CN111071988B - 一种卧式水浴变换炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卧式水浴变换炉，变换炉壳体内通过密封圈及分程隔板分为合成气空间、变换气空间及水浴空间，水浴空间内设置有若干U型反应管，其中，U型反应管内装填有变换催化剂，各U型反应管的入口与合成气空间相连通，各U型反应管的出口与变换气空间相连通，变换炉壳体的顶部设置有蒸汽出口及变换气出口，变换炉壳体的底部设置有合成气进口、锅炉水进口及排污口，变换气出口与变换气空间相连通，合成气进口与合成气空间相连通，排污口、锅炉水进口及蒸汽出口与水浴空间Ⅲ相连通，该变换炉能够有效解决催化剂床层飞温的问题，且水汽系统简单，工艺流程短。
Description
技术领域
本发明属于能源化工技术领域，涉及一种卧式水浴变换炉。
背景技术
变换反应是以一氧化碳和水在变换催化剂的作用下生成二氧化碳和氢的过程，该反应是用于制备甲醇、制氢、碳捕集等工艺中不可或缺的一道工序，在化工生产中有着重要的作用。
变换反应为放热反应，传统的绝热变换炉其缺点是无法及时移走反应热，受限于变换催化剂的最高使用温度，所以变换工艺通常分成多段(2～4段)进行，致使变换的工艺流程较长，设备投资高。在实际生产过程中，常常因操作不当而发生催化剂床层飞温现象，会对变换催化剂造成不可逆的损害。而等温变换炉可及时移走反应热，只需设置一段等温变换即可达到全变换的目的，但是现有的等温变换炉都在外部设有汽包以及水汽系统的附件，虽然变换工艺流程缩短，但是水汽系统繁杂。
因此，开发一种既能缩短变换工艺又能简化水汽系统工艺的变换炉是一项十分有意义的任务。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种卧式水浴变换炉，该变换炉能够有效解决催化剂床层飞温的问题，且水汽系统简单，工艺流程短。
为达到上述目的，本发明所述的卧式水浴变换炉包括变换炉壳体，变换炉壳体内通过密封圈及分程隔板分为合成气空间、变换气空间及水浴空间，水浴空间内设置有若干U型反应管，其中，U型反应管内装填有变换催化剂，各U型反应管的入口与合成气空间相连通，各U型反应管的出口与变换气空间相连通，变换炉壳体的顶部设置有蒸汽出口及变换气出口，变换炉壳体的底部设置有合成气进口、锅炉水进口及排污口，变换气出口与变换气空间相连通，合成气进口与合成气空间相连通，排污口、锅炉水进口及蒸汽出口与水浴空间Ⅲ相连通。
还包括用于固定于各U型反应管的固定圈，其中，固定圈的底部与变换炉壳体的底部相接触。
变换炉壳体的顶部设置有安全泄放口。
水浴空间的侧壁上设置有用于检测水浴空间内液位的液位计口。
变换炉壳体的顶部设置有筒节，其中，筒节的下端与水浴空间相连接，筒节的顶部与蒸汽出口相连通，筒节内设置有除沫器。
变换炉壳体的顶部设置有测压口，其中，所述测压口与水浴空间相连通。
变换炉壳体的横截面为圆形，且变换炉壳体一侧的横截面尺寸小于另一侧的横截面尺寸，其中，水浴空间位于变换炉壳体中横截面尺寸较大的一侧，合成气空间及变换气空间位于变换炉壳体中横截面尺寸较小的一侧。
各U型反应管的截面直径大于等于50mm，各U型反应管等间距分布，相邻U型反应管之间的间距大于等于30mm。
液位计口的最低点标高于U型反应管最高点标高20mm。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的卧式水浴变换炉在具体操作时，将各U型反应管放置于水浴中，合成气在发生变换反应过程中释放的热量，通过水浴带走，以推动变换反应向正方向移动，使变换反应更加完全，同时副产蒸汽，既从根本上解决了催化剂床层飞温的问题，又简化了传统的多段变换工艺和复杂的水汽系统工艺，结构简单，流程短，操作简便。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的左视图；
图3为本发明的截面图。
其中，1为变换炉壳体、2为U型反应管、3为密封圈、4为固定圈、5为分程隔板、6为除沫器、7为变换气出口、8为合成气进口、9为蒸汽出口、10为锅炉水进口、11为排污口、12为安全泄放口、13为测压口、14为端面法兰、15为液位计口、16为筒节、Ⅰ为合成气空间、Ⅱ为变换气空间、Ⅲ为水浴空间。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1至图3，本发明所述的卧式水浴变换炉包括变换炉壳体1，变换炉壳体1内通过密封圈3及分程隔板5分为合成气空间Ⅰ、变换气空间Ⅱ及水浴空间Ⅲ，水浴空间Ⅲ内设置有若干U型反应管2，其中，U型反应管2内装填有变换催化剂，各U型反应管2的入口与合成气空间Ⅰ相连通，各U型反应管2的出口与变换气空间Ⅱ相连通，变换炉壳体1的顶部设置有蒸汽出口9及变换气出口7，变换炉壳体1的底部设置有合成气进口8、锅炉水进口10及排污口11，变换气出口7与变换气空间Ⅱ相连通，合成气进口8与合成气空间Ⅰ相连通，排污口11、锅炉水进口10及蒸汽出口9与水浴空间Ⅲ相连通，密封圈3与变换炉壳体1内壁连接密封且可拆卸。
本发明还包括用于固定于各U型反应管2的固定圈4，其中，固定圈4的底部与变换炉壳体1的底部相接触。
变换炉壳体1的顶部设置有安全泄放口12；水浴空间Ⅲ的侧壁上设置有用于检测水浴空间Ⅲ内液位的液位计口15；变换炉壳体1的顶部设置有筒节16，其中，筒节16的下端与水浴空间Ⅲ相连接，筒节16的顶部与蒸汽出口9相连通，筒节16内设置有除沫器6；变换炉壳体1的顶部设置有测压口13，其中，所述测压口13与水浴空间Ⅲ相连通。
变换炉壳体1为卧式结构，并作为压力容器承受内部压力，变换炉壳体1为不规则圆筒体，变换炉壳体1的外壁上设置有端面法兰14。变换炉壳体1的横截面为圆形，且变换炉壳体1一侧的横截面尺寸小于另一侧的横截面尺寸，其中，水浴空间Ⅲ位于变换炉壳体1中横截面尺寸较大的一侧，合成气空间Ⅰ及变换气空间Ⅱ位于变换炉壳体1中横截面尺寸较小的一侧。
各U型反应管2的截面直径大于等于50mm，各U型反应管2等间距分布，相邻U型反应管2之间的间距大于等于30mm；液位计口15的最低点标高于U型反应管2最高点标高20mm。
本发明的工作原理为：
合成气经合成气进口8进入合成气空间Ⅰ中，再进入到U型反应管2中，并在U型反应管2中的催化剂床层上发生变换反应，反应中放出大量的热被U型反应管2外部的水浴吸收，当水浴吸收的热量超过此时水的饱和蒸汽压下的焓值时，则在水浴的上表面产生蒸汽，蒸汽经除沫器6破泡后沿蒸汽出口9排出，通过控制锅炉水进口10和排污口11的流量来控制液位，以保证反应热被不断移出，使反应平衡向正方向移动，增大了反应推动力，使变换反应更加完全，反应后的变换气从U型反应管2的出口排出进入到变换气空间中，最后经变换气出口7排出。
Claims (7)
1.一种卧式水浴变换炉，其特征在于，包括变换炉壳体(1)，变换炉壳体(1)内通过密封圈(3)及分程隔板(5)分为合成气空间(Ⅰ)、变换气空间(Ⅱ)及水浴空间(Ⅲ)，变换炉壳体(1)的横截面为圆形，且变换炉壳体(1)一侧的横截面尺寸小于另一侧的横截面尺寸，其中，水浴空间(Ⅲ)位于变换炉壳体(1)中横截面尺寸较大的一侧，合成气空间(Ⅰ)及变换气空间(Ⅱ)位于变换炉壳体(1)中横截面尺寸较小的一侧,水浴空间(Ⅲ)内设置有若干U型反应管(2)，其中，U型反应管(2)内装填有变换催化剂，各U型反应管(2)的入口与合成气空间(Ⅰ)相连通，各U型反应管(2)的出口与变换气空间(Ⅱ)相连通，各U型反应管(2)的截面直径大于等于50mm，各U型反应管(2)等间距分布，相邻U型反应管(2)之间的间距大于等于30mm,变换炉壳体(1)的顶部设置有蒸汽出口(9)及变换气出口(7)，变换炉壳体(1)的底部设置有合成气进口(8)、锅炉水进口(10)及排污口(11)，变换气出口(7)与变换气空间(Ⅱ)相连通，合成气进口(8)与合成气空间(Ⅰ)相连通，排污口(11)、锅炉水进口(10)及蒸汽出口(9)与水浴空间(Ⅲ)相连通。
2.根据权利要求1所述的卧式水浴变换炉，其特征在于，还包括用于固定于各U型反应管(2)的固定圈(4)，其中，固定圈(4)的底部与变换炉壳体(1)的底部相接触。
3.根据权利要求1所述的卧式水浴变换炉，其特征在于，变换炉壳体(1)的顶部设置有安全泄放口(12)。
4.根据权利要求1所述的卧式水浴变换炉，其特征在于，水浴空间(Ⅲ)的侧壁上设置有用于检测水浴空间(Ⅲ)内液位的液位计口(15)。
5.根据权利要求1所述的卧式水浴变换炉，其特征在于，变换炉壳体(1)的顶部设置有筒节(16)，其中，筒节(16)的下端与水浴空间(Ⅲ)相连接，筒节(16)的顶部与蒸汽出口(9)相连通，筒节(16)内设置有除沫器(6)。
6.根据权利要求1所述的卧式水浴变换炉，其特征在于，变换炉壳体(1)的顶部设置有测压口(13)，其中，所述测压口(13)与水浴空间(Ⅲ)相连通。
7.根据权利要求1所述的卧式水浴变换炉，其特征在于，液位计口(15)的最低点标高于U型反应管(2)最高点标高20mm。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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