專利名稱：列管－浮頭式換熱轉(zhuǎn)化爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于烴類蒸汽轉(zhuǎn)化新工藝制取氫或氮/氮?dú)獾年P(guān)鍵設(shè)備。具體講，它是一種不需采用直接火加熱，而是利用高溫工藝氣體作為甲烷轉(zhuǎn)化熱源的氣——?dú)饬泄堋☆^式換熱轉(zhuǎn)化爐。
烴類蒸汽轉(zhuǎn)化制取氫或氫/氮?dú)?，?shí)現(xiàn)這一工藝過(guò)程最關(guān)鍵的設(shè)備就是蒸汽轉(zhuǎn)化爐(一段轉(zhuǎn)化爐)。蒸汽轉(zhuǎn)化爐(一段轉(zhuǎn)化爐)在國(guó)內(nèi)外的石油工業(yè)和化學(xué)工業(yè)應(yīng)用最為廣泛，如美國(guó)M·W·Kellogg公司的頂部燒咀箱型一段轉(zhuǎn)化爐；法國(guó)Heurtey公司的側(cè)壁燒咀雙定型一段轉(zhuǎn)化爐；法國(guó)Societe Foster Wheeler公司的梯臺(tái)型一段轉(zhuǎn)化爐等以及國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣的除上述箱型頂燒、側(cè)燒和梯臺(tái)爐之外，還有園筒型一段轉(zhuǎn)化爐都是烴類蒸汽轉(zhuǎn)化制取氫、氫/氮?dú)狻焙铣蓺饧凹状己铣蓺獾年P(guān)鍵設(shè)備。
上述各型一段轉(zhuǎn)化爐，均需采用燃燒烴類物質(zhì)以直接火加熱的方式來(lái)提供烴類轉(zhuǎn)化所需的熱量。這種采用直接火加熱的一段轉(zhuǎn)化爐存在的主要問(wèn)題是第一，需要利用烴類物質(zhì)作為燃料，使得產(chǎn)品的能耗大大增加，成本上升；第二，由于燃燒大量的烴類物質(zhì)造成大量的煙氣排放，不但浪費(fèi)了能源，而且對(duì)環(huán)境也造成污染；第三，由于采用直接火加熱，勢(shì)必耗用昂貴的高鎳鉻合金，使設(shè)備造價(jià)提高，增加建廠投資(例如一個(gè)合成氨工廠，一段轉(zhuǎn)化爐的費(fèi)用，占全廠設(shè)備總投資1/5～1/4)。
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種新型轉(zhuǎn)化爐，其與上述的一段轉(zhuǎn)化爐有著本質(zhì)的區(qū)別。它是一種不需采用直接火加熱，而是利用高溫工藝氣體作為甲烷轉(zhuǎn)化熱源的氣——?dú)鈸Q熱式轉(zhuǎn)化爐。
本實(shí)用新型的列管—浮頭式換熱轉(zhuǎn)化爐，其是這樣構(gòu)成的在承壓外殼1的內(nèi)部由數(shù)十根至數(shù)百根管徑Φ50～200mm，優(yōu)選Φ60～160mm的裝填催化劑轉(zhuǎn)化管3組成一個(gè)列管式的管束，其特征是列管管束下部通過(guò)一個(gè)柔性元件7與集氣盒8相連，管束與集氣盒都可上、下移動(dòng)。
本實(shí)用新型所述的列管—浮頭式換熱轉(zhuǎn)化爐，集氣盒8用一根轉(zhuǎn)化氣出口管9插入填料函10，將轉(zhuǎn)化氣引出爐外而不在爐內(nèi)設(shè)置上升管，轉(zhuǎn)化氣出口管9可上、下移動(dòng)。
本實(shí)用新型所述的列管—浮頭式換熱轉(zhuǎn)化爐，在集氣盒8與下屏蔽板6間用數(shù)根拉桿連接成一體，起到保護(hù)柔性元件7的作用。
本實(shí)用新型所述的任意一種列管—浮頭式換熱轉(zhuǎn)化爐，其中柔性元件是豬尾管。
本實(shí)用新型的列管—浮頭式換熱轉(zhuǎn)化爐的工作原理是不采用燃燒烴類物質(zhì)直接火加熱的方式而是利用高溫二段轉(zhuǎn)化工藝氣體作為烴類蒸汽轉(zhuǎn)化的熱源。將具有一定壓力的烴類原料氣，經(jīng)過(guò)脫硫后配入適量的蒸汽，預(yù)熱至450℃～620℃，進(jìn)入換熱式轉(zhuǎn)化爐的管內(nèi)，吸收管外高溫二段轉(zhuǎn)化氣的熱量，在管內(nèi)催化劑的作用下，使原料氣甲烷發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)。轉(zhuǎn)化后的氣體稱之為一段轉(zhuǎn)化氣，尚有部份甲烷需要送入二段轉(zhuǎn)化爐內(nèi)進(jìn)行深度轉(zhuǎn)化。二段轉(zhuǎn)化后的氣體稱為二段轉(zhuǎn)化氣，氣溫高達(dá)850℃～1050℃，這種高溫氣體又送入換熱式轉(zhuǎn)化爐的殼程，作為管內(nèi)甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化的熱源，從而達(dá)到不用直接火加熱的目的。
本實(shí)用新型的列管—浮頭式換熱轉(zhuǎn)化爐由于不采用直接火加熱的方式，而是利用高溫二段轉(zhuǎn)化工藝氣體作為烴類蒸汽轉(zhuǎn)化的熱源。該設(shè)備實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)列管—浮頭式氣/氣換熱器，由承壓殼體和殼體內(nèi)部的換熱管束組成。這種新型的轉(zhuǎn)化爐克服了上述采用直接火加熱的一段轉(zhuǎn)化爐存在的能好大、污染環(huán)境、造價(jià)高的缺陷，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造維修方便，節(jié)省投資的優(yōu)點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明


圖1是本實(shí)用新型換熱轉(zhuǎn)化爐的主視圖(縱剖面結(jié)構(gòu)詳圖)圖2是本實(shí)用新型換熱轉(zhuǎn)化爐的關(guān)鍵部件換熱管束詳圖。
圖3是本實(shí)用新型換熱轉(zhuǎn)化爐的轉(zhuǎn)化管布置圖。
圖1和圖2中1.承壓殼體2.冷卻水夾套3.內(nèi)裝催化劑的轉(zhuǎn)化管4.內(nèi)襯耐火絕熱材料
5.折流板6.下屏蔽板7.豬尾管8.集氣盒9.一段轉(zhuǎn)化氣出口管10.填料函11.高溫二段轉(zhuǎn)化氣入口12.二段轉(zhuǎn)化氣出口13.原料氣入口14.檢修人孔15.拉桿在
圖1和圖2中1是承壓外殼，在其內(nèi)部用能耐高溫的4耐火絕熱材料襯里以保護(hù)承壓外殼，而2冷卻水夾套則是為了防止高溫氣體串至外殼形成“熱點(diǎn)”而設(shè)置的也是保護(hù)承壓外殼的。3是裝有催化劑的轉(zhuǎn)化管，若干根轉(zhuǎn)化管組成一個(gè)管束，原料氣從轉(zhuǎn)化管的上部流到下部從9管口處離開(kāi)本設(shè)備，7是豬尾管，用來(lái)吸收轉(zhuǎn)化管之間的膨脹差，8是集氣盒把全部通過(guò)豬尾管的一段轉(zhuǎn)化氣匯集到盒內(nèi)再通過(guò)9出口管流出，5則是折流板，是讓管間氣流呈迂回折流狀態(tài)，以強(qiáng)化管外的傳熱。
權(quán)利要求1.一種列管—浮頭式換熱轉(zhuǎn)化爐，在承壓外殼1的內(nèi)部由數(shù)十根至數(shù)百根管徑為Φ50～200mm的裝填催化劑轉(zhuǎn)化管3組成一個(gè)列管式的管束；所述列管管束下部通過(guò)一個(gè)柔性元件7與集氣盒8相連，管束與集氣盒都可上、下移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列管—浮頭式換熱轉(zhuǎn)化爐，其特征是集氣盒8用一根轉(zhuǎn)化氣出口管9插入填料函10中，將轉(zhuǎn)化氣引出爐外設(shè)置上升管。
3.權(quán)利要求1、2所述的任何一種列管—浮頭式換熱轉(zhuǎn)化爐，其特征是在集氣盒8與下屏蔽板6間用數(shù)根拉桿連接成一體，起到保護(hù)柔性元件7的作用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的任意一種列管—浮頭式換熱轉(zhuǎn)化爐，其特征是柔性元件為豬尾管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的任意一種列管—浮頭式換熱轉(zhuǎn)化爐，其特征在于轉(zhuǎn)化管3管徑為Φ60～160mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的任意一種列管—浮頭式換熱轉(zhuǎn)化爐，其特征在于轉(zhuǎn)化氣出口管9可上、下移動(dòng)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種列管—浮頭式換熱轉(zhuǎn)化爐，其在承壓外殼的內(nèi)部由數(shù)十根至數(shù)百根管徑為Φ50～200mm的裝填催化劑轉(zhuǎn)化管組成一個(gè)列管式的管束；列管管束下部通過(guò)一個(gè)柔性元件與集氣盒相連。該轉(zhuǎn)化爐主要是用于烴類加壓蒸汽轉(zhuǎn)化制取氫氣或氫/氮?dú)獾墓に囘^(guò)程，它不需要直接火加熱，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作安全、節(jié)省投資。與傳統(tǒng)的直接火加熱的轉(zhuǎn)化爐比較，大約節(jié)省投資40％，占地減少50％。
文檔編號(hào)C01B3/34GK2545182SQ02234869
公開(kāi)日2003年4月16日 申請(qǐng)日期2002年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月21日
發(fā)明者劉武烈, 龐玉學(xué), 萬(wàn)蓉, 龐彪, 魏蜀剛 申請(qǐng)人:龐玉學(xué)