CN1048085C - 传送含氢气及一氧化碳的热煤气管 - Google Patents

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Abstract

一种热煤气管，用来传导含有H2和CO并且温度在600-1500℃的煤气化煤气。这种热煤气管有一个外套管和分成多个管段的内保护管以及一个由绝热保护混合物组成的保护层，该保护层位于内保护管和外套管之间。内保护管至少一个管段设有一个由金属波纹管组成的伸缩补偿器，能吸收内保护管段长度的变化。

Description

传送含氢气及一氧化碳的热煤气管
本发明涉及一个传送煤气化煤气的热煤气管，这种煤气化煤气由气态、液态或者固态燃料经反应而生成，含有H2和CO，其温度在600到1500℃之间，所述的热煤气管由一个外套管、保护层以及可分成多个管段的内保护管组成，保护层由绝热的混合物构成并位于外套管和内保护管之间。
经过热煤气管传送的煤气化煤气可由诸如经天然气裂化，或液态碳氢化合物或者是煤的气化而得到的一些未经处理的合成煤气组成。相应的方法及这种方法用的反应器可见尤曼(Uumanns)的工业化学百科全书，第五版A12册，192-208页。其中特别包括一个管状加热器，具体可从DE-A-4327176得知。
传送H2和CO的热煤气管具有一个可分成多个管段的内保护管，使得由于温度变化而引起的保护管长度方面的变化不受到限制，因而不会导致保护管的变形或者破坏。因此保护管不能设计成完全密封，而需要在管子的两管段之间加一个开口平接头连接。这样，内保护管就能因温度升高而伸长。
已发现总会有一小部分热煤气侧流会通过开口平接头逸出及流至外套管的内表面，通过持续作用就会在其上面形成不希望有的过热点。而且CO也会对钢制的外套管腐蚀，形成炭化物最终会导致金属尘屑，从而削弱或破坏外套管。
因此，本发明的目的就是设计这样一种热煤气管要尽可能密封但又易于在长度方向可以伸缩。
通过本发明可实现上述目的，根据本发明设计至少内保护管的一个管段含有一个由金属波纹管组成的伸缩补偿器，它可吸收保护管段长度方向的变化。
本发明的另一个特征就是内保护管有伸缩补偿器的管段被一个环形接头固定在外套管上，而这环形接头可作为气体的阻挡层。被安放在保护管和外套管之间作为气体阻挡层的接头，可保证一个稳定的气流，即使在速度很低的时候，也不会在外套管和保护管管段之间发生。
伸缩补偿器一般放在保护管段具有不同方向长度变化的某个部位附近。这种具有不同方向长度变化一般是在弯曲部位或T型接口处附近。除非设有弹性的金属波纹管，否则就有必要在这些关键部位设置两个隔得很近的开口平接头以保证保护管管段沿两个不同方向上长度的变化。已知的热煤气管在这种情况下的试验表明在这些地方最有可能产生干扰的过热点，由于按照本发明在这些关键地方用上至少一个金属波纹管伸缩补偿器，则开口平接头的数量可以减少，而且气体阻挡层会阻止恒定热煤气流流入外套筒内壁。
由于按本发明设计的保护管可以有效地保护外套管，因此外套管可以由相对低级的钢例如普通碳钢来制造，这样可降低成本。防护管段和金属波纹管优先采用合金(例如800号合金)来制造。绝热保护混合物大多采用工业上通用的有一定孔隙的捣击混合物。
下面结合附图说明热煤气管的实施例和特征，附图中：
图1是装有热煤气管的两个反应器的示意图；
图2是在热煤气管的并且设有一个管状传感口的T形接口的纵向剖视图。
图1所示的仅是多种使用热煤气管的方法中的一种。在管状加热器1中有许多充满了粒状触媒(如镍触媒)的管子2，从管3通过来的天然气和管4中来的气流在700-1000℃时反应产生未经处理的合成气体。管2放在燃烧室5中间，燃烧室5流过燃烧气体，并设有多个燃烧咀6，其中只有一个在图1中示出。对燃烧咀6供给天然气之类的燃料，及用已知的装置(未示出)供给空气。
在管子2中形成的热的煤气化煤气含有大量的氢和一氧化碳，该煤气被收集之后进一步和由管9供给的天然气混合，通过第一热煤气管8然后再通进自裂解反应器10中。在反应器10中的反应受到由管11通来的氧气和管12通来的蒸气的作用，并在充满包括镍触媒之类的粒状触媒的反应床13中进行反应。800-1300℃的热的煤气化煤气从第二根热煤气管14中通出。该煤气化煤气是一种未经处理的合成煤气，一般其60％的体积是由H2+CO组成，并进行进一步的处理，例如用作合成氨或者甲醇。在对图1所示方法的改型中，可以不使用触媒而以已知方式使碳素材料气化从而制出未经处理的合成煤气。
有关热煤气管8和14的细节参照图2进行说明，图中未示出用一个T型接口把两管联接起来的极其关键的区域。热煤气管的主要组成部分是外套管17，绝热保护混合物18和内保护管，内保护管由多个管段20，21，22，23，24组成。管段22是一个T形接口，它包含一个水平管22a和垂直管22b。各个管段之间有间隔，间隔由开口平连接头25组成，紧挨着每个平接头25的管段的末端被一个管状部分26盖住并且还设有一个锥形金属环27。例如可用焊接的方法把金属环与一管段和外套管17连接起来，作为在内保护管和外套管之间区域的气体阻挡层。
内保护管的管段21设有管状传感口36，其一头和内保护管连接，另一头和外套管17连着。该管状传感口的一部分是伸缩补偿器37可以吸收由于温度而引起的长度方向的变化，若没有这个伸缩补偿器而用平接头，则热煤气就会扩散到外套管内壁而产生不良影响。
保护管段22由一个T形接口组成。在其水平管22a中有两个各由金属波纹管组成的伸缩补偿器28，可以吸收内保护管段22的水平管22a由于温度改变而引起的长度变化。水平管22a的两端由金属环27固定地连接到外套管17上面。管段22的垂直管22b的长度变化时，其自由端可以移进邻近的开口平接头中。
从图中可以明显看出，一小部分的热煤气会沿着箭头30，30a、31a和31b的方向上流入开口平接头25及流进到外套管的内壁。但是和内保护管连接的锥形连接环27作为气体的阻挡层将会阻止那部分煤气的稳定持续流动。这一小部分存在于开口平接头处的热的煤气将热量向外传递到外套管，因此可形成一个冷的煤气的停滞缓冲区，从而可以实质性地防止另外的气体进入开口平接头处。此外，那一小部分煤气对外套管的影响是极其微小的。而且在开口平接头25处可设有由诸如陶瓷纤维组成的弹性填充物，在附图中为了图的清晰没有将其示出。
为了减少气体流中的压力下降，在伸缩补缩器28上盖了一个导向管3，它具有光滑表面和一个倾斜的棱边35a，该棱边35a被焊接在内保护管的22部分。

Claims (2)

1.一种传送煤气化煤气的热煤气管，包括一个传送含有氢气和一氧化碳的并由气化反应生成的和在600℃-1500℃温度下的析出气体的第一热煤气管，和一个与第二热煤气管相连的第二热煤气管，所述的第一和第二煤气管由一个接头连接，两个热煤气管各包括一外套管，一个内保护管和保护层，而所述的内保护管又细分为多个管段，所述的保护层由绝热保护混合物组成，并处于外套管和内保护管之间，所述的保护管的各相邻的两段由一个间隙分开，所述的间隙范围从所述的保护管通过所述的保护混合物到所述的外套管的里面，在接头部分的保护管段包括在所述的第一热煤气管中的第一管(22a)和在所述的第二热煤气管中的第二管(22b)，该两管形成一个接头，并且相互气密地连接，所述的第一管有两个端部，所述的两个端部由锥形金属环(27)与所述的套管连接，各环(27)与所述的第一管及所述的套管气密地连接，形成一个气体阻挡层，所述的第一管的两端部附近含有包括金属波纹管的补偿器，所述的补偿器吸收所述的第一管的长度变化，所述的第二管(22b)与所述的第二热煤气管的套管没有连接。
2.按照权利要求1的热煤气管，其特征在于所述的内保护管段设有可盖住金属波纹管的内管。
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