套管式气-气换热式一段转化炉制造技术

本实用新型专利技术涉及一种不需要直接火加热的套管式气—气换热式一段转化炉。在该炉中在转化管中装填催化剂，原料气从上部入口集合管通过猪尾管分配到各转化管中，高温气体从二段转化气入口集合管进入到转化管和外套管之间的封闭的热交换单元内进行转化反应。可用于实现烃类加压蒸汽转化工艺过程，能适用于各种规模工厂的需要，具有结构简单、操作安全、维修方便、热效率高，节省投资、安全可靠的特点，它取代了传统的采用直接火加热的一段转化炉。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
套管式气—气换热式一段转化炉本技术涉及一种套管式气—气换热式一段转化炉。这种转化炉既可用于以天然气为原料的合成氨厂，也可用于甲醇工厂以及其它烃类加压蒸汽转化制氢装置中。在烃类加压蒸汽转化工艺过程中，目前国内外有两种炉型，即传统的采用直接火加热的转化炉，如美国M·W·Kellogg公司顶部烧嘴箱炉；法国Heurtey公司的侧壁烧嘴双室型炉；法国Societe Foster Wheeler公司的梯台型炉等，均采用直接火加热的方式来提供转化管内烃类转化所需的热量。另外一种就是不采用直接火加热的炉型，如英国某公司已开发成功的换热式转化炉和乌克兰的换热式转化炉。这种换热式转化炉都是一种园筒形外壳，内部装有换热管束的压力容器。这两种炉型存在结构复杂，制造成本高，不便于维修，且难以适用不同生产规模的缺点。本技术的目的是设计一种套管式气—气换热式一段转化炉，其用于实现烃类加压蒸汽转化工艺过程，具有结构简单、节省投资、安全可靠，并能适应新型一段的转化炉。本技术的目的是这样实现的：本技术的套管式气—气换热式一段转化炉，由转化管1、外套管2、一段转化气出口集合管3、内部导流片4、波形补偿器5、催化剂6、二段转化气入口集合管7、二段转化气出口集合管8、原料气入口集合管9和猪尾管10组成；在转化管1中装填催化剂6，原料气从上部入口集合管9通过猪尾管10分配到各转化管1中，在催化剂6的作用下，吸收从二段转化气入口集合管7进入转化管1和外套管2之间的高温气体所提供的热量，在这个封闭的热交换单元内进行甲烷一段转化反应，而不需直接火加热，从而达到节省燃料天然气的目的。本技术的套管式气—气换热式一段转化炉，为了吸收内、外套管之间的膨胀差，在内套管1或者外套管2上部设置波形补偿器5。本技术套管式气—气换热式一段转化炉另一个其特征是：为了提高内、外套管之间气体给热系数，强化传热效果，在内套管1之外表面设置螺旋导流片4。-->在本技术的套管式气—气换热式一段转化炉内、外套管之气体进出口均用挠性管与各自的集合管相连接；其中所述的挠性管可以是猪尾管。本技术的套管式气—气换热式一段转化炉的工作原理是：将具有一定压力的烃类原料气，经脱硫后配入蒸汽并经预热至500℃～600℃，由转化管(内套管)的上部进入催化剂床层，吸收管外高温二段转化气的热量，使原料气中的甲烷发生反应。反应后的一段转化气中尚有一部分甲烷需送入二段转化炉内进一步转化，二段转化后的气体温度高达850℃～1050℃，把这种高温二段转化气再导入内、外套管之间的环隙提供内管中原料气甲烷化所需要的热量，从而达到省去直接火加热的目的。本技术所提出的套管式气—气换热式一段转化炉其主要特点不仅是不用直接火加热的利用高温二段转化气返回“套管式气——气换热式型一段转化炉”的管间，提供转化管内烃类转化所需热量。而且每根套管都是独立的一个换热单元，不属于压力容器范筹。本技术除省去传统的直接火加热的方式达到节能的目的之外，与现有的国内外的不采用直接火加热的气——气换热型转化炉相比，还有其结构简单，便于制造和维修，而且可以根据各种生产规模来确定套管的根数和排数，而不需改变其结构。如与相同规模的年产15000吨合成氨厂的直接火加热的箱式炉比较几个主要指标如下：  序  号    比较项目气—气换热型一段转化炉传统的箱型一段转化炉    备    注  1炉体外形尺寸长×宽×高(mm)5000×3000×1200013000×5000×16000  3炉子总重量(Kg)～50,000～240,000含耐火材料和钢结构  4炉子制造、安装费用1.0(基准)1.5  5炉子现场安装所需时间1.0(基准)4下面结合附图对技术进一步说明。附图是本技术的一个主视图。附图中：代号1.转化管(内套管)；2.外套管；3.一段转化气出口集合管；4.导流片；5.波形补偿器；6.催化剂；7.二-->段转化气入口集合管；8.二段转化气出口集合管；9.原料气入口集合管；10.猪尾管。由于内套管和外套管在操作状态下的温差较大，所以在上部设置了波形补偿器，该补偿器可以设置在内套管上部也可以设置在外套管上部，都能起补偿作用。为了提高套管间二段转化气的给热系数，在内套管的外表面设置了导流片4，借此改善气体流动状态，提高给热系数。在所有集合管与套管之间均设置了猪尾管10，其目的是利用猪尾管的柔性补偿集合管与套管之间的膨胀，以降低管系的二次应力达到安全运行的目的。实施例：经预热至500℃～600℃的混合原料气由原料气入口集合管9，通过猪尾管10均匀分配到装有催化剂的转化管1中吸收由管外高温(950℃～1000℃)二段转化气所提供的热量使甲烷进行一段转化，转化后的一段转化气温度在700℃左右，经过转化管下部猪尾管汇集到一段转化气出口集合管，再送入另一设备——二段转化炉，使一段转化气中的残余甲烷得到进一步转化。二段转化气中残余甲烷约为0.5％左右，温度为950℃～1000℃，再经二段转化气入口集合管7，通过猪尾管均匀分配到转化管1和外套管2的环隙，在螺旋导流片4的作用下，由下而上呈螺旋形流动，同时为管内甲烷转化提供热量，使二段转化成气体温度由950℃～1000℃降至600℃～700℃后，通过猪尾管汇集到二段转化气出口集合管8送到下一个设备。本文档来自技高网...

【技术保护点】
套管式气－气换热式一段转化炉，由转化管１、外套管２、一段转化气出口集合管３、内部导流片４、波形补偿器５、催化剂６、二段转化气入口集合管７、二段转化气出口集合管８、原料气入口集合管９和猪尾管１０组成；其中，在转化管１中装填催化剂６，原料气从上部入口集合管９通过猪尾管１０分配到各转化管１中，高温气体从二段转化气入口集合管７进入到转化管１和外套管２之间的封闭的热交换单元内进行转化反应。

【技术特征摘要】
1.套管式气—气换热式一段转化炉，由转化管1、外套管2、一段转化气出口集合管3、内部导流片4、波形补偿器5、催化剂6、二段转化气入口集合管7、二段转化气出口集合管8、原料气入口集合管9和猪尾管10组成；其中，在转化管1中装填催化剂6，原料气从上部入口集合管9通过猪尾管10分配到各转化管1中，高温气体从二段转化气入口集合管7进入到转化管1和外套管2之间的封闭的热交换单元内进行转化反应。2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘武烈，庞玉学，万蓉，庞彪，魏蜀刚，
申请(专利权)人：庞玉学，
类型：实用新型
国别省市：90[中国|成都]