CN203959814U - 一种制氢转化炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及天然气转化制氢装置，特别是一种制氢转化炉。它包括炉体和炉体内安装的转化炉管和具有点火器的燃烧器；其特征在于：该转化炉管上方连接原料气入口、转化合成气出口和预热烟气出口，该转化炉管的管体内上段设有主蒸发器，该主蒸发器外设置有上端与原料气入口连通的螺旋换热管；该螺旋换热管下端连接到设置在转化炉管的管体内下段的辅助蒸发器；该辅助蒸发器与主蒸发器之间的转化炉管的管体内填充有转化催化剂。它主要解决上述现有技术所存在的技术问题，它可以对反应所需原料气进行充分预热，并提高转化效率，设备的结构紧凑、合理。
Description
技术领域
本实用新型涉及天然气转化制氢装置，特别是一种制氢转化炉。
背景技术
在天然气转化制氢装置中，天然气蒸汽转化炉转化气出口气体（即转化气，成分为H2、CO2、CO等），温度高达800℃-850℃，压力位2.0Mpa左右。在工业生汉中，通常利用此高温高压气体来加热整个装置所需饱和蒸汽。
为有效利用热能，通常将反应所需原料气（天然气制氢装置原料气为天然气和蒸汽按一定比例混合的混合气体）在天然气转化炉对流段进行预热到400℃-600℃，在进入转化炉管中进行反应。
在一般工业生产中，气体之间的换热器多采用管壳式换热器，如U型管换热器、固定管板换热器和浮头式换热器等，这类换热器把换热管与管板相连，再用壳体相连的结构形式。
但是在实际使用中，U型管换热器由于U型管的弯管部分曲率不同，换热管长度不一致，因而物料分布不均匀，换热管因渗漏堵死后，将造成传热面积的损失。浮头式换热器的结构比较复杂，而且浮动端小盖在操作时无法知道泄露情况，因此在安装时需要特别注意其密封。固定管板换热器在高温高压的工况下，为避免热膨胀之差过大，必须在换热器上设置膨胀节，这将增加整个设备的成本及重量、占地。
如上所述，现有的结构均有不足之处。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种制氢转化炉，它主要解决上述现有技术所存在的技术问题，它可以对反应所需原料气进行充分预热，并提高转化效率，设备的结构紧凑、合理。
为解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：
一种制氢转化炉，它包括炉体和炉体内安装的转化炉管和具有点火器的燃烧器；其特征在于：该转化炉管上方连接原料气入口、转化合成气出口和预热烟气出口，该转化炉管的管体内上段设有主蒸发器，该主蒸发器外设置有上端与原料气入口连通的螺旋换热管；该螺旋换热管下端连接到设置在转化炉管的管体内下段的辅助蒸发器；该辅助蒸发器与主蒸发器之间的转化炉管的管体内填充有转化催化剂。
所述的制氢转化炉，其特征在于：该燃烧器周围分布4根转化炉管，该燃烧器上分别具有燃料高压瓦斯入口、燃料低压瓦斯入口、空气入口和废气出口。
所述的制氢转化炉，其特征在于：该炉体内的转化炉管还设置热辐射筒。
所述的制氢转化炉，其特征在于：该炉体具有炉外壁和设置在炉外壁内的炉衬里。
本实用新型与现有传统技术相比，具有如下优点：使用本实用新型，水蒸气与天然气的混合原料气进入转化炉管内的螺旋管换热器，与转化后向上返回的合成汽换热，换热后的原料气通过向下的管道进入辅助蒸发器，然后向上返回进入装有催化剂的转化管管体内进行高温反应，并伴有吸收来至管壁的热量，转化生成的合成汽通过炉管顶部的法兰管嘴出去。其换热效率高，能源利用充分。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是本实用新型中转化炉管的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1-3，本实用新型公开了一种制氢转化炉。如图所示：它包括炉体和炉体内安装的转化炉管1和具有点火器21的燃烧器2。该转化炉管1上方连接原料气入口11、转化合成气出口12和预热烟气出口13，该转化炉管1的管体内上段设有主蒸发器14，该主蒸发器14外设置有上端与原料气入口11连通的螺旋换热管15；该螺旋换热管15下端连接到设置在转化炉管1的管体内下段的辅助蒸发器16；该辅助蒸发器16与主蒸发器14之间的转化炉管1的管体内填充有转化催化剂17。
本实用新型使用时，由于转化反应是在400℃-600℃的情况下开始发生，故水蒸气与甲烷的混合物在进入装有催化剂17的转化炉管1前需要预热，所以在转化炉管1上部设置螺旋换热管15用来预热原料气，换热后的原料气进入主蒸发器14，然后通过向下的管道进入辅助蒸发器16，出辅助蒸发器16后向上返回进入装有催化剂17的管体内进行高温反应，并伴有吸收来至管壁的热量。反应所需温度达到800℃-1000℃，随着温度的提高转化深度也提高，转化生成的合成汽通过管体顶部的转化合成气出口12出去。转化炉管1外高温烟气经与转化炉管1换热后再通过炉顶与助燃空气换热后排出。
作为一种优选结构，该燃烧器2周围分布4根转化炉管1，该燃烧器2上分别具有燃料高压瓦斯入口22、燃料低压瓦斯入口23、空气入口24和废气出口25。
作为一种优选结构，该炉体内的转化炉管1还设置热辐射筒3，燃烧器2的燃烧火焰不直接加热转化炉管1，而是通过燃烧火焰加热热辐射筒3，热辐射筒3向转化炉管释放辐射热
作为一种优选结构，该炉体具有炉外壁10和设置在炉外壁内的炉衬里101，外形采用方盒式，全密封，撬装结构，它使得炉体具有较好的保温效果。
综上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本实用新型的技术范畴。
Claims (4)
1.一种制氢转化炉，它包括炉体和炉体内安装的转化炉管（1）和具有点火器（21）的燃烧器（2）；其特征在于：该转化炉管（1）上方连接原料气入口（11）、转化合成气出口（12）和预热烟气出口（13），该转化炉管（1）的管体内上段设有主蒸发器（14），该主蒸发器（14）外设置有上端与原料气入口（11）连通的螺旋换热管（15）；该螺旋换热管（15）下端连接到设置在转化炉管（1）的管体内下段的辅助蒸发器（16）；该辅助蒸发器（16）与主蒸发器（14）之间的转化炉管（1）的管体内填充有转化催化剂（17）。
2.根据权利要求1所述的制氢转化炉，其特征在于：该燃烧器（2）周围分布4根转化炉管（1），该燃烧器（2）上分别具有燃料高压瓦斯入口（22）、燃料低压瓦斯入口（23）、空气入口（24）和废气出口（25）。
3.根据权利要求1或2所述的制氢转化炉，其特征在于：该炉体内的转化炉管（1）还设置热辐射筒（3）。
4.根据权利要求1或2所述的制氢转化炉，其特征在于：该炉体具有炉外壁（10）和设置在炉外壁内的炉衬里（101）。
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