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，包括转化管和外套管，外套管套设在转化管的外侧，且外套管的上端与转化管的外壁密封连接，其特征在于，还包括转化气上升管，设置在转化管中，转化气上升管的出口端与转化管上设置的转化气出口相连通，转化气上升管的入口端与转化管相连通，转化管上设有原料气入口，邻近转化管的上端设置；其中，转化管的上下两端为密封结构，转化管与转化气上升管形成的环形空间内填充有催化剂，外套管下端的加热气入口处连接有用于固定并支撑外套管的支撑件，外套管上设有第一加热气出口。本实用新型专利技术提供的换热式转化炉，提高了换热式转化炉的安全可靠性。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及换热式转化设备结构技术，尤其涉及换热式转化炉。
技术介绍
换热式转化工艺是一种节气节能的先进工艺，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，我国化工行业首先开发成功以天然气为原料年产15000吨合成氨换热式转化工艺，实践证明，该工艺节气效果显著。实现换热式转化工艺过程的关键设备就是换热式转化炉，其主要功能就是在原料天然气中加入水蒸汽，使原料气中的甲烷在催化剂的作用下，进行转化反应，此反应是吸热反应，化学反应式为CH4+H20 个=C0+3H2-Q专利号为ZL022348689、题目为《套管式气-气换热式一段转化炉》的中国专利中提供了一种换热式转化炉，该换热式转化炉包括转化管、外套管、二段转化气入口集合管和猪尾管，其中转化管为上端支吊，外套管套设在转化管的外部，二段转化气入口集合管通过猪尾管与外套管相连，向转化管和外套管形成的环形空间输送作为加热气的二段转化气， 为转化管中的原料气进行转换反应提供热量。该换热式转化炉结构简单，便于制造和维修。但在实际的生产应用中，该换热式转化炉至少存在以下缺陷一、由于转化管是采取上端支吊，向下膨胀，膨胀量为100 150mm(随转化管长度和温度不同而不同)，这就会给下部猪尾管两端的连接焊缝造成很大的应力，使焊缝产生拉裂，而且为了吸收向下的热膨胀，猪尾管需要做得比较长。二、二段转化气入口集合管与外套管之间采用猪尾管连接，为了降低猪尾管的刚性，猪尾管的直径不能太大，而高温二段转化气在猪尾管中的流速又不能太高，所以通常都得采用两根猪尾管并联，使管系更加复杂，发生破损的可能性更大。三、二段转化气入口集合管采用热壁管，此管温度高，水平膨胀量大，导致猪尾管焊缝处应力很大，易于破损。
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的安全可靠性。本技术提供一种换热式转化炉，包括转化管、外套管和加热气集气管，所述外套管套设在所述转化管的外侧，且所述外套管的上端与所述转化管的外壁密封连接，还包括转化气上升管，设置在所述转化管中，所述转化气上升管上端作为出口端，与所述转化管上设置的转化气出口相连通，所述转化气上升管下端作为入口端，与所述转化管相连通，所述转化管上设有原料气入口，所述原料气入口邻近所述转化管的上端设置；其中，所述转化管的上下两端为密封结构，所述转化管与所述转化气上升管形成的环形空间内填充有催化剂，所述外套管下端的加热气入口处连接有用于固定并支撑所述外套管的支撑件，所述外套管上设有第一加热气出口，所述第一加热气出口邻近所述外套管的上端设置。如上所述的换热式转化炉，还包括加热气集气管，所述加热气集气管为所述支撑件；所述加热气集气管的侧壁上设置有第二加热气出口，所述外套管下端的加热气入口与所述加热气集气管的第二加热气出口固定连接。如上所述的换热式转化炉，还包括加热气集气管和连接管；所述加热气集气管的侧壁上设置有第二加热气出口，所述外套管下端的加热气入口通过所述连接管与所述加热气集气管的第二加热气出口连接。如上所述的换热式转化炉，其中，所述转化管、所述外套管和所述转化气上升管的数量均为多个，所述转化管、所述外套管和所述转化气上升管一一对应设置；所述加热气集气管的数量为一个，所述加热气集气管的侧壁上设置有多个所述第二加热气出口 ；各所述外套管分别与各所述第二加热气出口连接。如上所述的换热式转化炉，其中，所述外套管通过加强接头与所述加热气集气管焊接连接。如上所述的换热式转化炉，其中，所述加热气集气管外壁设有冷却水夹套，所述加热气集气管内壁采用耐火材料衬里。如上所述的换热式转化炉，其中，所述转化管的上端通过支架定位。由上述技术方案可知，本技术提供的换热式转化炉，通过外套管下端设置用于支撑固定外套管的支撑件，将上端支吊结构改为下端固定结构，避免了只通过猪尾管进行连接而因向下热膨胀出现断裂的问题，提高了换热式转化炉的安全性。且通过加热气上升管的设置，将转化气的热量进一步提供给原料气的转化，提高了能量的利用率，也提高了原料气的转化率。附图说明图1为本技术实施例二提供的换热式转化炉结构示意图；图2为图1的换热式转化炉布置结构示意图；图3为图2的换热式转化炉的A-A截面示意图；图4为本技术实施例三提供的一种换热式转化炉结构示意图；图5为本技术实施例三提供的另一种换热式转化炉结构示意图。附图标记1-转化管； 2-外套管； 3-加热气集气管；4-转化气上升管；5-转化气出口 ； 6-原料气入口 ；7-第二加热气出口 ；8-第一加热气出口 ；9-催化剂；10-挡板；11-二段转化炉；12-加强接头；13-冷却水夹套；14-耐火材料衬里；15-输气管；16-连接管；17-支撑件。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，下面将结合本技术实施例中的附图，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。实施例一本技术实施例一提供了一种换热式转化炉，该换热式转化炉包括转化管和外套管，外套管套设在转化管的外侧，且外套管的上端与转化管的外壁密封连接，该换热式转化炉还包括转化气上升管，转化气上升管设置在转化管中，转化气上升管上端作为出口端， 与转化管上设置的转化气出口相连通，用于输出转化气，转化气上升管下端作为入口端，与转化管相连通，转化管上设有原料气入口，原料气入口邻近转化管的上端设置，用于输入原料气。其中，转化管的上下两端为密封结构，具体可以通过支架对转化管的上端进行定位， 以提高其稳定性。转化管与转化气上升管形成的环形空间内填充有催化剂，外套管下端的加热气入口处连接有用于固定并支撑所述外套管的支撑件，外套管下端的加热气入口用于与加热气提供管路相连通，以输入加热气，加热气提供管路具体可以为加热气集气管。外套管上设有第一加热气出口，第一加热气出口邻近外套管的上端设置，加热气通过第二加热气出口进入外套管与转化管形成的环形空间，并从第一加热气出口排出。本实施例提供的换热式转化炉，外套管下端的加热气入口处连接有用于固定并支撑外套管的支撑件，通过该支撑件的设置，将外套管的下端固定，外套管和转化管向上膨胀，外套管和转化管避免了高温端(下端)膨胀量最大，热应力最高，低温端(上端)反而膨胀量小，热应力低的不合理现象，大大降低了事故发生率，提高了安全可靠性。通过转化气上升管的设置，使转化气又作为加热气为原料气提供能量，提高了原料气中的甲烷的转化率。实施例二图1为本技术实施例二提供的换热式转化炉结构示意图，如图1所示，该换热式转化炉包括转化管1、外套管2和转化气上升管4，还包括加热气集气管3，外套管2套设在转化管1的外侧，且外套管2的上端与转化管1的外壁密封连接，转化气上升管4设置在转化管1中，转化气上升管4上端作为出口端，与转化管1上设置的转化气出口 5相连通， 用于输出转化气，转化气上升管4下端作为入口端，与转化管1相连通，转化管1上设有原料气入口 6，原料气入口 6邻近转化管1的上端设置，用于输入原料本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种换热式转化炉，包括转化管和外套管，所述外套管套设在所述转化管的外侧，且所述外套管的上端与所述转化管的外壁密封连接，其特征在于，还包括：转化气上升管，设置在所述转化管中，所述转化气上升管上端作为出口端，与所述转化管上设置的转化气出口相连通，所述转化气上升管下端作为入口端，与所述转化管相连通，所述转化管上设有原料气入口，所述原料气入口邻近所述转化管的上端设置；其中，所述转化管的上下两端为密封结构，所述转化管与所述转化气上升管形成的环形空间内填充有催化剂，所述外套管下端的加热气入口处连接有用于固定并支撑所述外套管的支撑件，所述外套管上设有第一加热气出口，所述第一加热气出口邻近所述外套管的上端设置。

【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