一種制氫轉(zhuǎn)化爐的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及天然氣轉(zhuǎn)化制氫裝置，特別是一種制氫轉(zhuǎn)化爐。它包括爐體和爐體內(nèi)安裝的轉(zhuǎn)化爐管和具有點(diǎn)火器的燃燒器；其特征在于：該轉(zhuǎn)化爐管上方連接原料氣入口、轉(zhuǎn)化合成氣出口和預(yù)熱煙氣出口，該轉(zhuǎn)化爐管的管體內(nèi)上段設(shè)有主蒸發(fā)器，該主蒸發(fā)器外設(shè)置有上端與原料氣入口連通的螺旋換熱管；該螺旋換熱管下端連接到設(shè)置在轉(zhuǎn)化爐管的管體內(nèi)下段的輔助蒸發(fā)器；該輔助蒸發(fā)器與主蒸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)化爐管的管體內(nèi)填充有轉(zhuǎn)化催化劑。它主要解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題，它可以對反應(yīng)所需原料氣進(jìn)行充分預(yù)熱，并提高轉(zhuǎn)化效率，設(shè)備的結(jié)構(gòu)緊湊、合理。
【專利說明】一種制氫轉(zhuǎn)化爐

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及天然氣轉(zhuǎn)化制氫裝置，特別是一種制氫轉(zhuǎn)化爐。

【背景技術(shù)】
[0002]在天然氣轉(zhuǎn)化制氫裝置中，天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化爐轉(zhuǎn)化氣出口氣體(即轉(zhuǎn)化氣，成分為H2、C02、C0等)，溫度高達(dá)800°C _8501:，壓力位2.01^&左右。在工業(yè)生漢中，通常利用此高溫高壓氣體來加熱整個裝置所需飽和蒸汽。
[0003]為有效利用熱能，通常將反應(yīng)所需原料氣(天然氣制氫裝置原料氣為天然氣和蒸汽按一定比例混合的混合氣體)在天然氣轉(zhuǎn)化爐對流段進(jìn)行預(yù)熱到400°C -600°C，在進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐管中進(jìn)行反應(yīng)。
[0004]在一般工業(yè)生產(chǎn)中，氣體之間的換熱器多采用管殼式換熱器，如U型管換熱器、固定管板換熱器和浮頭式換熱器等，這類換熱器把換熱管與管板相連，再用殼體相連的結(jié)構(gòu)形式。
[0005]但是在實(shí)際使用中，U型管換熱器由于U型管的彎管部分曲率不同，換熱管長度不一致，因而物料分布不均勻，換熱管因滲漏堵死后，將造成傳熱面積的損失。浮頭式換熱器的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且浮動端小蓋在操作時無法知道泄露情況，因此在安裝時需要特別注意其密封。固定管板換熱器在高溫高壓的工況下，為避免熱膨脹之差過大，必須在換熱器上設(shè)置膨脹節(jié)，這將增加整個設(shè)備的成本及重量、占地。
[0006]如上所述，現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)均有不足之處。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型的目的在于提供一種制氫轉(zhuǎn)化爐，它主要解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題，它可以對反應(yīng)所需原料氣進(jìn)行充分預(yù)熱，并提高轉(zhuǎn)化效率，設(shè)備的結(jié)構(gòu)緊湊、合理。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0009]一種制氫轉(zhuǎn)化爐，它包括爐體和爐體內(nèi)安裝的轉(zhuǎn)化爐管和具有點(diǎn)火器的燃燒器；其特征在于:該轉(zhuǎn)化爐管上方連接原料氣入口、轉(zhuǎn)化合成氣出口和預(yù)熱煙氣出口，該轉(zhuǎn)化爐管的管體內(nèi)上段設(shè)有主蒸發(fā)器，該主蒸發(fā)器外設(shè)置有上端與原料氣入口連通的螺旋換熱管；該螺旋換熱管下端連接到設(shè)置在轉(zhuǎn)化爐管的管體內(nèi)下段的輔助蒸發(fā)器；該輔助蒸發(fā)器與主蒸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)化爐管的管體內(nèi)填充有轉(zhuǎn)化催化劑。
[0010]所述的制氫轉(zhuǎn)化爐，其特征在于:該燃燒器周圍分布4根轉(zhuǎn)化爐管，該燃燒器上分別具有燃料高壓瓦斯入口、燃料低壓瓦斯入口、空氣入口和廢氣出口。
[0011]所述的制氫轉(zhuǎn)化爐，其特征在于:該爐體內(nèi)的轉(zhuǎn)化爐管還設(shè)置熱輻射筒。
[0012]所述的制氫轉(zhuǎn)化爐，其特征在于:該爐體具有爐外壁和設(shè)置在爐外壁內(nèi)的爐襯里。
[0013]本實(shí)用新型與現(xiàn)有傳統(tǒng)技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):使用本實(shí)用新型，水蒸氣與天然氣的混合原料氣進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐管內(nèi)的螺旋管換熱器，與轉(zhuǎn)化后向上返回的合成汽換熱，換熱后的原料氣通過向下的管道進(jìn)入輔助蒸發(fā)器，然后向上返回進(jìn)入裝有催化劑的轉(zhuǎn)化管管體內(nèi)進(jìn)行高溫反應(yīng)，并伴有吸收來至管壁的熱量，轉(zhuǎn)化生成的合成汽通過爐管頂部的法蘭管嘴出去。其換熱效率高，能源利用充分。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是圖1的俯視圖。
[0016]圖3是本實(shí)用新型中轉(zhuǎn)化爐管的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]請參閱圖1-3，本實(shí)用新型公開了一種制氫轉(zhuǎn)化爐。如圖所示:它包括爐體和爐體內(nèi)安裝的轉(zhuǎn)化爐管I和具有點(diǎn)火器21的燃燒器2。該轉(zhuǎn)化爐管I上方連接原料氣入口 11、轉(zhuǎn)化合成氣出口 12和預(yù)熱煙氣出口 13，該轉(zhuǎn)化爐管I的管體內(nèi)上段設(shè)有主蒸發(fā)器14，該主蒸發(fā)器14外設(shè)置有上端與原料氣入口 11連通的螺旋換熱管15 ;該螺旋換熱管15下端連接到設(shè)置在轉(zhuǎn)化爐管I的管體內(nèi)下段的輔助蒸發(fā)器16 ;該輔助蒸發(fā)器16與主蒸發(fā)器14之間的轉(zhuǎn)化爐管I的管體內(nèi)填充有轉(zhuǎn)化催化劑17。
[0018]本實(shí)用新型使用時，由于轉(zhuǎn)化反應(yīng)是在400°C _600°C的情況下開始發(fā)生，故水蒸氣與甲烷的混合物在進(jìn)入裝有催化劑17的轉(zhuǎn)化爐管I前需要預(yù)熱，所以在轉(zhuǎn)化爐管I上部設(shè)置螺旋換熱管15用來預(yù)熱原料氣，換熱后的原料氣進(jìn)入主蒸發(fā)器14，然后通過向下的管道進(jìn)入輔助蒸發(fā)器16，出輔助蒸發(fā)器16后向上返回進(jìn)入裝有催化劑17的管體內(nèi)進(jìn)行高溫反應(yīng)，并伴有吸收來至管壁的熱量。反應(yīng)所需溫度達(dá)到800°C -1000°C，隨著溫度的提高轉(zhuǎn)化深度也提高，轉(zhuǎn)化生成的合成汽通過管體頂部的轉(zhuǎn)化合成氣出口 12出去。轉(zhuǎn)化爐管I外高溫?zé)煔饨?jīng)與轉(zhuǎn)化爐管I換熱后再通過爐頂與助燃空氣換熱后排出。
[0019]作為一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，該燃燒器2周圍分布4根轉(zhuǎn)化爐管1，該燃燒器2上分別具有燃料高壓瓦斯入口 22、燃料低壓瓦斯入口 23、空氣入口 24和廢氣出口 25。
[0020]作為一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，該爐體內(nèi)的轉(zhuǎn)化爐管I還設(shè)置熱輻射筒3，燃燒器2的燃燒火焰不直接加熱轉(zhuǎn)化爐管1，而是通過燃燒火焰加熱熱輻射筒3，熱輻射筒3向轉(zhuǎn)化爐管釋放輻射熱
[0021]作為一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，該爐體具有爐外壁10和設(shè)置在爐外壁內(nèi)的爐襯里101，外形采用方盒式，全密封，撬裝結(jié)構(gòu)，它使得爐體具有較好的保溫效果。
[0022]綜上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用來限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。即凡依本實(shí)用新型申請專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應(yīng)為本實(shí)用新型的技術(shù)范疇。
【權(quán)利要求】
1.一種制氫轉(zhuǎn)化爐，它包括爐體和爐體內(nèi)安裝的轉(zhuǎn)化爐管(I)和具有點(diǎn)火器(21)的燃燒器(2);其特征在于:該轉(zhuǎn)化爐管(I)上方連接原料氣入口( 11)、轉(zhuǎn)化合成氣出口( 12)和預(yù)熱煙氣出口(13)，該轉(zhuǎn)化爐管(I)的管體內(nèi)上段設(shè)有主蒸發(fā)器(14)，該主蒸發(fā)器(14)外設(shè)置有上端與原料氣入口(11)連通的螺旋換熱管(15);該螺旋換熱管(15)下端連接到設(shè)置在轉(zhuǎn)化爐管(I)的管體內(nèi)下段的輔助蒸發(fā)器(16);該輔助蒸發(fā)器(16)與主蒸發(fā)器(14)之間的轉(zhuǎn)化爐管(I)的管體內(nèi)填充有轉(zhuǎn)化催化劑(17)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制氫轉(zhuǎn)化爐，其特征在于:該燃燒器(2)周圍分布4根轉(zhuǎn)化爐管(1)，該燃燒器(2)上分別具有燃料高壓瓦斯入口(22)、燃料低壓瓦斯入口(23)、空氣入口(24)和廢氣出口(25)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制氫轉(zhuǎn)化爐，其特征在于:該爐體內(nèi)的轉(zhuǎn)化爐管(I)還設(shè)置熱輻射筒(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制氫轉(zhuǎn)化爐，其特征在于:該爐體具有爐外壁(10)和設(shè)置在爐外壁內(nèi)的爐襯里(101)。
【文檔編號】C01B3/38GK203959814SQ201420304146
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】賈宗立, 李明偉, 侯世杰, 紀(jì)志愿 申請人:上海華西化工科技有限公司