用于测量离开重整管的合成气的温度的系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于测量蒸汽甲烷重整炉中的至少一个重整管的特定温度的系统，其中竖直成排布置的管在管出口处产生合成气，通向纵向歧管的给定排的管包括测量离开管的合成气的至少一个温度的器件，该器件沿歧管的长度定位并且包括：管状的第一部分，在该第一部分上至少一个温度传感器在要测量合成气出口温度的管的开口处定位在合成气中；第二部分，该第二部分将第一部分延伸、用于将由传感器捕获的数据传输到外部直到第三部分，该第三部分包括用于根据捕获的数据计算温度的仪器。用于根据捕获的数据计算温度的仪器。用于根据捕获的数据计算温度的仪器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测量离开重整管的合成气的温度的系统
[0001]本专利技术涉及通过蒸汽重整生产合成气体的领域。
[0002]本专利技术更特别地涉及一种用于测量在蒸汽重整炉中存在的重整管的特定温度的系统。
[0003]蒸汽甲烷重整(SMR)炉用于生产氢气、一氧化碳和合成气体。用于重整烃原料的反应是吸热的；这些反应需要大量的热。
[0004]通常为平行六面体形状的构造的重整炉(或重整器)是用陶瓷砖制成的元件生产的；重整炉具有燃烧器形式的热源，燃烧器通常是对齐的并且通常沿竖直侧壁安装(更广为人知的是侧燃技术)或沿炉顶或炉底水平地安装(分别为顶燃技术和底燃技术)。催化管竖直地成排设置在炉的燃烧室中；重整反应在这些催化管中进行，催化管的尺寸根据长度、直径和壁厚确定，以允许反应完成，目标是使过程效率接近热力学平衡。在给定的炉中，这些管具有统一的尺寸(典型地具有高度为12m，内直径为10至13cm，壁厚为1至1.8cm的量级)。
[0005]同一排的重整管在出口处连接到单个歧管管道，该歧管管道回收由这些管产生的合成气。通常，重整气体在重整管的底端离开，在下文中称为“纵向歧管”(也称为“出口收集器”)的该歧管纵向地放置在这排管下方。纵向歧管自身连接到横向歧管(也称为“十字集管”)，该横向歧管回收来自连接到各排管的所有纵向歧管的合成气，从而收集在重整炉中产生的所有合成气。
[0006]在[图3]所展示的构型中，横向歧管设置在与纵向歧管相同的水平面中、垂直于纵向歧管；横向歧管在一端连接到纵向歧管，因此每个纵向歧管具有通向横向歧管的一端，另一端是封闭的。根据另一种构型，横向歧管可以在与所述纵向歧管的平面平行的平面中设置在纵向歧管下方，横向歧管在其中心部分连接到纵向歧管；每个纵向歧管在其端部处封闭，因此纵向歧管的位于横向歧管的两侧上的两个部分经由共同的出口通向横向歧管。
[0007]在炉中，燃烧器的火焰与重整管的内部之间的热传递在该过程的效率中起主要作用，并且即使SMR炉以确保火焰与管之间尽可能均匀的热传递的方式设计，炉的制造和管的填充差异仍可能导致管之间的温度分散(或扩散)，使得重整过程的效率降低。
[0008]如果可以估计各个管之间的温度分散，则可以减少温度分散；存在针对此问题的有效解决方案，或者通过彼此独立地作用于燃烧器的功率，或者通过调节供应每个重整管的原料气体的流速。
[0009]然而，无论使用何种有效方法，其效率仍取决于是否可获得可靠准确的温度。
[0010]通常，为了获得这些温度，在炉的室中在管外部测量重整管的壁的温度，该温度被称为表层温度。该温度可以使用例如以下获得：
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高温计，或
[0012]●
红外(IR)相机，例如在3.1μm波长下操作，或
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通过在管的不同高度处将接触式热电偶焊接到管上。
[0014]但是在恶劣的环境中并且在1200℃的量级的高温下，在燃烧室中进行这种测量是困难的。
[0015]也可以测量管内的温度，但是这种测量难以实现：所安装的测量系统将改变催化
剂堆，导致出现优先通道，因此局部处于热点，此外，在也从顶部向重整管供应气态原料的顶部加热炉中实际安装该系统是棘手的。
[0016]因此，需要一种可以单独测量每个重整管的代表性温度而不需要在重整管内部或在管外部在炉的室中进行测量的器件。
[0017]专利技术人已经发现，在纵向歧管中在靠近重整管的出口处的合成气体的行为(特别是该合成气体不立即与来自相邻管和/或在纵向歧管中循环的合成气体混合的事实)使得可以通过在管的出口处测量纵向歧管中的合成气体的温度来获得所述管的特定温度，而无论管如何。
[0018]因此，本专利技术的目的是在处于纵向歧管中重整管的开口处的合成气体中进行代表离开管的合成气体的温度的温度测量。测量可以用于提高合成气体生产效率而不危及设备的安全。在歧管处获得的单独代表离开每个管的合成气的温度的这些测量结果可以特别突出管彼此之间的行为差异，因此突出管之间的热传递的不均匀性。
[0019]为此，本专利技术的第一方面涉及一种用于测量蒸汽甲烷重整炉中存在的至少一个重整管的特定温度的系统，其中竖直成排设置的重整管在入口处被供应以气态反应混合物，并在管出口处产生合成气体，一组纵向管状歧管设置在垂直于这些排的管的平面中、在所述排下方，以便收集产生的合成气体，给定排的管通向与这些管相关联的纵向歧管，所有纵向歧管通向横向歧管，所有纵向歧管和横向歧管形成用于收集合成气体的系统，该系统的特征在于，对于至少一排管，该系统包括：
[0020]●
至少一个用于测量在管出口处的至少一个合成气体温度的器件；该器件沿与所述排的管相关联的歧管的长度设置，并且至少包括管状的第一部分、将第一部分延伸的第二部分以及第三部分，该第一部分沿所述纵向歧管的长度设置，并且设置有至少一个温度传感器以便获取温度数据，该传感器在要测量出口合成气体的温度的该排的重整管的开口处定位在合成气体中，该第二部分能够确保将由传感器获取的温度数据传输到纵向歧管的外部并且直到第三部分，该第三部分包括用于根据由器件的第一部分获取的数据和由器件的第二部分传输的数据计算温度的仪器，
[0021]●
用于将温度传感器定位在纵向歧管中的器件，该器件确保在管的开口处在合成气体流与来自通向歧管的其他管的合成气体混合之前将温度传感器定位在该合成气体流中，
[0022]●
密封的出口器件，该密封的出口器件用于测量器件的第二部分、朝向用于收集合成气体的系统的外部。
[0023]因此，该测量系统使得可以藉由一组精确地定位在一排中的管的出口处的温度传感器来测量所述管的出口处的温度、或者一排的多个重整管的出口处的温度。可以对炉中的一排、多排或所有排的管进行配备；在配备的排中，可以控制一个管、多个管或所有管的温度。因此，可以在所有管或选定的管的出口处获得所有合成气体温度。
[0024]除了在前面段落中阐述的特征之外，根据本专利技术的第一方面的温度测量系统可以具有单独或以任何技术上可能的组合考虑的下面中的一个或多个附加特征。
[0025]根据一个非限制性的实施例，
[0026]●
对于至少一排管，该系统包括一个或多个测量器件，该一个或多个测量器件的第一部分设置有使用专用的定位器件定位在管的开口处的单个温度传感器，该温度传感器
测量该管的出口合成气体的温度，并且该测量部件的第二部分具有朝向用于收集合成气体的系统的外部的密封的出口器件，该第二部分将该第一部分延伸并且能够确保将由传感器获取的温度数据传输到仪器，
[0027]●
沿纵向歧管的长度设置的测量器件是具有多个传感器的多点测量器件，该多个传感器沿测量器件的第一部分设置以便放置在要测量出口合成气体的温度的管的开口处，
[0028]●
测量重整管的出口处的合成气体温度的传感器沿管的在管通向歧管处的轴线以一定距离定位在歧管中，在从管通向歧管处测量的该距离最大是在管通向歧管处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于测量蒸汽甲烷重整炉中存在的至少一个重整管的特定温度的系统，其中：
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竖直成排设置的重整管在入口处被供应以气态反应混合物，并在管出口处产生合成气体，
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一组纵向管状歧管设置在垂直于这些排的管的平面中、在所述排下方，以便收集产生的合成气体，给定排的管通向与这些管相关联的纵向歧管，所有纵向歧管通向横向歧管，所有纵向歧管和横向歧管形成该用于收集合成气体的系统，其特征在于，对于至少一排管，该系统至少包括：
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用于测量在该管出口处的至少一个合成气体温度的器件，该器件沿与所述排的管相关联的歧管的长度设置，并且该器件至少包括：
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管状的第一部分，该第一部分沿所述纵向歧管的长度设置，并且设置有至少一个温度传感器以便获取温度数据，该传感器在要测量出口合成气体的温度的该排的重整管的开口处定位在合成气体中；
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第二部分，该第二部分将该第一部分延伸、能够确保将由该传感器获取的温度数据传输到该纵向歧管的外部并且直到第三部分；
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第三部分，该第三部分包括用于根据由该器件的第一部分获取的数据和由该器件的第二部分传输的数据计算温度的仪器；
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用于将该温度传感器定位在该纵向歧管中的器件，该器件确保在该管的开口处在合成气体流与来自通向该歧管的其他管的合成气体混合之前将该温度传感器定位在该合成气体流中；
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密封的出口器件，该密封的出口器件用于测量器件的第二部分、朝向该用于收集合成气体的系统的外部。2.如权利要求1所述的测量系统，其中，对于至少一排管，该系统包括一个或多个测量器件，该一个或多个测量器件的第一部分设置有使用专用的定位器件定位在管的开口处的单个温度传感器，该温度传感器测量该管的出口合成气体的温度，并且该测量部件的第二部分具有朝向该用于收集合成气体的系统的外部的密封的出口器件，该第二部分将该第一部分延伸并且能够确保将由该传感器获取的温度数据传输到该仪器。3.如权利要求1所述的测量系统，其中，沿该纵向歧管的长度设置的该测量器件是具有多个传感器的多点测量器件，该多个传感器沿该测量器件的第一部分设置以便放置在要测量出口合成气体的温度的这些管的开口处。4.如权利要求1至3之一所述的测量系统，其中，测量重整管的出口处的合成气体温度的该传感器沿该管的在该管通向该歧管处的轴线以一定距离定位在该歧管中，在从该管通向该歧管处测量的该距离最大是在该管通向该歧管处测量的该管的内直径的两倍。5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，经由多个单独的紧固器件来确保这些传感器的定位，这些紧固器件沿温度测量器件的第一部分分布以确保将该测量器件在其第一部分处整体紧固到该歧管。6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，确保整体紧固的这些单独的紧固器件包括支撑元件和定位件，该测量器件搁置在该支撑元件上，该定位件刚性地连接到该支撑元件并且刚性地连接到该歧管或通向该歧管的重整管的至少一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：