CN110043802B - 管道式气化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种管道式气化装置，该管道式气化装置包括：环形管道，所述环形管道上设置有至少一个入口；反应管道，所述反应管道的一端连通于所述环形管道，另一端设置有出气口；一或多组加热套，所述加热套套设在所述反应管道上。该管道式气化装置能够充分利用反应空间、增加反应行程、能够精准控制反应温度与反应压力。

Description

管道式气化装置

技术领域

本发明属于一种反应装置，更具体地，涉及一种管道式气化装置。

背景技术

我国天然气国内生产能力有限，无法满足国内需求的快速增长，因此目前我国的天然气消费结构中进口气源还占很大权重。2018年，全国天然气产量1077亿立方米，消费量1471亿立方米，供需缺口达394亿立方米。2013年1-4月份，我国天然气产量为402亿立方米，同比增长7.7％，进口约合171亿立方米，增长32.3％，进口气源的大幅增长表明目前国内气源供应仍跟不上需求增长的步伐。同期天然气表观消费量568亿立方米，同比增长13.2％，天然气总供应量仅高出消费量5亿立方米，扣除进口气量国内自给缺口为166亿立方米。国内居民消费的快速增长和为节能环保而进行的工业气改，将会维持天然气需求量的长期增长趋势，天然气国内供应保障能力的压力将更加突出。因此，提出利用煤制取煤气或者甲烷气。在煤制气生产工艺中，会用到反应装置。

反应装置的广义理解即化学反应的容器，通过对容器的结构设计与参数配置，实现工艺要求的加热、蒸发、冷却及低高速的混配功能。反应装置广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品，用来完成硫化、硝化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺过程的容器，例如反应器、反应锅、分解锅、聚合釜等；材质一般有锰碳钢、不锈钢、锆、镍基(哈氏、蒙乃尔、因康镍)合金及其它复合材料。

传统的反应装置多为罐状或箱型，其占地空间较大且反应行程较短，未对反应空间充分利用，同时不便于压力及温度的精准控制。

传统技术中煤制甲烷气反应器通常为罐状，通过高温高压，在热解煤炭中碳氢组分的同时，通过诱导剂催化合成甲烷，但是由于在传统反应装置中煤炭与诱导剂接触时间与反应形成短，甲烷气的生成效率较低。

因此有必要研发一种能够充分利用反应空间、增加反应行程、能够精准控制反应温度与反应压力的管道式气化装置。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种管道式气化装置，该管道式气化装置能够充分利用反应空间、增加反应行程、能够精准控制反应温度。

为了实现上述目的，本发明提供一种管道式气化装置，该管道式气化装置包括：

环形管道，所述环形管道上设置有至少一个入口；

反应管道，所述反应管道的一端连通于所述环形管道，另一端设置有出气口；

一或多组加热套，所述加热套套设在所述反应管道上。

优选地，所述反应管道呈往复折叠形状。

优选地，所述加热套包括隔热层、导热层及加热组件，所述加热组件设置在所述隔热层与所述导热层之间，导热层套设在所述反应管道上。

优选地，还包括设置在所述反应管道上的温度传感器及压力传感器。

优选地，控制器，根据所述温度传感器及所述压力传感器检测到的温度及压力控制一或多组加热套工作。

优选地，所述环形管道的入口为多个，多个所述入口等间距开设在所述环形管道上。

优选地，还包括控制阀，所述控制阀设置在所述入口和/或所述出气口处。

优选地，所述反应管道的长度为1-500m。

优选地，还包括冷却罐，所述冷却罐包括罐体、入口管、多个分支管及出口管，所述入口管一端连通于所述出气口，另一端连通于多个所述分支管，所述分支管的另一端连通于所述出气管，所述罐体套设在所述多个分支管外部。

优选地，所述罐体上设置有余热利用注水口及余热利用出水口，所述余热利用注水口及所述余热利用出水口分别设置在所述罐体的两端。

本发明的有益效果在于：

1)通过本发明反应管道的设置，使反应在管道内进行，代替传统灌状或箱型的传统设计，充分利用反应空间，延长反应行程；

2)通过设置成往复折叠形状的管道形式，充分地利用了空间，缩小占地面积，可以实现反应系统的撬装，便于运输转场；

2)通过加热套套设反应管道，对反应管道进行加热，便于将热量传递至反应管道内，便于温度的精准控制。

3)通过环形管道的设置，反应物经由环形管道稳压后再进入反应管道，避免反应物直接冲击反应管道，使反应物能够在反应管道内稳定反应，便于反应的控制。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的管道式气化装置的示意性结构图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的冷却罐的示意性结构图。

附图标记说明：

1、环形管道；2、入口；3、反应管道；4、加热套；5、出气口；6、温度传感器；7、罐体；8、入口管；9、分支管；10、余热利用注水口；11、压力传感器；12、温度传感器；13、排气阀。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明提供了一种管道式气化装置，该管道式气化装置包括：

环形管道，所述环形管道上设置有至少一个入口；

反应管道，所述反应管道的一端连通于所述环形管道，另一端设置有出气口；

一或多组加热套，所述加热套套设在所述反应管道上。

具体地，使用时，将反应物通过入口供给至环形管道，反应物在环形管道内缓冲、稳压后供给至反应管道，通过加热套对反应管道进行加热，使反应管道内的温度达到化学反应的需求温度。通过反应管道的设置代替传统的罐状或箱型设置，充分利用管道的特性，延长反应行程，进一步提供预期产品的生产效率。

具体地，一方面本发明的管道式气化装置可单独作为反应容器，另一方面也可以连接在其他反应器的产品出口，反应器的出口排出的产品为生成的预期产品与未充分反应的其他气体混合物，将这种混合物连通至本发明的管道式气化装置，可对这部分混合物进一步加热提进行气化反应，高预期产品的产率。

作为优选方案，所述反应管道呈往复折叠形状。

具体地，通过往复折叠形状的设置，在有限的空间内使反应管道具有较长的反应距离，给予足够的反应时间，提高反应效率。

作为优选方案，所述加热套包括隔热层、导热层及加热组件，所述加热组件设置在所述隔热层与所述导热层之间，导热层套设在所述反应管道上。

具体地，通过加热组件加热产生热量，产生的热量通过导热层传递至反应管道内，通过隔热层的设置，防止热量散失，使热量得到充分的利用。

具体地，加热组件可以为电磁加热、涡流加热及远红外线加热中的至少一种。

作为优选方案，还包括设置在所述反应管道上的温度传感器及压力传感器。

作为优选方案，控制器，根据所述温度传感器及所述压力传感器检测到的温度及压力控制一或多组加热套工作。

具体地，使用时，可以根据反应条件对控制器设定压力阈值及温度阈值，通过温度传感器及压力传感器测量反应管道内的温度及压力。当反应管道内的温度及压力低于温度阈值及压力阈值时，开启加热套；当反应管道内的温度及压力高于温度阈值及压力阈值时，关闭加热套。

具体地，为了能够使气化反应稳定进行，使用过程中优选地加热套为多组，使用时可以将部分加热套设置为常开状态，便于使反应管道内的温度维持在一定温度。

作为优选方案，所述环形管道的入口为多个，多个所述入口等间距开设在所述环形管道上。

具体地，多个入口的设置可以同时供给多组反应物，也可以通过多个入口同时注入同一种反应物，使本发明的管道式气化装置适用范围更广。

作为优选方案，还包括控制阀，所述控制阀设置在所述入口和/或所述出气口处。

作为优选方案，所述反应管道的长度为1-500m。反应管道的长度是可以根据实际需要选择的，设置管道长度也应考虑到反应的类型以及管道内的压力和温度。

作为优选方案，还包括冷却罐，所述冷却罐包括罐体、入口管、多个分支管及出口管，所述入口管一端连通于所述出气口，另一端连通于多个所述分支管，所述分支管的另一端连通于所述出气管，所述罐体套设在所述多个分支管外部。

具体地，通过冷却罐的设置对产出的产品进行降温，防止产品发生逆反应，确保反应效率。

作为优选方案，所述罐体上设置有余热利用注水口及余热利用出水口，所述余热利用注水口及所述余热利用出水口分别设置在所述罐体的两端。

具体地，冷却水通过注水口进入罐体与分支管之间的缝隙，为分支管内的产品降温后，经由出水口排出，供其他作业使用，充分利用余热。通过液态水对产品进行降温成本较低，且这部分水能够循环利用较为环保。

实施例1

图1示出了根据本发明的一个实施例的管道式气化装置的示意性结构图。

本实施例的管道式气化装置用于设置在煤制甲烷气的生产工艺中，在该工艺中经过初级制备甲烷气体之后，将生成的甲烷气和未充分反应的混合气体输送至本发明的管道式气化装置，进一步气化反应，提高甲烷产率。

如图1所示，该管道式气化装置包括：

环形管道1，所述环形管道1上等间距设置有多个入口2；

反应管道3，所述反应管道3连通于所述环形管道1，所述反应管道3的另一端设置有出气口5；

多组加热套4，所述加热套4套设在所述反应管道3上；

温度传感器6及压力传感器，温度传感器6及压力传感器设置在反应管道3上；

控制器，根据所述温度传感器6及所述压力传感器检测到的温度及压力控制加热套4工作。

其中，所述反应管道3呈往复折叠形状。

使用时，管道式气化装置承接在第一级反应装置的产品出口处，甲烷以及未充分反应的气体混合物通过多个入口2进入环形管道1，在环形管道1内缓冲、稳压后进入反应管道3，套设在反应管道3外侧的加热套4对反应管道3进行加热，混合气体在反应管道3内进一步反应生成甲烷，提高甲烷产率，在反应过程中通过温度传感器6及压力传感器实时监控反应管道3内的温度及压力，控制器基于检测到的温度及压力控制全部或部分加热套的开启与闭合。

实施例2

图1示出了根据本发明的一个实施例的管道式气化装置的示意性结构图。图2示出了根据本发明的一个实施例的冷却罐的示意性结构图。

如图1-图2所示，该管道式气化装置包括：

环形管道1，环形管道1上等间距设置有多个入口2；

反应管道3，反应管道3连通于环形管道1，反应管道3的另一端设置有出气口5；

多组加热套4，加热套4套设在反应管道3上；

温度传感器6及压力传感器，温度传感器6及压力传感器设置在反应管道3上；

控制器，根据温度传感器6及压力传感器检测到的温度及压力控制加热套4工作；

冷却罐，冷却罐包括罐体7、入口管8、多个分支管9及出口管，入口管7一端连通于出气口5，另一端连通于多个分支管9，分支管9的另一端连通于出气管，罐体7套设在多个分支管9外部。

其中，反应管道3呈往复折叠形状。

其中，罐体上设置有余热利用注水口10及余热利用出水口，余热利用注水口10及余热利用出水口分别设置在罐体7的两端，进一步地，罐体7上设置有用于检测罐体内部温度及压力的温度传感器12及压力传感器11以及用于泄压排气的排气阀13。

使用时，管道式气化装置承接在初级反应装置的产品出口处，甲烷及其他气体混合物通过多个入口2进入环形管道1，在环形管道1内缓冲、稳压后进入反应管道3，套设在反应管道3外侧的加热套4对反应管道3进行加热，混合气体在反应管道3内进一步反应生成甲烷，提高甲烷产率，在反应过程中通过温度传感器6及压力传感器实时监控反应管道3内的温度及压力，控制器基于检测到的温度及压力控制全部或部分加热套的开启与闭合，进一步地，产出的加温气体通过冷却罐的入口管8进入多个分支管9，冷却水通过余热利用注水口10进入罐体7与分支管9之间的缝隙，为分支管9冷却降温后通过余热利用出水口排出，一方面为生成的甲烷气体降温，防止逆反应的发生；另一方面通过多个分支管的预热对循环水进行加热，对热量进行回收利用。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (9)

1.一种管道式气化装置，其特征在于，该管道式气化装置包括：

环形管道，所述环形管道上设置有至少一个入口；

反应管道，所述反应管道的一端连通于所述环形管道，另一端设置有出气口，所述反应管道呈往复折叠形状；

一或多组加热套，所述加热套套设在所述反应管道上。

2.根据权利要求1所述的管道式气化装置，其特征在于，所述加热套包括隔热层、导热层及加热组件，所述加热组件设置在所述隔热层与所述导热层之间，导热层套设在所述反应管道上。

3.根据权利要求1所述的管道式气化装置，其特征在于，还包括设置在所述反应管道上的温度传感器及压力传感器。

4.根据权利要求3所述的管道式气化装置，其特征在于，控制器，根据所述温度传感器及所述压力传感器检测到的温度及压力控制一或多组加热套工作。

5.根据权利要求1所述的管道式气化装置，其特征在于，所述环形管道的入口为多个，多个所述入口等间距开设在所述环形管道上。

6.根据权利要求1所述的管道式气化装置，其特征在于，还包括控制阀，所述控制阀设置在所述入口和/或所述出气口处。

7.根据权利要求1所述的管道式气化装置，其特征在于，所述反应管道的长度为1-500m。

8.根据权利要求1所述的管道式气化装置，其特征在于，还包括冷却罐，所述冷却罐包括罐体、入口管、多个分支管及出口管，所述入口管一端连通于所述出气口，另一端连通于多个所述分支管，所述分支管的另一端连通于所述出口管，所述罐体套设在所述多个分支管外部。

9.根据权利要求8所述的管道式气化装置，其特征在于，所述罐体上设置有余热利用注水口及余热利用出水口，所述余热利用注水口及所述余热利用出水口分别设置在所述罐体的两端。

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