CN105271116B - 烃类蒸汽转化炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种转化炉，具体涉及一种烃类蒸汽转化炉。包括转化炉炉管，转化炉炉管内部设有催化剂床层和出口段，出口段位于催化剂床层下方，催化剂床层和出口段之间设有托盘，转化炉炉管下部设有物料出口，转化炉炉管底部或下部一侧的壁上设有导管，导管一端位于出口段中且固定在托盘上，导管另一端位于转化炉炉管外，位于转化炉炉管外的导管与水泵或蒸汽管线连接，位于出口段的导管均布设置小孔。本发明可以在反应过程中额外补充水蒸气，可以抑制甲烷热裂解和一氧化碳歧化形成的碳阻塞管路，延长催化剂使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种转化炉，具体涉及一种烃类蒸汽转化炉。
背景技术
常规烃类蒸汽转化炉使用不同尺寸、形状的转化催化剂，这些催化剂颗粒被装填在转化炉管中，形成催化剂固定床。转化原料为烃类，转化产物一般由氢气、一氧化碳、二氧化碳、水及未反应的甲烷或碳二或碳二以上组份构成。
经过我们的研究发现，在转化炉管的出口段，反应物料离开催化剂床层后，由于转化炉管外壁温度依然很高，在此部位，甲烷热裂解和一氧化碳歧化会形成碳从而阻塞转化炉管，我们将此形式的结炭定义为空管结炭，空管结炭在甲烷—二氧化碳干重整、制备高含量CO合成气(CO≥35％)的反应过程比较常见，造成转化系统的前后压差增加，造成动力损失，并可能危害转化系统的安全运行。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种烃类蒸汽转化炉，可以抑制甲烷热裂解和一氧化碳歧化形成的碳阻塞管路，延长催化剂使用寿命。
本发明所述的烃类蒸汽转化炉，包括转化炉炉管，转化炉炉管内部设有催化剂床层和出口段，出口段位于催化剂床层下方，催化剂床层和出口段之间设有托盘，转化炉炉管下部设有物料出口，转化炉炉管底部或下部一侧的壁上设有导管，导管一端位于出口段中且固定在托盘上，导管另一端位于转化炉炉管外，位于转化炉炉管外的导管与水泵或蒸汽管线连接，位于出口段的导管均布设置小孔。
优选在位于出口段的导管在距离托盘1-5cm处均布设置小孔。托盘上均布设置孔洞。
转化炉炉管底部的壁上设有导管，导管套在热偶测温管外侧。
所述的导管为圆型导管，导管内不含有催化剂，导管焊接在转化炉炉管底部或下部一侧的壁上，导管上端密封。
使用时，催化剂(优选为烃类蒸汽转化催化剂)被装填在催化剂床层中，位于转化炉炉管外的导管与水泵或蒸汽管线连接，水泵或蒸汽管线中的水或蒸汽通过导管内部由下向上运动，期间与管壁发生热交换产生蒸汽，并将蒸汽温度达到反应介质的温度，从而避免水蒸汽温度不足与催化剂床层界面接触时，催化剂颗粒因热胀冷缩而破裂。位于出口段的导管均布设置小孔，用于均匀散布水蒸汽。托盘上均布设置孔洞，用于分离反应介质和催化剂。
优选的技术方案为：转化炉炉管底部壁上设有导管，导管套在热偶测温管外侧。泵入的水或蒸汽通过导管和热偶测温管的间隙由下向上运动，期间与管壁发生热交换产生蒸汽，并将蒸汽温度达到反应介质的温度，从而避免水蒸汽温度不足与催化剂床层界面接触时，催化剂颗粒因热胀冷缩而破裂。热偶测温管自下向上穿入催化剂床层，热偶测温管可以测量催化剂床层温度，为生产提供便利。
综上所述，本发明具有以下优点：
(1)本发明可以在反应过程中额外补充水蒸气，可以抑制甲烷热裂解和一氧化碳歧化形成的碳阻塞管路，延长催化剂使用寿命。
(2)导管可以独立使用也可以与热偶测温管结合使用，且在使用过程可以使用外供蒸汽或借助热交换自产蒸汽。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是本发明实施例2的结构示意图；
图3是本发明实施例3的结构示意图；
图中：1-孔洞，2-转化炉炉管，3-催化剂床层，4-托盘，5-导管，6-水泵或蒸汽管线，7-物料出口，8-出口段，9-小孔，10-热偶测温管。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
如图1所示，包括转化炉炉管2，转化炉炉管2内部设有催化剂床层3和出口段8，出口段8位于催化剂床层3下方，催化剂床层3和出口段8之间设有托盘4，转化炉炉管2下部设有物料出口7，转化炉炉管2底部的壁上设有导管5，导管5套在热偶测温管10外侧，导管5一端位于出口段8中且固定在托盘4上，导管5另一端位于转化炉炉管2外，位于转化炉炉管2外的导管5与水泵或蒸汽管线6连接，位于出口段8的导管5在距离托盘41-5cm处均布设置小孔9；托盘4上均布设置孔洞1。
使用时，催化剂(优选为烃类蒸汽转化催化剂)被装填在催化剂床层3中，位于转化炉炉管2外的导管5与水泵或蒸汽管线6连接，水泵或蒸汽管线6中的水或蒸汽通过导管5和热偶测温管10的间隙由下向上运动，期间与管壁发生热交换产生蒸汽，并将蒸汽温度达到反应介质的温度，从而避免水蒸汽温度不足与催化剂床层界面接触时，催化剂颗粒因热胀冷缩而破裂。位于出口段8的导管5均布设置小孔9，用于均匀散布水蒸汽。托盘4上均布设置孔洞1，用于分离反应介质和催化剂。
实施例2
如图2所示，包括转化炉炉管2，转化炉炉管2内部设有催化剂床层3和出口段8，出口段8位于催化剂床层3下方，催化剂床层3和出口段8之间设有托盘4，转化炉炉管2下部设有物料出口7，转化炉炉管2底部的壁上设有导管5，导管5一端位于出口段8中且固定在托盘4上，导管5另一端位于转化炉炉管2外，位于转化炉炉管2外的导管5与水泵或蒸汽管线6连接，位于出口段8的导管5在距离托盘41-5cm处均布设置小孔9；托盘4上均布设置孔洞1。
使用时，催化剂(优选为烃类蒸汽转化催化剂)被装填在催化剂床层3中，位于转化炉炉管2外的导管5与水泵或蒸汽管线6连接，水泵或蒸汽管线6中的水或蒸汽通过导管5内部由下向上运动，期间与管壁发生热交换产生蒸汽，并将蒸汽温度达到反应介质的温度，从而避免水蒸汽温度不足与催化剂床层界面接触时，催化剂颗粒因热胀冷缩而破裂。位于出口段8的导管5均布设置小孔9，用于均匀散布水蒸汽。托盘4上均布设置孔洞1，用于分离反应介质和催化剂。
实施例3
如图3所示，包括转化炉炉管2，转化炉炉管2内部设有催化剂床层3和出口段8，出口段8位于催化剂床层3下方，催化剂床层3和出口段8之间设有托盘4，转化炉炉管2下部设有物料出口7，转化炉炉管2下部一侧的壁上设有导管5，导管5一端位于出口段8中且固定在托盘4上，导管5另一端位于转化炉炉管2外，位于转化炉炉管2外的导管5与水泵或蒸汽管线6连接，位于出口段8的导管5在距离托盘41-5cm处均布设置小孔9；托盘4上均布设置孔洞1。
使用时，催化剂(优选为烃类蒸汽转化催化剂)被装填在催化剂床层3中，位于转化炉炉管2外的导管5与水泵或蒸汽管线6连接，水泵或蒸汽管线6中的水或蒸汽通过导管5内部由下向上运动，期间与管壁发生热交换产生蒸汽，并将蒸汽温度达到反应介质的温度，从而避免水蒸汽温度不足与催化剂床层界面接触时，催化剂颗粒因热胀冷缩而破裂。位于出口段8的导管5均布设置小孔9，用于均匀散布水蒸汽。托盘4上均布设置孔洞1，用于分离反应介质和催化剂。
采用实施例1装置进行性能测试：
转化炉炉管内装填有Z417镍系蒸汽转化催化剂，使用的原料为氢气、二氧化碳、甲烷、水等，具体测试参数见表1。
表1采用实施例1装置进行性能测试的测试参数
反应分离后的气体组成以及试验现象列于表2。
表2反应分离后的气体组成以及试验现象
通过表1和表2可以看出，采用导管引入水蒸汽，有助于避免甲烷热裂解和一氧化碳歧化形成的碳阻塞管路。
Claims (4)
1.一种烃类蒸汽转化炉，其特征在于：包括转化炉炉管(2)，转化炉炉管(2)内部设有催化剂床层(3)和出口段(8)，出口段(8)位于催化剂床层(3)下方，催化剂床层(3)和出口段(8)之间设有托盘(4)，转化炉炉管(2)下部设有物料出口(7)，转化炉炉管(2)底部或下部一侧的壁上设有导管(5)，导管(5)一端位于出口段(8)中且固定在托盘(4)上，导管(5)另一端位于转化炉炉管(2)外，位于转化炉炉管(2)外的导管(5)与水泵或蒸汽管线(6)连接，位于出口段(8)的导管(5)均布设置小孔(9)。
2.根据权利要求1所述的烃类蒸汽转化炉，其特征在于：位于出口段(8)的导管(5)在距离托盘(4)1-5cm处均布设置小孔(9)。
3.根据权利要求1或2所述的烃类蒸汽转化炉，其特征在于：转化炉炉管(2)底部的壁上设有导管(5)，导管(5)套在热偶测温管(10)外侧。
4.根据权利要求1或2所述的烃类蒸汽转化炉，其特征在于：托盘(4)上均布设置孔洞(1)。
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