CN203816602U - 节能型蒸汽转化炉炉管 - Google Patents

Abstract

本实用新型节能型蒸汽转化炉炉管，包括管体，以及连接在管体两端用于密封的上法兰和下法兰；管体的上部分别设置有工艺气进口和工艺气出口，管体内部填充有催化剂；工艺气进口高于工艺气出口设置，工艺气出口通过出气管从催化剂中部延伸至管体底部；催化剂的上边界低于工艺气进口且高于工艺气出口，下边界高于出气管的下端口。通过将工艺气进出口都设置在管体上部，然后利用设置在催化剂中部的出气管形成气体在管体内的逆流排出回路，同时将携带的热量向内层温度较低的催化剂反应区释放，实现对温度的回收利用，出气管同时起到换热器的作用，达到节约燃料的目的，优化了催化剂床层反应温度，降低了工艺气出口温度，保护炉管，延长寿命，降低成本。

Description

节能型蒸汽转化炉炉管

技术领域

本实用新型涉及到制氨或制氢设备中的转化炉炉管，具体为一种节能型蒸汽转化炉炉管。

背景技术

蒸汽转化炉是天然气蒸汽转化制合成气的主体设备。它是使天然气与蒸汽混合物通过转化管转化成富含氢、一氧化碳、二氧化碳的合成气。而蒸汽转化炉炉管既能够用于以天然气为原料的合成氨一段转化炉，也能够用于甲醇装置以及其它烃类蒸汽转化装置的制氢转化炉中；现有技术中，转化管由外部辐射加热，管内装有含镍催化剂，从上部通入的气体在转化管内一边进行吸热，一边进行着化学反应从下部排出；每一根炉管就是一个直接接受火焰加热的转化反应器，由于转化管反应的特殊性，其进气口的温度能达到450℃，出气口的温度能达到850℃，而整个转化炉炉膛的温度更是能够高达1100℃。因此在其生产使用过程中，燃料的消耗和炉管的损耗占到了生产成本的绝大部分。

现有技术中由于采用的是上进气通过催化剂作用后下出气的转化管实现反应，加之实现反应需要很高的温度，因此其始终无法降低从出气口带走而浪费的热量损失，热力效率低；并且也极易导致转化管过热而发生蠕变破裂，降低使用寿命，增加生产成本；而且由于反应导致催化剂使用时内外温度差大，易析炭，催化剂表面被碳覆盖后，导致催化剂失活。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种节能型蒸汽转化炉炉管，能够实现热量的充分利用，降低出气温度，均衡了催化剂温差，减少了对外供热量的需求，节省了加热燃料，高效节能。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

本实用新型节能型蒸汽转化炉炉管包括管体，以及连接在管体两端用于密封的上法兰和下法兰；管体的上部分别设置有工艺气进口和工艺气出口，管体内部填充有催化剂；工艺气进口高于工艺气出口设置，工艺气出口通过出气管从催化剂中部延伸至管体底部；催化剂的上边界低于工艺气进口且高于工艺气出口，下边界高于出气管的下端口。

优选的，催化剂的下边界由设置在下法兰内侧的隔热板限定；隔热板与出气管下端口之间呈间隙设置，间隙的宽度小于催化剂单体的直径。

进一步，隔热板的上表面设置有凸环，下表面对应设置有凹槽；凸环顶部撑托催化剂，凸环内部与出气管下端口间隙配合；凹槽与下法兰内侧嵌套配合进行径向固定。

再进一步，隔热板由隔热陶瓷制成。

优选的，管体外侧上部设置有吊耳，吊耳在横截面上分别与工艺进气口和工艺出气口呈垂直布置。

进一步，工艺进气口和工艺出气口在横截面上呈180°布置。

再进一步，工艺进气口通过猪尾管连接进口集合管，工艺出气口通过猪尾管连接出口集合管。

优选的，出气管管内壁设置有螺旋折流线或螺旋折流板。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型通过将工艺气进出口都设置在管体上部，然后利用设置在催化剂中部的出气管形成气体在管体内的排出回路，气体从工艺气进口经催化剂催化反应后携带大量的热从出气管中逆流排出，同时将携带的热量经出气管向内层温度较低的催化剂反应区释放，实现对温度的回收利用，出气管同时起到换热器的作用，完成了对余热的转化利用，达到了节约燃料的目的，而且优化了催化剂床层反应温度，降低了工艺气出口温度，间接达到保护炉管的作用，也延长了其使用寿命，降低了生产成本。

进一步的，通过在出气管内设置螺旋折流线或螺旋折流板，能够增大工艺气体与出气管的接触面积和作用时间，强化传热效率，提高余热回收量。

进一步的，通过设置隔热板能够防止热量的二次损失，并保护下法兰，防止下法兰过度受热导致使用寿命和工作可靠性降低，同时能够对催化剂的下边界实现限位，起到催化剂托盘的作用。

进一步的，利用凸环与出气管下端口形成的腔室能够保证工艺气体的聚集回流，并且为隔热板提供了膨胀滑动的空间，确保了气体回流的顺利通畅，避免了催化剂随气体的流失。

进一步的，通过对吊耳以及工艺气进出口的分布配置，以及连接设置，能够对其结构以及连接实现更好的优化配合，方便加工、安装和配合，结构紧凑，维护方便。

附图说明

图1为本实用新型实例中所述结构的剖视图。

图2为图1的俯视图。

图中：管体1，上法兰2，下法兰3，工艺气进口4，工艺气出口5，催化剂6，出气管7，隔热板8，吊耳9，猪尾管10，进口集合管11，出口集合管12。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

本实用新型节能型蒸汽转化炉炉管，如图1所示，其包括管体1，以及连接在管体1两端用于密封的上法兰2和下法兰3；管体1的上部分别设置有工艺气进口4和工艺气出口5，管体1内部填充有催化剂6；工艺气进口4高于工艺气出口5设置，工艺气出口5通过出气管7从催化剂6中部延伸止管体1底部；催化剂6的上边界低于工艺气进口4且高于工艺气出口5，下边界高于出气管7的下端口。管体1与出气管7之间的催化剂6用于对工艺气的高温反应进行催化加速，出气管7用于对外输气的同时实现对内换热，在工艺气转化后流出的同时将转化废热传于出气管7外部的催化剂6的反应区，实现节约外部燃料燃烧所提供热量的效果，均化了管体1内催化剂6床层反应温度的分布，从而降低了管体1的温度，保护了整体炉管结构稳定，延长了使用寿命，能够降低管体1的选材和制作要求，同时出气管不承压，且能够设置上下膨胀滑动余隙，选材制作要求低。

优选的，出气管7管内壁设置有强化传热的螺旋折流线或螺旋折流板。如图1所示，催化剂6的下边界由设置在下法兰3内侧的隔热板8限定；隔热板8与出气管7下端口之间呈间隙设置，间隙的宽度小于催化剂单体的直径，从而优化了结构设计，在隔热的同时，实现了对催化剂6的支撑托顶限位；隔热板8的上表面设置有凸环，下表面对应设置有凹槽；凸环顶部撑托催化剂，凸环内部与出气管7下端口间隙配合，形成了集气逆流腔体，并提供了热膨胀空间；凹槽与下法兰3内侧嵌套配合进行径向固定，保证了其装配和使用的安全稳定。本优选实施例中以隔热板8由隔热陶瓷制成说明。

优选的，如图1和图2，管体1外侧上部设置有吊耳9，吊耳9在横截面上分别与工艺进气口4和工艺出气口5呈垂直布置。如图2所示，工艺进气口4和工艺出气口5在横截面上呈180°布置。如图1所示，工艺进气口4通过猪尾管10连接进口集合管11，工艺出气口5通过猪尾管10连接出口集合管12。

本实用新型结构简单，操作更安全，可满足蒸汽转化炉长周期运行的要求，工艺气体以低温状态从工艺气进口进入炉管中，进催化剂6催化吸热反应后以高温状态从出气管7的下端口逆流向上准备排出，经出气管7的换热后最终以中温状态经猪尾管10汇集到出口集合管12中实现下个步骤的加工和利用。整个反应过程中既吸收辐射热，也利用自身高温实现甲烷及轻烃的转化，使得出口工艺气体温度更低，降低出口管系设计制作难度，且节约了外供热量及燃料气，本实用新型更适合底烧型转化炉，更能显示出节能的特性；由于出口气体温度降低，亦可用出口气预热进口工艺气，带入更多高位热于转化炉，实现更多热量的利用，实现燃料更大的节约。其既可以用于以天然气为原料的合成氨一段转化炉，也可以用于甲醇装置以及其它烃类蒸汽转化装置的制氢转化炉中，热效率高，结构紧凑，可整体制作，安装检修方便，规模可大可小，也可做成撬装装置；内置的催化剂6装卸方便，开停车还原简单，快速，大大节约了开停车费用，适用于天然气、油田气、焦炉气、轻烃制氢、甲醇、合成氨。

Claims (8)

1.节能型蒸汽转化炉炉管，其特征在于，包括管体(1)，以及连接在管体(1)两端用于密封的上法兰(2)和下法兰(3)；管体(1)的上部分别设置有工艺气进口(4)和工艺气出口(5)，管体(1)内部填充有催化剂(6)；工艺气进口(4)高于工艺气出口(5)设置，工艺气出口(5)通过出气管(7)从催化剂(6)中部延伸至管体(1)底部；催化剂(6)的上边界低于工艺气进口(4)且高于工艺气出口(5)，下边界高于出气管(7)的下端口。 

2.根据权利要求1所述的节能型蒸汽转化炉炉管，其特征在于，所述的催化剂(6)的下边界由设置在下法兰(3)内侧的隔热板(8)限定；隔热板(8)与出气管(7)下端口之间呈间隙设置，间隙的宽度小于催化剂单体的直径。 

3.根据权利要求2所述的节能型蒸汽转化炉炉管，其特征在于，所述的隔热板(8)的上表面设置有凸环，下表面对应设置有凹槽；凸环顶部撑托催化剂，凸环内部与出气管(7)下端口间隙配合；凹槽与下法兰(3)内侧嵌套配合进行径向固定。 

4.根据权利要求2或3所述的节能型蒸汽转化炉炉管，其特征在于，所述的隔热板(8)由隔热陶瓷制成。 

5.根据权利要求1所述的节能型蒸汽转化炉炉管，其特征在于，管体(1)外侧上部设置有吊耳(9)，吊耳(9)在横截面上分别与工艺进气口(4)和工艺出气口(5)呈垂直布置。 

6.根据权利要求5所述的节能型蒸汽转化炉炉管，其特征在于，所述的工艺进气口(4)和工艺出气口(5)在横截面上呈180°布置。 

7.根据权利要求1或5或6所述的节能型蒸汽转化炉炉管，其特征在于，所述的工艺进气口(4)通过猪尾管(10)连接进口集合管(11)，工艺出气口(5)通过猪尾管(10)连接出口集合管(12)。 

8.根据权利要求1所述的节能型蒸汽转化炉炉管，其特征在于，所述的 出气管(7)管内壁设置有螺旋折流线或螺旋折流板。