本領(lǐng)域熟練人員所熟悉的意義相同。此外，任何與所記載內(nèi)容相似或均等的方法及材料皆可應(yīng)用于本實(shí)用新型方法中。文中所述的較佳實(shí)施方法與材料僅作示范之用。
[0025]如圖1所示，一種徑向流動(dòng)副產(chǎn)蒸汽式等溫變換爐，其包含受壓爐體13、催化劑床層7、氣體分布筒6、氣體收集器，所述受壓爐體上部設(shè)有水煤氣入口 I和水出口 3，水煤氣入口 I爐體內(nèi)設(shè)有氣體分布器4 ;受壓爐體下部設(shè)有變換氣出口 12和水入口 11 ;所述受壓爐體13內(nèi)壁與催化劑床層7之間設(shè)置有氣體分布筒6 ;受壓爐體軸中心部位設(shè)置有氣體收集器9 ;所述催化劑床層7中設(shè)置縱向取熱裝置，所述縱向取熱裝置為催化劑床層7的上、下部位各設(shè)置一環(huán)形管箱5、10，兩環(huán)形管箱之間用多根縱向列管8連接，列管8穿過(guò)催化劑床層7，上部環(huán)形管箱5連接水出口 3，下部環(huán)形管箱10連接水入口 11。
[0026]所述出水口 3處外設(shè)置膨脹節(jié)2，將吸收包括縱向列管8、環(huán)形管箱5、10等內(nèi)件因熱膨脹產(chǎn)生的軸向位移。
[0027]所述受壓爐體下部設(shè)有催化劑卸料口 14，所述受壓爐體上部設(shè)有檢修人孔。所述水出口和水入口均為4個(gè)；所述氣體分布筒均勻設(shè)有氣孔，氣孔的孔徑小于等于6mm ;所述氣體分布筒上部距氣體分布筒頂500mm內(nèi)不開(kāi)孔，所述氣體分布筒下部距氣體分布筒底10mm內(nèi)不開(kāi)孔，以防催化劑沉降引起反應(yīng)氣回流和短路。
[0028]所述氣體收集器分為上中下三段，各段分布多個(gè)氣孔，且各段氣孔數(shù)不同，所述部分距氣體收集器頂500mm內(nèi)不開(kāi)孔，所述部分距氣體收集器底800mm內(nèi)不開(kāi)孔，以防催化劑沉降引起反應(yīng)氣回流和短路。
[0029]水煤氣從變換爐上部水煤氣入口 I經(jīng)氣體分布器4和氣體分布筒6分布后徑向通過(guò)催化劑床層7，反應(yīng)后變換氣經(jīng)過(guò)中心氣體收集筒9收集后，從變換爐下部變換氣出口 12流出。催化劑床層中設(shè)置有縱向列管8，鍋爐水從下部水入口 11進(jìn)入，通過(guò)下部環(huán)形管箱10后進(jìn)入縱向列管8，在此吸收反應(yīng)熱量后從上部環(huán)形管箱5經(jīng)水出口 3流出，水出口 3處設(shè)有膨脹節(jié)2，吸收整個(gè)內(nèi)件因熱膨脹產(chǎn)生的軸向位移。
[0030]經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，本實(shí)用新型單程反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高，一級(jí)變換后一氧化碳含量小于等于3% ;而絕熱式變換爐一級(jí)變換后一氧化碳含量高達(dá)10%以上。
[0031]本實(shí)用新型原料氣上進(jìn)下出，阻力小；采用設(shè)置于設(shè)備內(nèi)部的環(huán)形管板及環(huán)形管箱材料消耗少；本實(shí)用新型膨脹節(jié)設(shè)置于設(shè)備外部，對(duì)膨脹節(jié)的要求低，采用國(guó)產(chǎn)膨脹節(jié)；本實(shí)用新型無(wú)設(shè)備大法蘭，無(wú)密封問(wèn)題，設(shè)備造價(jià)低；本實(shí)用新型的催化劑卸出口設(shè)置于底部封頭上，卸催化劑極為方便。
[0032]本實(shí)用新型的范圍不受所述具體實(shí)施方案的限制，所述實(shí)施方案只作為闡明本實(shí)用新型各個(gè)方面的單個(gè)例子，本實(shí)用新型范圍內(nèi)還包括功能等同的方法和組分。實(shí)際上，除了本文所述的內(nèi)容外，本領(lǐng)域技術(shù)人員參照上文的描述和附圖可以容易地掌握對(duì)本實(shí)用新型的多種改進(jìn)。所述改進(jìn)也落入所附權(quán)利要求書(shū)的范圍之內(nèi)。上文提及的每篇參考文獻(xiàn)皆全文列入本文作為參考。
【權(quán)利要求】
1.一種徑向流動(dòng)副產(chǎn)蒸汽式等溫變換爐，其包含受壓爐體(13)、催化劑床層(7)、氣體分布筒出)、氣體收集器(9)，其特征在于所述受壓爐體(13)上部設(shè)有水煤氣入口(I)和水出口(3)，水煤氣入口(I)爐體內(nèi)設(shè)有氣體分布器(4);受壓爐體(13)下部設(shè)有變換氣出口(12)和水入口(11);所述受壓爐體(13)內(nèi)壁與催化劑床層(7)之間設(shè)置有氣體分布筒(6);受壓爐體軸中心部位設(shè)置有氣體收集器(9);所述催化劑床層(7)中設(shè)置縱向取熱裝置，所述縱向取熱裝置為催化劑床層(7)的上、下部位各設(shè)置一環(huán)形管箱(5、10)，兩環(huán)形管箱之間用多根縱向列管⑶連接，列管⑶穿過(guò)催化劑床層(7)，上部環(huán)形管箱(5)連接水出口(3)，下部環(huán)形管箱(10)連接水入口(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向流動(dòng)副產(chǎn)蒸汽式等溫變換爐，變其特征在于所述水出口(3)處外設(shè)置膨脹節(jié)(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向流動(dòng)副產(chǎn)蒸汽式等溫變換爐，其特征在于所述受壓爐體下部設(shè)有催化劑卸料口(14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向流動(dòng)副產(chǎn)蒸汽式等溫變換爐，其特征在于所述受壓爐體上部設(shè)有檢修人孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向流動(dòng)副產(chǎn)蒸汽式等溫變換爐，其特征在于所述水出口和水入口均為4個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向流動(dòng)副產(chǎn)蒸汽式等溫變換爐，其特征在于所述氣體分布筒均勻設(shè)有氣孔，氣孔的孔徑小于等于6mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向流動(dòng)副產(chǎn)蒸汽式等溫變換爐，其特征在于所述氣體分布筒距其頂部500mm內(nèi)不開(kāi)孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向流動(dòng)副產(chǎn)蒸汽式等溫變換爐，其特征在于所述氣體分布筒距其底部10mm內(nèi)不開(kāi)孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向流動(dòng)副產(chǎn)蒸汽式等溫變換爐，其特征在于所述氣體收集器分為上中下三段，各段分布?xì)饪?，且各段氣孔?shù)不同。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向流動(dòng)副產(chǎn)蒸汽式等溫變換爐，其特征在于所述氣體收集器距其頂部500mm內(nèi)不開(kāi)孔，所述氣體收集器距其底部800mm內(nèi)不開(kāi)孔。
【文檔編號(hào)】B01J8/02GK204182370SQ201420618039
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】趙斌義, 盧正滔, 張劍, 王海濤 申請(qǐng)人:新煤化工設(shè)計(jì)院（上海）有限公司