專利名稱：一種焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及化工過程設(shè)備，特別是涉及一種既可滿足焦?fàn)t氣非催化部 分氧化工藝運(yùn)行要求，又可滿足焦?fàn)t氣催化部分氧化工藝運(yùn)行要求的焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐。
背景技術(shù)：
焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐是焦?fàn)t氣為原料生產(chǎn)合成氨或生產(chǎn)合成甲醇等化工裝置中的 關(guān)鍵設(shè)備之一。目前，利用焦?fàn)t氣部分氧化制合成氣的方法分為催化部分氧化 法和非催化部分氧化法，因此目前采用的焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐大都按照焦?fàn)t氣催化部按照焦?fàn)t氣催化部分氧化工藝運(yùn)行要求，設(shè)計(jì)專用的焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐，由于 工藝過程中焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐內(nèi)要裝填鎳系轉(zhuǎn)化催化劑，后工序中合成甲醇的合成 塔中需裝填銅系合成曱醇催化劑，而焦?fàn)t氣中的辟u化物等是催化劑的主要毒物， 對催化轉(zhuǎn)化催化劑和甲醇合成催化劑均有毒害，會引起所用的催化劑中毒失活， 直接影響全系統(tǒng)正常運(yùn)行。所以要求對原料焦?fàn)t氣進(jìn)行嚴(yán)格脫硫(通常要求焦?fàn)t氣中所含有才;u克化物和無才;u?；锏目偭繎?yīng)當(dāng)《O.lppm)。但是，焦?fàn)t氣中含 有很多較難脫除的有機(jī)硫，特別是含嚷酚較多，加之焦?fàn)t氣中含有較多co、co2、 烯烴和氫氣，不能采用通常的鈷-鉬加氫催化劑來將漆酚等有機(jī)硫徹底加氬轉(zhuǎn)化 為易脫除的無機(jī)硫H2S (因?yàn)闀l(fā)生CO、 C02、烯烴加氬的強(qiáng)放熱反應(yīng))。致使 采用焦?fàn)t氣催化部分氧化工藝時(shí)，采用了十分復(fù)雜的脫硫工藝，但是脫硫效果 仍不令人滿意。另外，在焦?fàn)t氣催化部分氧化轉(zhuǎn)化爐內(nèi)催化劑層的上部是供焦?fàn)t氣進(jìn)行部分氧化燃燒反應(yīng)的空間，爐頂燒嘴的設(shè)計(jì)和加工制造、運(yùn)行中系統(tǒng) 負(fù)荷強(qiáng)度的波動、自動控制系統(tǒng)運(yùn)行中的波動、操作控制水平的高低等，都會 影響爐頂燒嘴火焰長度的變化及爐頂空間溫度和熱流的均勻分布，只要火焰前 峰或過熱的氣流接觸到爐內(nèi)的轉(zhuǎn)化催化劑，很短時(shí)間(一般只要幾分鐘時(shí)間) 就會使轉(zhuǎn)化催化劑熔融、燒結(jié)塊，使系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)至發(fā)生嚴(yán) 重事故。己投入運(yùn)行的采用焦?fàn)t氣催化部分氧化工藝的工廠的焦?fàn)t氣催化部分 氧化轉(zhuǎn)化爐都發(fā)生過類似事故。非催化部分氧化法工藝流程短(高溫時(shí)，氣體在爐內(nèi)實(shí)際停留約0.6秒即可 完成反應(yīng))、轉(zhuǎn)化爐體積較小且結(jié)構(gòu)簡單、對原料氣適應(yīng)性好(可采用從天然氣、 煉廠氣、焦?fàn)t氣、輕油、重油、渣油到瀝青、水煤漿等)，對入爐原料焦?fàn)t氣中 雜質(zhì)和毒物的要求較寬松，而且可以在約30分鐘內(nèi)不需冷卻反應(yīng)器便可以改換 為另一種原料氣，有利于提高反應(yīng)壓力而達(dá)到節(jié)能效果，而且在非催化高溫燃 燒反應(yīng)中焦?fàn)t氣中含有的嚷酚等有^U克化物均轉(zhuǎn)變?yōu)楹苋菀酌摮臒o機(jī)硫H2S (出爐的轉(zhuǎn)化氣降溫后，用常規(guī)脫硫方法即可以確保達(dá)到總硫《0.1ppm水平的 嚴(yán)格要求)；因?yàn)闋t內(nèi)沒有裝催化劑，也不用擔(dān)心爐頂火焰長度變化、熱流分布 和溫度分布變化導(dǎo)致催化劑被損壞的事故。顯然焦?fàn)t氣非催化部分氧化工藝擁 有一系列優(yōu)點(diǎn)，但是采用較高壓力進(jìn)行焦?fàn)t氣高溫非催化部分氧化制合成氣， 對設(shè)備結(jié)構(gòu)、材質(zhì)和操作控制方面增加了困難。目前國內(nèi)尚沒有采用焦?fàn)t氣非
催化部分氧化工藝技術(shù)制合成曱醇合成氣實(shí).際運(yùn)行的實(shí)例。 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種既可滿足焦?fàn)t氣非 催化部分氧化工藝運(yùn)4亍要求，又可滿足焦?fàn)t氣催化部分氧化工藝運(yùn)行要求，并 且結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、成本較低、能提高合成甲醇轉(zhuǎn)化率、節(jié)省能耗的焦?fàn)t 氣轉(zhuǎn)化爐。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下本實(shí)用新型提出的焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐，其結(jié)構(gòu)包括氧氣入口、焦?fàn)t氣入口、位 于爐頂?shù)臒臁t體、位于爐底的分布拱，以及轉(zhuǎn)化氣出口。所述爐體外殼由 外向里包括殼體和耐火層，所述殼體采用金屬材質(zhì)，所述耐火層具有絕熱、耐 火的功能。爐腔由上到下分為回流區(qū)、火焰燃燒區(qū)、射流區(qū)和管流區(qū)；所述回 流區(qū)對維持火焰穩(wěn)定有明顯作用；在所述射流區(qū)內(nèi)，沿爐腔徑向截面的氣流方 向和速度分布、溫度分布、熱流分布和氣體的組成分布都不均勻；在所述管流 區(qū)內(nèi)，沿爐腔徑向截面的氣流方向及分布、.熱流分布、溫度分布、氣體的組成 等均較均勻和規(guī)則。射流區(qū)高度h與爐體內(nèi)徑4)之間的比例為1.8~2.4/1，其中 優(yōu)選2.0~2.2/1;爐體內(nèi)徑(J)與管流區(qū)高度h,之間的比例為0.9 1.5/1，其中優(yōu)選 1.0-1.3/1;爐腔總高度H與爐體內(nèi)徑4)之間的比例為2.7 3.9/1，其中優(yōu)選 3.0~3.3/1?？梢栽谒龉芰鲄^(qū)裝填或不裝填部分氧化催化劑。當(dāng)在管流區(qū)不裝填焦?fàn)t 氣部分氧化催化劑時(shí)，可以滿足焦?fàn)t氣非催化部分氧化工藝運(yùn)行的要求；必要
的時(shí)候，可以在所述焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐的管流區(qū)裝填焦?fàn)t氣部分氧化催化劑，這樣 就可以改變?yōu)榘唇範(fàn)t氣催化部分氧化工藝技術(shù)條件運(yùn)行。所述焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐可 以適應(yīng)"非催化"和"催化"兩個(gè)條件運(yùn)轉(zhuǎn)，消除了采用非催化工藝時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)。 按催化部分氧化工藝運(yùn)行時(shí)，部分氧化催化劑裝填在溫度較低且較均勻、氣流分布較均勻、熱流分布較均勻的管流區(qū)，管流區(qū)的溫度范圍是1000°C~1250°C， 可以避免發(fā)生現(xiàn)有己建的焦?fàn)t氣催化部分氧化工藝的轉(zhuǎn)化爐和轉(zhuǎn)化催化劑經(jīng)常 被燒壞的事故。所述焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐可以適用于純氧或富氧空氣條件運(yùn)行，即適 用于制合成曱醇合成氣或制合成氨的合成氣的要求。所述位于爐頂?shù)臒炜梢圆捎枚鄬犹坠苁浇Y(jié)構(gòu)，或采用帶環(huán)形切向進(jìn)氣的 中心管結(jié)構(gòu)等。所迷轉(zhuǎn)化氣出口處可以設(shè)置有換熱降溫的輔助鍋爐，或采用噴 水激冷轉(zhuǎn)化氣等。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是既可按非催化部分氧化工藝 運(yùn)行，推動實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t氣非催化部分氧化工藝，又可按催化部分氧化工藝運(yùn)行， 消除了采用非催化部分氧化工藝的風(fēng)險(xiǎn)；并且本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行穩(wěn)定， 節(jié)省投資約8%~10%，合成氣的組成中氫與CO、 C02的比值將從采用催化工 藝時(shí)的約2.67降為采用非催化工藝的約2.1 (理論上最佳比值應(yīng)為2~2.05),不 但能提高合成甲醇轉(zhuǎn)化率、節(jié)省能耗，而且能節(jié)省原料焦?fàn)t氣消耗、降低廢氣 排放量。


圖1是焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐中的部分氧化催化劑填充方式示意圖。 圖3是焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐內(nèi)的氣流區(qū)域示意圖。 圖中標(biāo)號如下1燒嘴2耐火層3殼體4分布拱5氧氣入o6焦?fàn)t氣入口7轉(zhuǎn)化氣出口8回流區(qū)9火焰燃燒區(qū)10射流區(qū)11管流區(qū)12耐熱層13耐熱催化劑14轉(zhuǎn)化催化劑具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例作進(jìn)一步的描述。 實(shí)施例一如圖1、圖2、圖3所示。制得焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐，該焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐的結(jié)構(gòu)包括 氧氣入口 5、焦?fàn)t氣入口 6、位于爐頂?shù)臒?、爐體、位于爐底的分布換4， 以及轉(zhuǎn)化氣出口 7。所述燒嘴1采用多層套管式結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)化氣出口 7處設(shè)置 有換熱降溫的輔助鍋爐。爐體外殼由外向里包括金屬殼體3和耐火層2。所述爐 腔由上到下分為回流區(qū)8、火焰燃燒區(qū)9、射流區(qū)IO和管流區(qū)11。射流區(qū)高度 h與爐體內(nèi)徑4)之間的比例為2.4/1,爐體內(nèi)徑4)與管流區(qū)高度h!之間的比例為 1.5/1，爐腔總高度H與爐體內(nèi)徑4)之間的比例為3.9/1。所述焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐的管(TC，其中裝填有部分氧化催化劑，部分氧化催化劑包括耐 熱催化劑13和轉(zhuǎn)化催化劑14，它們位于爐腔中的管流區(qū)11耐熱層12的下方。 實(shí)施例二如圖1、圖3所示。制得焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐，該焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐的結(jié)構(gòu)包括氧氣入 口 5、焦?fàn)t氣入口 6、位于爐頂?shù)臒?、爐體、位于爐底的分布拱4，以及轉(zhuǎn) 化氣出口 7。所述燒嘴1采用帶環(huán)形切向進(jìn)氣的中心管結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)化氣出口 7 處采用噴水激冷轉(zhuǎn)化氣。爐體外殼由外向里包括金屬殼體3和耐火層2。所述爐 腔由上到下分為回流區(qū)8、火焰燃燒區(qū)9、射流區(qū)IO和管流區(qū)11。射流區(qū)高度 h與爐體內(nèi)徑4)之間的比例為1.8/1,爐體內(nèi)徑》與管流區(qū)高度h，之間的比例為 0.9/1，爐腔總高度H與爐體內(nèi)徑4)之間的比例為2.7/1。所述焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐的管 流區(qū)11中不裝填部分氧化催化劑。實(shí)施例三如圖1、圖2、圖3所示。與實(shí)施例一相同的地方不再重復(fù)敘述，不同之處 在于射流區(qū)高度h與爐體內(nèi)徑4)之間的比例為2.2/1，爐體內(nèi)徑d)與管流區(qū)高 度h!之間的比例為1.3/1,爐腔總高度H與爐體內(nèi)徑4)之間的比例為3.3/1。所 述焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐的管流區(qū)11的溫度為125(TC。實(shí)施例四如圖1、圖3所示。與實(shí)施例二相同的地方不再重復(fù)敘述，不同之處在于 射流區(qū)高度h與爐體內(nèi)徑4>之間的比例為2.0/1 ，爐體內(nèi)徑小與管流區(qū)高度h,之 間的比例為1.0/1,爐腔總高度H與爐體內(nèi)徑4)之間的比例為3.0/1。
權(quán)利要求1.一種焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐，該焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐的結(jié)構(gòu)包括氧氣入口(5)、焦?fàn)t氣入口(6)、位于爐頂?shù)臒?1)、爐體、位于爐底的分布拱(4)，以及轉(zhuǎn)化氣出口(7)；爐體外殼由外向里包括殼體(3)和耐火層(2)；爐腔分為回流區(qū)(8)、火焰燃燒區(qū)(9)、射流區(qū)(10)和管流區(qū)(11)，其特征在于射流區(qū)高度(h)與爐體內(nèi)徑(φ)之間的比例為1.8～2.4/1，爐體內(nèi)徑(φ)與管流區(qū)高度(h1)之間的比例為0.9～1.5/1，爐腔總高度(H)與爐體內(nèi)徑(φ)之間的比例為2.7～3.9/1。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐，其特征在于射流區(qū)高度(h)與爐 體內(nèi)徑(4> )之間的比例為2.0-2.2/1,爐體內(nèi)徑(4> )與管流區(qū)高度(h,) 之間的比例為1.0~1.3/1，爐腔總高度(H)與爐體內(nèi)徑(* )之間的比例為 3.0~3.3/1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐，其特征在于管流區(qū)(ll)裝填 或不裝填部分氧化催化劑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐，其特征在于當(dāng)管流區(qū)(ll)裝填部 分氧化催化劑時(shí)，部分氧化催化劑裝填在溫度范圍是10(XTC 125(TC的管流 區(qū)(11)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐，其特征在于燒嘴(1)采 用多層套管式結(jié)構(gòu)，或采用帶環(huán)形切向進(jìn)氣的中心管結(jié)構(gòu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐，其特征在于燒嘴(l)采用多層套 管式結(jié)構(gòu)，或采用帶環(huán)形切向進(jìn)氣的中心管結(jié)構(gòu)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或4或6所述的焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐，其特征在于轉(zhuǎn)化氣出口 (7)處設(shè)置有換熱降溫的輔助鍋爐，或采用噴水激冷轉(zhuǎn)化氣。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐，其特征在于轉(zhuǎn)化氣出口 (7)處設(shè) 置有換熱降溫的輔助鍋爐，或釆用噴水激冷轉(zhuǎn)化氣。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐，其特征在于轉(zhuǎn)化氣出口 (7)處設(shè) 置有換熱降溫的輔助鍋爐，或采用噴水激冷轉(zhuǎn)化氣。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐。該焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化爐的結(jié)構(gòu)包括氧氣入口、焦?fàn)t氣入口、位于爐頂?shù)臒?、爐體、位于爐底的分布拱，以及轉(zhuǎn)化氣出口；爐體外殼由外向里包括殼體和耐火層；爐腔分為回流區(qū)、火焰燃燒區(qū)、射流區(qū)和管流區(qū)；射流區(qū)高度(h)與爐體內(nèi)徑(φ)之間的比例為1.8～2.4/1，爐體內(nèi)徑(φ)與管流區(qū)高度(h₁)之間的比例為0.9～1.5/1，爐腔總高度(H)與爐體內(nèi)徑(φ)之間的比例為2.7～3.9/1。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型既可滿足焦?fàn)t氣非催化部分氧化工藝運(yùn)行要求，又可滿足焦?fàn)t氣催化部分氧化工藝運(yùn)行要求，并且結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定，成本較低，能提高合成甲醇轉(zhuǎn)化率，節(jié)省能耗。
文檔編號C10K3/00GK201040750SQ20072007956
公開日2008年3月26日 申請日期2007年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月18日
發(fā)明者馮友茵, 熊世平 申請人:熊世平;馮友茵