一種徑向流動副產(chǎn)蒸汽式等溫變換爐的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及化工【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種徑向流動副產(chǎn)蒸汽式等溫變換爐。本實用新型公開了一種徑向流動副產(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。本實用新型的優(yōu)點在于：催化劑反應(yīng)床層溫度可控；反應(yīng)床層不會出現(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，絕熱式變換爐一級變換后一氧化碳含量高達10％以上，本實用新型一級變換后一氧化碳含量小于等于3％；對催化劑的溫度適用范圍要求不高；變換氣徑向流過催化劑床層的距離短，壓降小；副產(chǎn)中壓蒸汽；受壓殼體金屬溫度較低，設(shè)備造價較低。
【專利說明】一種徑向流動副產(chǎn)蒸汽式等溫變換爐

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

【背景技術(shù)】
[0002]近年來以煤為原料生產(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，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)粗煤氣組成及滿足產(chǎn)品要求以外，還應(yīng)考慮安全及節(jié)能等問題。安全方面，重點應(yīng)避免變換爐的超溫；節(jié)能方面，重點應(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凈化工藝中的配置情況來看，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性。變換工藝是煤化工工藝中重要的工序，作用是將H2O和過量的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)品時只要求變換氣中的H2/C0達到一定比例，采用部分變換即可滿足合成氣的要求。
[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。水煤氣從上部進入變換爐內(nèi)，經(jīng)過催化劑床層進行反應(yīng)生成氫氣和二氧化碳氣同時釋放出大量熱量，氫氣和二氧化碳氣及未反應(yīng)的水煤氣等從下部出口進入廢熱鍋爐(或稱換熱器)進行換熱，將高溫氣體的熱量吸收降溫后進入第二變換爐再次進行變換反應(yīng)，依次進行三級或四級反應(yīng)。
[0004]反應(yīng)床層主要進行的化學(xué)反應(yīng):
[0005]CCHH2O — H2+C02+Q
[0006]絕熱式變換爐存在的缺點:
[0007]1.變換爐內(nèi)反應(yīng)溫度不易控制，反應(yīng)過程中釋放的反應(yīng)熱量不能及時撤出，因此會造成催化劑過燒現(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)的臺數(shù)越多阻力降越大，能耗就越大，三臺串聯(lián)系統(tǒng)總壓降高達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，對材料的要求高，設(shè)備造價昂貴。
[0010]中國發(fā)明專利“CO全徑向等溫變換爐”(CN201210378026.0)公開了一種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該連接孔可拆卸連接出氣管；該出氣管的另一端穿過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。其缺點在于:裝置的原料氣上進，反應(yīng)后的變換氣也是上出，氣體流向為U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，只能采用進口膨脹節(jié)；設(shè)備筒體上設(shè)置2對大法蘭，存在密封及費用高等缺陷；卸催化劑時，需要將全部內(nèi)件吊出，耗時耗力。
實用新型內(nèi)容
[0011]本實用新型的目的就是解決上述現(xiàn)有技術(shù)出現(xiàn)的問題，提供一種徑向流動副產(chǎn)蒸汽式等溫變換爐。
[0012]為此，本實用新型公開了一種徑向流動副產(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。
[0016]在一些實施例中，所述水出口和水入口均為4個，以減少流動阻力、提高取熱效率。
[0017]在一些實施例中，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]在一些實施例中，所述氣體分布筒上部距氣體分布筒頂500mm內(nèi)不開孔，優(yōu)選所述氣體分布筒距其底部10mm內(nèi)不開孔，以防催化劑沉降引起反應(yīng)氣回流和短路。
[0019]在一些實施例中，所述氣體收集器分為上中下三段，各段分布多個氣孔，且各段氣孔數(shù)不同，所述氣體收集器距其頂500mm內(nèi)不開孔，所述氣體收集器距其底800mm內(nèi)不開孔，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)有多個定位塊，對應(yīng)地，所述受壓爐體的內(nèi)壁上設(shè)有多個定位板，使?fàn)t體和內(nèi)部系統(tǒng)通過定位塊相互定位，以便于安裝和拆卸。
[0021]本實用新型的優(yōu)點在于:催化劑反應(yīng)床層溫度可控；反應(yīng)床層不會出現(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，絕熱式變換爐一級變換后一氧化碳含量高達10%以上，本實用新型一級變換后一氧化碳含量小于等于3%;對催化劑的溫度適用范圍要求不高；變換氣徑向流過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)備造價較低。

【專利附圖】

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

【具體實施方式】
[0023]以下結(jié)合具體實施例，進一步闡述本實用新型。這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規(guī)條件或按照制造廠商所建議的條件。除非另外說明，否則所有的百分比和份數(shù)均按重量計。
[0024]除非另行定義，文中所使用的所有專業(yè)與科學(xué)用語與本領(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)用于本實用新型方法中。文中所述的較佳實施方法與材料僅作示范之用。
[0025]如圖1所示，一種徑向流動副產(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；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)不開孔，所述氣體分布筒下部距氣體分布筒底10mm內(nèi)不開孔，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)不開孔，所述部分距氣體收集器底800mm內(nèi)不開孔，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分布后徑向通過催化劑床層7，反應(yīng)后變換氣經(jīng)過中心氣體收集筒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進入，通過下部環(huán)形管箱10后進入縱向列管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，吸收整個內(nèi)件因熱膨脹產(chǎn)生的軸向位移。
[0030]經(jīng)實際應(yīng)用，本實用新型單程反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高，一級變換后一氧化碳含量小于等于3% ;而絕熱式變換爐一級變換后一氧化碳含量高達10%以上。
[0031]本實用新型原料氣上進下出，阻力??；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；本實用新型膨脹節(jié)設(shè)置于設(shè)備外部，對膨脹節(jié)的要求低，采用國產(chǎn)膨脹節(jié)；本實用新型無設(shè)備大法蘭，無密封問題，設(shè)備造價低；本實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]本實用新型的范圍不受所述具體實施方案的限制，所述實施方案只作為闡明本實用新型各個方面的單個例子，本實用新型范圍內(nèi)還包括功能等同的方法和組分。實際上，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本實用新型的多種改進。所述改進也落入所附權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。上文提及的每篇參考文獻皆全文列入本文作為參考。
【權(quán)利要求】
1.一種徑向流動副產(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。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向流動副產(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)不開孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向流動副產(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)不開孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向流動副產(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，各段分布氣孔，且各段氣孔數(shù)不同。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向流動副產(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)不開孔，所述氣體收集器距其底部800mm內(nèi)不開孔。
【文檔編號】B01J8/02GK204182370SQ201420618039
【公開日】2015年3月4日 申請日期: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 申請人:新煤化工設(shè)計院（上海）有限公司