一种用于天然气蒸汽转化的高温内衬反应器制造技术

本实用新型专利技术提供一种用于天然气蒸汽转化的高温内衬反应器：包括耐压壳体以及设置在耐压壳体内壁上的采用自流型浇注料制成的耐火衬里，所述耐火衬里内设置有内夹套，内夹套包括由多层沿周向排列的直筒衬板、连接于每层直筒衬板内相邻直筒衬板间的轴向搭接板以及连接于相邻层直筒衬板间的周向搭接板构成的直筒体，所述轴向搭接板以及周向搭接板具有沿对应方向延伸的V型槽。本实用新型专利技术使用自流型浇注料，可一次成型耐火衬里，将施工对耐火衬里质量的影响降至最低，同时，利用V型搭接板构成能自我吸收热膨胀的内夹套，有效地避免了工艺气及水汽与衬里接触的可能，从而保证了设备安全可靠的运行，具有结构简单、成本低廉的特点。

A high temperature liner reactor for steam reforming of natural gas

The utility model provides a lining for high temperature reactor steam conversion of natural gas, including pressure casing and the inner wall of the pressure hull on the refractory lining made of self flow castable, the refractory lining is arranged in the inner jacket, the inner jacket includes a multilayer circumferentially arranged cylinder liner plate, connecting lining straight cylinder plate adjacent straight cylinder lining plate and axial overlap connected to adjacent layers of straight cylinder liner between the circumferential plates in each layer of straight tube, the axial and circumferential lap lap plate plate with V groove extending along the corresponding direction. The utility model has the advantages of self flow castable refractory lining, once formed, will affect the quality of the construction of refractory lining to a minimum, at the same time, the use of V type plate composed of self absorption thermal expansion of the inner jacket, effectively avoid the process gas and water vapor and lining contact, so as to ensure the safety of equipment reliable operation, has the advantages of simple structure and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种用于天然气蒸汽转化的高温内衬反应器
本技术涉及天然气蒸汽转化制氢/合成气领域，具体涉及一种内衬反应器。
技术介绍
目前国内天然气蒸汽转化制氢或合成气工艺，大多采用蒸汽转化技术，即在催化剂存在的高温条件下(转化炉中)，使甲烷等烃类与水蒸汽反应生成H2、CO等混合气。其主要反应为：1、2、3、4、随着制氢/合成气规模的不断提高，单台转化炉已难以经济可靠地满足大规模工艺生产要求。国内大多数转化工艺采用了在转化炉前设置预转化炉的工艺。预转化炉的使用不仅分担了转化炉的部分负荷(约15～20％)，降低了转化炉规模；同时重烃组份在预转化催化剂床层经吸热反应分解为轻组分，避免重烃在转化炉内因更高的床层温度环境而反应，导致催化剂积碳，大大延长了转化催化剂的使用寿命，延长了转化炉运行周期。预转化炉或转化炉的反应气在进入其各自的预热器前均需补充过量的蒸汽以使甲烷蒸汽转化反应完全并抑制积碳反应。过量蒸汽的加入使得水蒸汽在预转化炉中瓷球表面凝结，尤其在开车阶段需加入大量的水蒸汽，预转化炉上部瓷球处水汽凝结现象较为突出。水汽的侵入大大增加了容器内催化剂床层至容器壳体金属内壁的导热系数。典型的预转化炉操作条件：2.8MPa@550℃(设计为：3.5MPa@300(壁温)℃，衬里设计绝热温度为150℃)，反应气自顶部进入，底部排出。因温度较高，目前耐火材料均采用一层耐火刚玉浇注料和一层轻铝浇注料的结构，保温层浇注料与容器壳体金属内壁间有一层耐400℃的耐酸沥青漆以防止露点腐蚀，容器壳体因有耐火材料可以降低金属外壁设计工作温度(300℃)，选材为Q345R。出转化炉的转化气温度约在800～850℃，在正常运行情况下，过热水蒸汽随工艺气进入下游热回收降温后分离。转化炉出口输气总管的设计与预转化炉类似，操作条件：2.2MPa@890/150(管子壁温)℃(设计为：2.4MPa@910/300(管子壁温)℃)，采用一层耐火刚玉浇注料和一层轻铝浇注料的结构(盲端采用一层刚玉砖、一层陶纤毯以及两层轻铝砖和陶纤毯)，管子采用Q345R板材卷制而成。开车期间析出的凝结水顺着预转化炉浇注料表面的裂纹渗入高温沥青漆处，约550℃的水汽夹带着工艺气将高温沥青漆逐渐熔化并从设备底部压力相对较低的出气口处流出，形成高温气-汽流体的流道。从而便使得容器壳体外壁温度远高于设计值(设计150℃，运行过程中最高至380℃)，设备运行存在较大安全隐患。在开停车阶段，随着系统逐渐升温和降温，转化气的温度随之变化，当转化气温度低于水蒸汽露点温度时，大量的水汽在输气总管盲端人孔处析出，含水蒸汽的气体穿过刚玉砖、轻铝砖与刚玉浇注料的缝隙在陶纤毯处冷凝，造成陶纤毯吸水变形，并在自重条件下下坠使得气体窜至Q345R金属内壁处，造成盲端上部外壁超温(最高至310℃)，存在较大安全隐患。
技术实现思路
为解决上述现有技术所存在的问题，本技术的目的在于提供一种用于天然气蒸汽转化的高温内衬反应器，以简单实用的结构设计同时满足高温和富水汽的气体输送要求。为达到上述目的，本技术采用了以下技术方案：包括耐压壳体以及设置在耐压壳体内壁上的采用自流型浇注料制成的耐火衬里，所述耐火衬里内设置有内夹套，内夹套包括由多层沿周向排列的直筒衬板、连接于每层直筒衬板内相邻直筒衬板间的轴向搭接板以及连接于相邻层直筒衬板间的周向搭接板构成的直筒体，所述直筒体与设置在耐压壳体上相应开口处的工艺气进气口、温度计接口、进料口、卸料口、工艺气出气口以及人孔相连通，所述轴向搭接板以及周向搭接板具有沿对应方向延伸的V型槽。所述内夹套还包括设置于所述直筒体端部的斜衬板。所述耐压壳体上、下端部均采用椭圆封头结构，所述内夹套由直筒体以及设置于直筒体上、下两端的上斜衬板、下斜衬板构成。所述工艺气进气口、温度计接口、进料口、卸料口、工艺气出气口以及人孔与内夹套连接为一体，与耐压壳体之间通过所述耐火衬里分隔。所述内夹套、轴向搭接板以及周向搭接板采用不锈钢制成。所述内夹套与耐火衬里之间填充有绝热材料层。所述绝热材料选自陶瓷纤维毯。所述人孔位于耐压壳体侧壁，人孔内设置有人孔塞；人孔塞包括不锈钢筒、设置在不锈钢筒外壁的纤维纸以及填充在不锈钢筒内的陶瓷纤维毯。所述卸料口位于耐压壳体下端，卸料口内设置有由自流型浇注料构成的圆柱形塞子，该塞子与卸料口的间隙由设置在塞子外壁上的陶瓷纤维毯封堵。本技术的有益效果体现在：与现有技术相比，本技术使用自流型浇注料构成的耐火衬里，利用其一次成型特点将施工对耐火衬里质量的影响降至最低，同时，利用V型搭接板，即具有V型槽的搭接板创造性的提出能自我吸收热膨胀的内夹套，有效地避免了工艺气及水汽与衬里接触的可能，从而在不大幅增加设备制造成本的前提下保证了设备能在设计指标下安全可靠的运行，具有结构简单、成本低廉的特点。附图说明图1为反应器的结构示意图；图2为内夹套结构简图；图3为轴向搭接板装配示意图；图4为环向搭接板装配示意图；图5为内夹套直筒段结构示意图；图中：1.耐压壳体，2.耐火衬里，3.直筒衬板，4.下斜衬板，5.上斜衬板，6.陶纤毯夹层，7.卸料口，8.进料口，9.温度计接口，10.工艺气进气口，11.轴向搭接板，12.周向搭接板，13.工艺气出气口。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术做进一步详细下说明。参见图1，本技术提供一种天然气蒸汽转化制氢/合成气用内衬反应器，包括反应器耐压壳体1、由浇注料构成的耐火衬里2、由陶瓷纤维毯构成的陶纤毯夹层6及金属内夹套(内夹套包括直筒衬板3、下斜衬板4及上斜衬板5等)。所述反应器耐压壳体1是一台Ф3800×8600×60mm的压力容器，上、下封头为椭圆封头(上封头设置工艺气进气口10、进料口8以及温度计接口9，下封头设置有卸料口7、工艺气出气口13)。筒体采用Q345R板材、接管采用16MnIII锻件。锚固钉材质为S30408，锚固钉在容器热处理前焊接到耐压壳体1内壁上。所述反应器耐压壳体1的结构设计与普通带内衬的压力容器一致。所述耐火衬里2由自流型刚玉浇注料(低铁、低硅)一次浇筑成型，具有强度高、耐冲刷的特点。同时，自流型浇注料可最大程度地降低施工对耐火衬里质量的影响。原设备浇筑形式采用振动浇筑形式，自流浇注料与振动浇注料相比有以下优点：1、能在自重作用下流动而无需振动；2、能自动铺展开并可达到振动浇注料无法达到的部位；3、可泵送施工，降低劳动强度，加快施工周期；4、减少施工噪音污染。参见图2，所述内夹套由直筒衬板3、下斜衬板4及上斜衬板5等组成。上、下封头处的斜衬板与直筒衬板夹角125度(图1)，这样减少了内夹套的制作难度，降低制造周期。直筒衬板3加工方法为：由宽1500mm、厚3mm的304不锈钢板卷制为不锈钢筒，再裁剪为弧度60°、长1500mm及宽500mm的不锈钢板。不锈钢板间采用夹角60°，凹槽长1500mm、宽60mm的V形搭接板搭接以吸收轴向和周向膨胀。所述内夹套与耐火衬里2之间设有一层30mm厚的陶纤毯夹层6(压缩后为27mm)以增加内夹套与耐火衬里2间的密实性，同时避免运输过程中内夹套与耐火衬里2之间发生碰撞。所述反应器底部催化剂卸料口7处浇注料设计成与接口法兰内径同径的圆柱孔，预制一件与该圆柱孔有5mm间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于天然气蒸汽转化的高温内衬反应器，其特征在于：包括耐压壳体(1)以及设置在耐压壳体(1)内壁上的采用自流型浇注料制成的耐火衬里(2)，所述耐火衬里(2)内设置有内夹套，内夹套包括由多层沿周向排列的直筒衬板(3)、连接于每层直筒衬板(3)内相邻直筒衬板(3)间的轴向搭接板(11)以及连接于相邻层直筒衬板(3)间的周向搭接板(12)构成的直筒体，所述直筒体与设置在耐压壳体(1)上相应开口处的工艺气进气口(10)、温度计接口(9)、进料口(8)、卸料口(7)、工艺气出气口(13)以及人孔相连通，所述轴向搭接板(11)以及周向搭接板(12)具有沿对应方向延伸的V型槽。

【技术特征摘要】
1.一种用于天然气蒸汽转化的高温内衬反应器，其特征在于：包括耐压壳体(1)以及设置在耐压壳体(1)内壁上的采用自流型浇注料制成的耐火衬里(2)，所述耐火衬里(2)内设置有内夹套，内夹套包括由多层沿周向排列的直筒衬板(3)、连接于每层直筒衬板(3)内相邻直筒衬板(3)间的轴向搭接板(11)以及连接于相邻层直筒衬板(3)间的周向搭接板(12)构成的直筒体，所述直筒体与设置在耐压壳体(1)上相应开口处的工艺气进气口(10)、温度计接口(9)、进料口(8)、卸料口(7)、工艺气出气口(13)以及人孔相连通，所述轴向搭接板(11)以及周向搭接板(12)具有沿对应方向延伸的V型槽。2.根据权利要求1所述一种用于天然气蒸汽转化的高温内衬反应器，其特征在于：所述内夹套还包括设置于所述直筒体端部的斜衬板。3.根据权利要求1所述一种用于天然气蒸汽转化的高温内衬反应器，其特征在于：所述耐压壳体(1)上、下端部均采用椭圆封头结构，所述内夹套由直筒体以及设置于直筒体上、下两端的上斜衬板(5)、下斜衬板(4)构成。4.根据权利要求1所述一种用于天然气蒸汽转化的高温内衬反应器，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕春成，陈昱，陈琪，赵红涛，赵引师，田党愿，李辉，栗国平，杜伦，侯小鹏，任有宁，
申请(专利权)人：陕西延长中煤榆林能源化工有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61