换热式一段转化炉制造技术

本发明专利技术涉及到换热式一段转化炉，它是由支撑板、气体分布板、折流板、上管板、支撑圈、转化管、拉杆、定距管、耐热层、隔热层、水夹套、猪尾管、集气室、上升管所组成，通过在隔热层的外部设置有水夹层，在隔热层的内设置有耐热层，水夹层和耐热层之间采用拉杆连接；在转化炉的上部设置有一段转化气出口，其上升管通过设置在顶部的集气室与猪尾管相通，所述的猪尾管被固定在支撑板上与转化管相连，所述转化管通支撑圈被固定在转化炉内的方法，可以充分地利用二段转化放出的热量来为一段转化服务，达到节能的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新型节能设备，换热式一段转化炉。
技术介绍
随着社会的发展，人类对能源的需求越来越大，许多自然资源越来越少，节能降耗 是当今世界面临的主要问题之一。我国已把节约资源作为基本国策。发展循环经济，保护 生态环境，加速建设资源节约型，环境友好型社会。为此业内人士对烃类如天然气生产氨的 节能设备的开发制造给予了极大的关注。具体地讲，就是利用二段转化的放热为一段转化 的吸热提供热源，最大限度地减小工业实际中一般使用火管式方箱转化炉的规模，从而大 大减少燃料气体的需求，达到节能降耗的目的。无论在技术上还是在经济上，用于生产氨合 成气的一段和二段转化的常规步骤是公知的。根据最新的观点，对于每个生产氨的装置，认 为这两步是决定其“原料与燃料”需求的控制步骤，因为这两步都需要烃类燃烧产生的热量 进行蒸汽与烃类的吸热反应。工业用一段转化炉一般是由许多直接受火焰加热转化管的炉 子，它需要消耗大量燃料和占地面积，管中装有含镍催化剂，通过此催化剂，当加入蒸汽时， 大约有60% (体积)的新鲜原料烃转化为氢和碳氧化物。此一段转化气中还有未反应的 蒸汽和剩余的烃类甲烷。从这个工艺的观点出发，一段转化炉是一个吸热催化蒸汽转化区。 一段转化气被送入二段转化炉，这个转化炉一般是一个衬有耐火材料的容器，没有外部加 热装置，在此容器中装有含镍催化剂。在进行二段转化时，一部分一段转化气和外供空气进 行燃烧供给剩余甲烷与蒸汽进行吸热反应的热量，而空气也是最终氨合成气中氮的来源。 从此工艺的观点看，二段转化炉是一个放热催化蒸汽转化区，有时被称作自热转化炉。从二 段转化炉中出来的粗制热合成气含有氢、氮、一氧化碳、二氧化碳、未反应的蒸汽、剩余的甲 烷和少量惰性气体，这里的一氧化碳随后会转化为氢。在一般情况下，热合成气和锅炉的进 料水进行热交换，产生蒸汽供给用于二段转化空气、合成气和氨产品回收用冷冻的压缩装 置。尽管有这方面的应用，专业人员一直希望使用反应/换热器将二段转化炉出口气体的 热量用于一段转化的另一种用途，并借此来最大限度地减小通常的火管式方箱转化炉的规 模。理论上讲，如果能把足够数量的一段转化量移到二段转化器中，使得能够用从放热转化 阶段得到的热量平衡掉吸热转化阶段所需要的热量，就可以把火管炉去掉了。进行这样的 热平衡实际上要求在二段转化炉中燃烧更多的烃，因此使用了过量的空气，也就需要在以 后除去多余的氮以保证在最终合成气中达到预期的氢/氮比。所以，实际生产中采用火管 式方箱转化炉和换热式一段转化炉的双一段结构，既能保证在最终合成气中达到预期的氢 /氮比，又能避免二段转化炉中燃烧更多的烃，使用过量的空气，而在以后除去多余的氮。这 样来最大限度地减小通常的火管式方箱转化炉的规模。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要提供一种换热式一段转化炉，它能克服老式产品所存在的缺 陷，本专利技术的目的是这样实现的，换热式一段转化炉，是由支撑板、气体分布板、折流板、上管板、支撑圈、转化管、拉杆、定距管、耐热层、隔热层、水夹套、猪尾管、集气室、上升管所组 成，其特征在于在隔热层的外部设置有水夹层，在隔热层的内设置有耐热层，水夹层和耐 热层之间采用拉杆连接；在转化炉的上部设置有一段转化气出口，其上升管通过设置在顶 部的集气室与猪尾管相通，所述的猪尾管被固定在支撑板上与转化管相连，所述转化管通 过支撑圈被固定在转化炉内，转化管与转化管之间还设置有折流板，在转化炉侧上部设置 有二段转化气进口，二段转化气进口炉内设置有气体分布板；在转化炉侧下部还分别设置 有二段转化气出口和原料气进口 ；水夹套的进水口设置在转化炉的上部，出水口设置在转 化炉的下部。本专利技术换热式一段转化炉的主要创新点为非直接火焰传热。所谓一段转化是 指生产工艺中的某段转化，此段转化为吸热反应，而二段转化为放热反应。换热式一段转化 炉的工作原理即充分利用二段转化放出的热量来为一段转化服务，达到节能的目的，可取 代原造气工艺采用火管式方箱转化炉燃烧天然气的工艺，具有显著的节能和减排效果。其 主要经济指标与传统的火管式方箱转化炉比较具有明显优势。附图说明 图1是本专利技术结构示意图1:支撑板 2:气体分布板3:折流板，4:上管板5:支撑圈6:转化管 7:拉杆8:定距管9:耐热层10:隔热层11:水夹套 12:猪尾管 13:集气室 14:上升管a:进水口b:出水口 C:原料气进口 d: 二段转化气出口e: 二段转化气进口 f: 一段转化气出口具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明在图中，本专利技术换热式一段转化炉，是由支撑板、气体分布板、折流板、上管板、支 撑圈、转化管、拉杆、定距管、耐热层、隔热层、水夹套、猪尾管、集气室、上升管所组成，其特 征在于在隔热层的外部设置有水夹层，在隔热层的内设置有耐热层，水夹层和耐热层之间 采用拉杆连接；在转化炉的上部设置有一段转化气出口，其上升管通过设置在顶部的集气 室与猪尾管相通，所述的猪尾管被固定在支撑板上与转化管相连，所述转化管通过支撑圈 被固定在转化炉内，转化管与转化管之间还设置有折流板，在转化炉侧上部设置有二段转 化气进口，二段转化气进口炉内设置有气体分布板；在转化炉侧下部还分别设置有二段转 化气出口和原料气进口 ；水夹套的进水口设置在转化炉的上部，出水口设置在转化炉的下 部。具体实施时，原料气从下部管箱进入，均勻分配到装催化剂的转化管中，吸收管外二段 转化气提供的热量，使甲烷进行一段转化反应，一段转化反应的气体，经上部猪尾管汇集于 浮头集气室内，再经上升管流出，进行到下一个设备二段转化炉内甲烷进一步转化，放出的 热量又从换热式一段转化炉的上部进入壳体，通过转化管和壳体之间的环隙，由上而下通 过向转化管传热，以提供管内一段转化所需热量，然后由壳体下部流出。管束是换热式一 段转化炉的关键部件，是气体反应的主要场所，它由多个转化管焊接组成。由于炉管工作 温度高达960°C，与壳体的膨胀差达140mm以上，炉管内填充催化剂，上升管为空管，炉管之 间及炉管与上升管之间温度不一致，故存在不同的膨胀差，为解决这一问题，设计采用浮头式列管结构，并在每一根转化管上部设计有弓型猪尾管以吸收轴向膨胀差。管箱为一承压壳体，主要材质16MnR，壳体内壁设置保温钉、耐热衬里及隔热衬里，以减少热损失及保护筒 体。(1)壳程内保温隔热至关重要，为减少热损失，提高热效率，确保转化气出口残余甲烷达 到设计要求是一段转化炉的关键，保温采用耐火层和隔热层双层衬里，筑炉要求很严，既保 证管束顺利吊入，又要防止间隙过大而导致热短路，故采用专用模具筑炉。(2)为保证壳体 温度不超过设计温度，防止内保温可能产生裂纹而导致壳壁超温。在壳体外壁设有水夹套 进行二次保护，水夹套通常为常压，材质采用Q235A。本专利技术换热式一段转化炉的目的是将 放热催化转化取得的热量用于吸热催化转化。最大限度地减小工业实际中一般使用火管式 方箱转化炉的规模，从而大大减少燃料气体的需求和烟气的排放，达到节能降耗和减排的 目的。权利要求1.换热式一段转化炉，是由支撑板、气体分布板、折流板、上管板、支撑圈、转化管、拉 杆、定距管、耐热层、隔热层、水夹套、猪尾管、集气室、上升管所组成，其特征在于在隔热层 的外部设置有水夹层本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．换热式一段转化炉，是由支撑板、气体分布板、折流板、上管板、支撑圈、转化管、拉杆、定距管、耐热层、隔热层、水夹套、猪尾管、集气室、上升管所组成，其特征在于：在隔热层的外部设置有水夹层，在隔热层的内设置有耐热层，水夹层和耐热层之间采用拉杆连接；在转化炉的上部设置有一段转化气出口，其上升管通过设置在顶部的集气室与猪尾管相通，所述的猪尾管被固定在支撑板上与转化管相连，所述转化管通支撑圈被固定在转化炉内，转化管与转化管之间还设置有折流板，在转化炉侧上部设置有二段转化气进口，二段转化气进口炉内设置有气体分布板；在转化炉侧下部还分别设置有二段转化气出口和原料气进口；水夹套的进水口设置在转化炉的上部，出水口设置在转化炉的下部。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余炎，
申请(专利权)人：江苏双勤民生冶化设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]