CN101891150B - 焦炉气重整转化炉 - Google Patents

Abstract

焦炉气重整转化炉，涉及一种气固相物料接触反应装置。本发明解决现有技术设备阻力大，动力消耗大，催化剂利用率低，综合运营成本高等问题。本发明的特征在于：所述转化炉主体上方设有双钟罩加料机，双钟罩加料机与转化炉主体之间设置汽封，转化炉主体的两翼分别连接烧嘴，转化炉主体的下方通过十字钢梁连接炉篦及传动装置，在炉篦的下方设置灰斗。本发明提供了转化率高、工艺过程简单、阻力小、动力消耗少、综合运营成本低的一种气体与固体颗粒在高温密闭状态下的反应装置。

Description

焦炉气重整转化炉

技术领域

本发明涉及一种气固相物料接触反应装置，尤其指一种气体与固体颗粒在高温密闭状态下的反应装置，如焦炉气重整转化炉。

背景技术

现有技术中，焦炉气重整转化炉大多采用催化部分氧化工艺，设备典型结构如图7所示。设备的最上端是一个烧嘴11，同时也是氧气与蒸汽的混合气进口，烧嘴11与转化炉主体4采用螺栓连接，连接法兰的下方为对称布置的两个焦炉气进口7，再往下是一个变径段，变径段的下方为放置催化剂的床层，也是焦炉气重整转化炉的核心部分，即转化炉内腔6，床层的下方是一个固定式的催化剂支承装置，再往下是变径收口段，设备的最下面，左侧是人孔，右侧是转化气出口5。

现有技术的焦炉气重整转化炉工作原理为：两侧焦炉气进口7进来的焦炉气与由烧嘴11进来的氧气和蒸汽混合气在设备上部空腔内发生部分氧化反应，反应后的气体进入转化炉内腔6，与固定于催化剂支承装置上部的催化剂发生重整转化反应，最后，重整转化后的气体由转化气出口5送入后序系统。由于设备采用固定床，催化剂在转化炉主体4内堆积固定不动，使用过程中需定期停车更换，而且所使用催化剂价格昂贵；由于转化炉主体结构存在死区，焦炉气单方向流经催化剂床层，故催化剂利用率低下。诸多结构上的弊端造成传统转化炉设备存在以下缺点：焦炉气要求预热，须满足活性要求和露点要求；设备配套工艺过程复杂；由于需要更换催化剂，设备不能连续运转；转化前需要去除焦炉气中有害物，以确保催化剂的使用寿命；由于催化剂床层固定不动，造成设备阻力大，动力消耗大；二次污染严重；合成氢碳比在2.6～2.7之间，需补碳；综合运营成本高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺点，提供一种焦炉气重整转化炉，解决现有技术的焦炉气重整转化炉由于设备采用固定床，催化剂在转化炉主体内固定不动，设备阻力大，动力消耗大；由于转化炉主体结构存在死区，焦炉气单方向流经催化剂床层，催化剂利用率低；由于需要更换催化剂，设备不能连续运转，综合运营成本高等问题。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种焦炉气重整转化炉，包括：转化炉主体，主体中央的转化炉内腔，与内腔连通的转化气出口管，对称布置于转化炉主体两侧的焦炉气进口，以及烧嘴，其特征在于：所述转化炉主体上方设有双钟罩加料机，双钟罩加料机与转化炉主体之间设置汽封，转化炉主体的两翼分别连接烧嘴，转化炉主体的下方通过十字钢梁连接炉篦及传动装置，在炉篦的下方设置灰斗。

所述转化炉主体的上端设有与汽封连接的催化剂进口；所述转化气出口管设在转化炉主体上部，其进口端位于转化炉内腔的中心线；所述焦炉气进口有两个，对称地设置在所述转化炉主体中下部，与所述转化炉内腔连通；在所述转化炉内腔的焦炉气进口下部呈锥形腔体，锥形腔体的下端设置水夹套。

所述双钟罩加料机由迷宫阀、插板阀、滚筒阀，料仓壳体、上阀、下阀、上阀板、下阀板、上阀杆、下阀杆及气动系统组成，所述迷宫阀设在双钟罩加料机的最顶端，用螺栓与插板阀连接，所述插板阀的下方与滚筒阀螺栓连接，所述滚筒阀与料仓壳体螺栓连接，所述料仓壳体的上端设置上阀板，所述上阀板与上阀配合，所述上阀由上阀杆支承，所述料仓壳体的下端设置下阀板，所述下阀板与下阀配合，所述下阀由下阀杆支承，所述料仓壳体的两侧是气动系统，所述气动系统与所述上阀杆、所述下阀杆分别采用连杆连接。

所述汽封由进汽口、外环管、布汽管及布汽环板构成，所述外环管是位于汽封外围的蒸汽环管，所述外环管上设有一个进汽口和六根布汽管，所述布汽环板通过六根布汽管与外环管连通。

所述炉篦由风帽、辅助层、支架、炉篦主轴、十字钢梁组成，所述风帽位于炉篦的最上面，所述辅助层有三层，并由支架支承，所述支架固定于炉篦主轴上，所述炉篦主轴固定在十字钢梁上。

所述灰斗由圆盘阀、壳体、气动装置及翻板阀构成，所述圆盘阀位于灰斗的最上端，所述圆盘阀与所述壳体采用螺栓连接，所述壳体的最下端设置了翻板阀，所述圆盘阀、翻板阀均由连杆与所述气动装置连接。

本发明由于采用移动床，催化剂由原来的静态变为动态；由于采用廉价消耗性催化剂，故为焦炉气重整转化炉设置了催化剂自动更新系统，使得催化剂床层始终维持在所需高度与所需活性。转化过程中，由炉篦及传动装置托住并带动催化剂床层在转化炉主体内发生不间断运动，让催化剂颗粒来回翻滚，扰乱焦炉气的流向和流速，使其在整个催化剂床层内的布气更加均匀，让其在整个床层内不会存在死区。催化剂翻滚彼此触碰使得催化剂表层不断更新，更有利于和流经其表面的焦炉气充分接触，提高反应效率以及转化率。同时催化剂发生不间断运动，更有利于转化气顺利通过其床层，使焦炉气通过催化剂床层的阻力减小，降低能耗。

本发明由原来的一个烧嘴改为对称布置两个烧嘴，这样使焦炉气经过催化剂床层时布气更加均匀，能够流经整个催化剂床层，并与催化剂充分接触，使得焦炉气的转化率有所提高。

本发明与传统转化炉相比的优点是：设备催化剂更换无需停车，保证了生产的连续性；转化率较高，设备配套工艺过程简单；转化前无需脱除有害物；阻力小，动力消耗小；二次污染较轻；不需补碳；综合运营成本较低。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是双钟罩加料机及汽封主视结构示意图；

图3是汽封俯视结构示意图；

图4是炉篦结构示意图；

图5是灰斗结构示意图；

图6是转化炉主体结构示意图；

图7是传统转化炉典型结构示意图。

以下结合附图通过实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，一种焦炉气重整转化炉，由双钟罩加料机1、汽封2、催化剂进口3、转化炉主体4、转化气出口5、转化炉内腔6、焦炉气进口7、水夹套8、炉篦9、灰斗10、烧嘴11组成一个整体，所述转化炉主体4上方设有双钟罩加料机1，双钟罩加料机1与转化炉主体4之间设置汽封2，转化炉主体4的两翼分别连接烧嘴11，转化炉主体4的下方通过十字钢梁连接炉篦9及传动装置，在炉篦9的下方设有灰斗10。

如图2所示，所述双钟罩加料机1为双钟罩堆焊硬质合金线密封加料机，其作用是将催化剂加入主体转化炉，同时避免转化气外泄。

所述双钟罩加料机1由迷宫阀1-1、插板阀1-2、滚筒阀1-3，料仓壳体1-4、上阀1-5、下阀1-6、上阀板1-7、下阀板1-8、上阀杆1-9、下阀杆1-10及气动系统1-11组成。所述迷宫阀1-1设在双钟罩加料机1的最顶端，用螺栓与插板阀1-2连接，所述插板阀1-2的下方与滚筒阀1-3螺栓连接，所述滚筒阀1-3与料仓壳体1-4螺栓连接，所述料仓壳体1-4的上端设置上阀板1-7，所述上阀板1-7与上阀1-5配合，所述上阀1-5由上阀杆1-9支承，所述料仓壳体1-4的下端设置下阀板1-8，所述下阀板1-8与下阀1-6配合，所述下阀1-6由下阀杆1-10支承，所述料仓壳体1-4的两侧设置气动系统1-11，所述气动系统1-11与所述上阀杆1-9、所述下阀杆1-10分别采用连杆连接。

如图3所示，所述汽封2环绕催化剂进口布置，以避免加催化剂时转化气外泄，同时起冷却作用，保证催化剂入口处不会超温。

所述汽封2由进汽口2-1、外环管2-2、布汽管2-3及布汽环板2-4构成，所述外环管2-2是蒸汽环管位于汽封2的外围，所述外环管2-2上设有一个进汽口2-1和六根布汽管2-3，所述布汽环板2-4通过六根布汽管2-3与外环管2-2连通。

如图4所示，所述的炉篦9主要是托住催化剂并使催化剂颗粒发生不间断运动，以利于焦炉气和催化剂表面良好接触，顺利、均匀通过一定厚度的催化剂床层，同时把利用后的消耗性催化剂残渣排到灰箱。

所述炉篦9由风帽9-1、辅助层9-2、支架9-3、炉篦主轴9-4、十字钢梁9-5组成，所述风帽9-1位于炉篦的最上面，所述辅助层9-2有三层，并由支架9-3支承，所述支架9-3固定于炉篦主轴9-4上，所述炉篦主轴9-4固定在十字钢梁9-5上，十字钢梁固定于转化炉主体内壁台阶上。

如图5所示，所述灰斗10为双阀锁气出渣装置，其作用是将使用后的催化剂残渣排出转化炉，并保证转化气不外泄。

所述灰斗10由圆盘阀10-1、壳体10-2、气动装置10-3及翻板阀10-4构成，所述圆盘阀10-1位于灰斗10的最上端，所述圆盘阀10-1与所述壳体10-2采用螺栓连接，所述壳体10-2的最下端设置了翻板阀10-4，所述圆盘阀10-1、翻板阀10-4均由连杆与所述气动装置10-3连接。

如图6所示，所述转化炉主体4的上端设有与汽封2连接的催化剂进口3；所述转化气出口管5设在转化炉主体4上部，其进口端位于转化炉内腔6的中心线，保证转化气均匀分布，并与催化剂良好接触，不会形成死区，同时在其下方形成一个自然空腔，此空腔有利于转化气在此处聚集、沉降，减少转化气带出物，同时也避免了上升过程中的高温转化气与转化气出口管上部残存转化气混合发生热量交换，使转化气出口管以上的温度维持在有利于设备运行的区间；所述焦炉气进口7有两个，对称地设置在所述转化炉主体4中下部，与所述转化炉内腔6连通；在所述转化炉内腔6的焦炉气进口7下部呈锥形腔体6-1，可使利用后的催化剂顺利下行，不至于残留在焦炉气进口的空腔内，保证焦炉气顺利通过催化剂床层并与催化剂保持良好接触、均匀分布；锥形腔体6-1的下端设置了水夹套8，用来降低经高温反应后催化剂残渣的温度，以保证下面炉篦及其他附件的正常运行。

本发明的工作原理：

经过筛分的催化剂经插板阀1-2溜进滚筒阀1-3内，然后再溜入双钟罩加料机1。双钟罩加料机1运行过程可分为三步：①.当需要加催化剂时，由气动系统1-11推动气缸将滚筒阀1-3与双钟罩加料机上阀1-5同时打开，使催化剂溜入料仓壳体1-4中。②当溜入双钟罩加料机中的催化剂量达到其壳体容积的2/3时，先关闭滚筒阀1-3，然后关闭双钟罩加料机的上阀1-5。③此时气动系统1-11推动气缸打开双钟罩加料机的下阀1-6，待双钟罩加料机中的催化剂全部溜入料仓壳体1-4后，关闭下阀1-6。下阀打开前先打开汽封2，直到下阀完全关闭后关闭汽封2，以防止转化气外泄。从加料机出来的催化剂通过催化剂进口3进入转化炉主体4内与焦炉气进口7进来的焦炉气在转化炉内腔6发生高温反应，反应生成的转化气由转化气出口5排出，反应残留的灰渣经水夹套8冷却后由炉篦9及传动装置转动排到下端灰箱，再由灰箱下到灰斗10。最后从灰斗排出。灰斗出灰时，先打开灰斗上端的圆盘阀10-1，灰箱内的催化剂残渣下到灰斗，此时关闭上端圆盘阀10-1，随后打开灰斗下端翻板阀10-4，催化剂残渣从灰斗排出，关闭翻板阀10-4，便完成出灰。

Claims (5)

1.一种焦炉气重整转化炉，包括：转化炉主体(4)，主体中央的转化炉内腔(6)，与内腔连通的转化气出口管(5)，对称布置于转化炉主体(4)两侧的焦炉气进口(7)，以及烧嘴(11)，其特征在于：所述转化炉主体(4)上方设有双钟罩加料机(1)，双钟罩加料机(1)与转化炉主体(4)之间设置有汽封(2)，转化炉主体(4)的两翼分别连接烧嘴(11)，转化炉主体(4)的下方通过十字钢梁连接炉篦(9)及传动装置，在炉篦(9)的下方设有灰斗(10)；所述转化炉主体(4)的上端设有与汽封(2)连接的催化剂进口(3)；所述转化气出口管(5)设在转化炉主体(4)上部，其进口端位于转化炉内腔(6)的中心线；所述焦炉气进口(7)有两个，对称地设置在所述转化炉主体(4)中下部，与所述转化炉内腔(6)连通；在所述转化炉内腔(6)的焦炉气进口(7)下部呈锥形腔体(6-1)，锥形腔体的下端设置了水夹套(8)。

2.按照权利要求1所述的焦炉气重整转化炉，其特征在于：所述双钟罩加料机(1)由迷宫阀(1-1)、插板阀(1-2)、滚筒阀(1-3)，料仓壳体(1-4)、上阀(1-5)、下阀(1-6)、上阀板(1-7)、下阀板(1-8)、上阀杆(1-9)、下阀杆(1-10)及气动系统(1-11)组成，所述迷宫阀(1-1)设在双钟罩加料机(1)的最顶端，用螺栓与插板阀(1-2)连接，所述插板阀(1-2)的下方与滚筒阀(1-3)螺栓连接，所述滚筒阀(1-3)与料仓壳体(1-4)螺栓连接，所述料仓壳体(1-4)的上端设置上阀板(1-7)，所述上阀板(1-7)与上阀(1-5)配合，所述上阀(1-5)由上阀杆(1-9)支承，所述料仓壳体(1-4)的下端设置下阀板(1-8)，所述下阀板(1-8)与下阀(1-6)配合，所述下阀(1-6)由下阀杆(1-10)支承，所述料仓壳体(1-4)的两侧设置气动系统(1-11)，所述气动系统(1-11)与所述上阀杆(1-9)、所述下阀杆(1-10)分别采用连杆连接。

3.按照权利要求1所述的焦炉气重整转化炉，其特征在于：所述汽封(2)由进汽口(2-1)、外环管(2-2)、布汽管(2-3)及布汽环板(2-4)构成，所述外环管(2-2)是位于汽封(2)外围的蒸汽环管，所述外环管(2-2)上设有一个进汽口(2-1)和六根布汽管(2-3)，所述布汽环板(2-4)通过六根布汽管(2-3)与外环管(2-2)连通。 

4.按照权利要求1所述的焦炉气重整转化炉，其特征在于：所述炉篦(9)由风帽(9-1)、辅助层(9-2)、支架(9-3)、炉篦主轴(9-4)、十字钢梁(9-5)组成，所述风帽(9-1)位于炉篦的最上面，所述辅助层(9-2)有三层，并由支架(9-3)支承，所述支架(9-3)固定于炉篦主轴(9-4)上，所述炉篦主轴(9-4)固定在十字钢梁(9-5)上。

5.按照权利要求1所述的焦炉气重整转化炉，其特征在于：所述灰斗(10)由圆盘阀(10-1)、壳体(10-2)、气动装置(10-3)及翻板阀(10-4)构成，所述圆盘阀(10-1)位于灰斗(10)的最上端，所述圆盘阀(10-1)与所述壳体(10-2)采用螺栓连接，所述壳体(10-2)的最下端设置了翻板阀(10-4)，所述圆盘阀(10-1)、翻板阀(10-4)均由连杆与所述气动装置(10-3)连接 。

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