换热式转化炉制造技术

本实用新型专利技术提供一种换热式转化炉，包括承压壳体、转化管和加热管。转化管竖向设置在承压壳体中，转化管中填充有催化剂，转化管的两端分别为原料气入口端和转化气出口端；加热管设置在承压壳体中，围设在转化管的外侧，加热管的入口端邻近于转化管的转化气出口端，加热管的出口端邻近于转化管的原料气入口端，加热管的入口端与承压壳体上设置的加热气入口相连；加热管的出口端与承压壳体上设置的转化气出口连通；转化管的转化气出口端连通至加热管的入口端。本实用新型专利技术提供的换热式转化炉，通过对加热气流通路径流动的限定，使加热气的流速具有可控性，强化了对流换热，以提高原料气的转化效率，取得良好的节能节气效果。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种换热式转化设备结构技术，尤其涉及一种换热式转化炉。
技术介绍
换热式转化工艺是一种节气节能的先进工艺，在国外于上世纪八十年代，英国 I. C. I公司首先实现工业化。上世纪九十年代中期我国化工行业率先开发成功以天然气为 原料，年产15000吨小型合成氨装置，节气效果显著。实现这种换热式转化新工艺的关键设 备就是换热式转化炉，其主要工作原理就是在天然气、焦炉气或煤气等气体中加入水蒸汽 形成原料气，原料气中的烃类气体主要是甲烷，甲烷在催化剂的作用下进行如下转化反应， 此反应是吸热反应，化学反应式为CH4+H20 个=C0+3H2-Q换热式转化炉的主要结构是在承压壳体内设置转化管，转化管内填充催化剂，向 转化管的一端中通入烃类气体和水蒸汽，即原料气。在承压壳体内对转化管进行加热，通常 是以携带热量的加热气在转化管外对转化管内的原料气进行加热，使其在催化剂的作用下 转化成为转化气，从转化管的另一端排出。现有的换热式转化炉的转化管外加热气的入口温度和出口温度分别约为1017°C 和715°C，转化管内原料气入口温度和出口温度分别约为595°C和915°C。管外加热气在承 压壳体内流动的过程中温度逐渐下降，在高于800°C时，对管内原料气以辐射传热为主，对 流传热为辅，低于800°C时，恰恰相反。管外加热气的温度由入口的1017°C到出口时降至 715°C，当管外加热气的温度低于800°C时则气体流速低，而此时换热式转化炉不能有效控 制管外加热气的流速，不能强化对流传热，因此，与该处气体对应段的转化管内将不能得到 有效加热，导致原料气中的甲烷的转化效率不高。经上述转化过程之后排出的气体中甲烷含量尚有15% 35%不等，甲烷含量会 随原料气种类、转化压力、温度不同而不同。为了进一步降低转化气中残余甲烷量，现有技 术会设置两个转化炉，即一段转化炉和二段转化炉。一段转化炉排出的气体称为一段转化 气。一段转化气再送入二段转化炉进行深度转化，使二段转化气中甲烷含量降至CH4 < 1 %。 这就是通常所谓的两段式换热式转化工艺，但显然两段式换热式转化工艺的设备成本增 尚ο
技术实现思路
本技术提供一种换热式转化炉，以提高换热式转化炉内的气体转化效率。本技术实施例提供了一种换热式转化炉，包括承压壳体；转化管，竖向设置在所述承压壳体中，所述转化管中填充有催化剂，所述转化管的 两端分别为原料气入口端和转化气出口端；加热管，设置在所述承压壳体中，围设在所述转化管的外侧，所述加热管的入口端邻近于所述转化管的转化气出口端，所述加热管的出口端邻近于所述转化管的原料气入口 端，所述加热管的入口端与所述承压壳体上设置的加热气入口相连，输入转化气；所述加热 管的出口端与所述承压壳体上设置的转化气出口连通，输出转化气；所述转化管的转化气 出口端连通至所述加热管的入口端，所述转化管输出的转化气与所述加热气入口输入的转 化气混合。如上所述的换热式转化炉，所述转化管的长度为8 13米；所述转化管的公称直 径为25 65毫米；所述加热管的长度为8 13米；所述加热管的公称直径为38 89毫 米。如上所述的换热式转化炉，所述转化管外壁环绕设有翅片，或所述转化管为三维肋管。如上所述的换热式转化炉，所述转化管外壁设有螺旋扰流片。如上所述的换热式转化炉，所述承压壳体外壁设有冷却水夹套，所述冷却水夹套 上设置有夹套冷却水入口和夹套冷却水出口，所述承压壳体内壁采用耐火材料衬里。由上述技术方案可知，本技术通过将流通加热气的加热管围设在转化管的外 侧，使加热气的流通路径得以限定，从而可以有效控制加热气的流速。当加热气在流动过程 中温度逐渐下降时，也可以通过控制加热气的流速来强化对流传热，从而为转化管内原料 气的转化提供足够热量，以提高了原料气中烃类气体的转化率，改善了节能节气效果。附图说明图1为本技术实施例-图2为本技术实施例图3为本技术实施例图4为本技术实施例附图标记1-承压壳体； 2-转化管；4-催化剂；5-原料气入口 ；8-冷却水夹套； 9-冷却水夹套入口11-耐火材料衬里；12-转化气出口；14-三维肋管； 21-挡板；-提供的换热式转化炉的剖面结构示意图 中转化管的局部放大结构示意图； 中转化管外设翅片结构示意图； 中三维肋管结构示意图。3-加热管； 7-加热气入口 ； 10-冷却水夹套出口 13-翅片； 22-通孔。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新 型实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描 述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施 例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于 本技术保护的范围。实施例一图1为本技术实施例一提供的换热式转化炉的剖面结构示意图，如图1所示， 该换热式转化炉包括承压壳体1、转化管2和加热管3。在本实施例中，承压壳体1上设有原料气入口 5、加热气入口 7和转化气出口 12。转化管2竖向设置在承压壳体1中，转化管2 中填充有转化反应所用的催化剂4，转化管2的两端分别为原料气入口端和转化气出口端。 转化管2的原料气入口端与承压壳体1上的原料气入口 5相连通。加热管3设置在承压壳 体1中，围设在转化管2的外侧，加热管3的入口端邻近于转化管2的转化气出口端，加热 管3的出口端邻近于转化管2的原料气入口端。加热管3的入口端与承压壳体1上设置的 加热气入口 7相连，输入加热气，加热气为转化气，具体的转化气是来自自热式转化炉的高 温转化气，和该转化炉的转化气再次循环进来作为加热气；加热管3的出口端与承压壳体1 上设置的转化气出口 12连通，输出转化气；转化管2的转化气出口端连通至加热管3的入 口端，转化管2输出的转化气与加热管3入口端输入的转化气混合，共同作为加热气，加热 气通过加热管3自下而上流动，对转化管2中的原料气加热。在本实施例中，换热式转化炉的具体工作过程为压力为1. OMPa 5. OMPa的烃类 气体，经脱硫处理并配入一定量的水蒸汽以后，预热至500°C 650°C (例如595°C )，由承 压壳体1上的原料气入口 5进入到填充有催化剂4的转化管2中，烃类气体具体可以为天 然气。温度约为1000°C (例如1017°C )，压力为1. OMPa 5. OMPa的加热气，由承压壳体1 上的加热气入口 7进入到加热管3中，自下而上对转化管2中的原料气加热。具体的，加热 气是来自自热式转化炉的高温转化气，和该转化炉的转化气再次循环进来作为加热气。转 化管2中的原料气通过高温加热并在催化剂4的作用下，发生转化反应后成为的转化气，从 转化管2的转化气出口端排出，与提供热量的转化气混合后再经过加热管3对转化管2内 的原料气加热，最后从承压壳体1上的转化气出口 12排出，就完成了原料气的转化过程。转 化反应生成的高温转化气循环利用可以再次为转化管2内的原料气提供热量，提高了能量 的利用率。在本技术提供的换热式转化炉的工作过程中，加热气通过加热管3限定的流 通路径流动，使加热气的流速具有可控性。在加热气流动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种换热式转化炉，其特征在于，包括：　　承压壳体；　　转化管，竖向设置在所述承压壳体中，所述转化管中填充有催化剂，所述转化管的两端分别为原料气入口端和转化气出口端；　　加热管，设置在所述承压壳体中，围设在所述转化管的外侧，所述加热管的入口端邻近于所述转化管的转化气出口端，所述加热管的出口端邻近于所述转化管的原料气入口端；所述加热管的入口端与所述承压壳体上设置的加热气入口相连，输入转化气；所述加热管的出口端与所述承压壳体上设置的转化气出口连通，输出转化气；所述转化管的转化气出口端连通至所述加热管的入口端，所述转化管输出的转化气与所述加热气入口输入的转化气混合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘武烈，庞玉学，庞彪，杨泳涛，万蓉，王志坚，
申请(专利权)人：庞玉学，
类型：实用新型
国别省市：90[]