CN111115576A - 一种抗毒炉外移热等温变换炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗毒炉外移热等温变换炉，锅炉水进水集箱上设置有进气通道，锅炉水回水集箱上设置有出气通道，其中，各移热管上端的入水口均与锅炉水进水集箱的底部相连通，各移热管下端的出水口均与锅炉水进水集箱的顶部相连通，相邻移热管之间的间隙形成变换反应空间，所述变换反应空间的上端与进气通道相连通，变换反应空间的下端与出气通道相连通，变换炉壳体的顶部设置有合成气入口以及与锅炉水进水集箱相连通的锅炉水上水入口，变换炉壳体的底部设置有变换气出口以及与锅炉水回水集箱相连通的锅炉水回水出口；所述变换反应空间内自上到下依次装填有吸附剂层、抗毒剂层及变换催化剂层，该变换炉具有结构简单及催化剂不易中毒的特点。
Description
技术领域
本发明属于能源化工技术领域，涉及一种抗毒炉外移热等温变换炉。
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，变换装置按热平衡方式可分为绝热变换和等温变换。绝热变换的缺点是无法及时移走反应热而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，工艺流程较短，设备投资低。因此等温变换越来越多的被应用到各大煤化工流程中。
虽然，等温变换发展迅速，但是众多工艺装置中还是存在一些问题，比如变换炉结构复杂，变换催化剂易中毒等弊端。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种抗毒炉外移热等温变换炉，该变换炉具有结构简单及催化剂不易中毒的特点。
为达到上述目的，本发明所述的抗毒炉外移热等温变换炉包括变换炉壳体以及设置于变换炉壳体内的锅炉水进水集箱、锅炉水回水集箱及若干移热管，其中，锅炉水进水集箱、各移热管及锅炉水回水集箱自上到下依次分布，锅炉水进水集箱上设置有进气通道，锅炉水回水集箱上设置有出气通道，其中，各移热管上端的入水口均与锅炉水进水集箱的底部相连通，各移热管下端的出水口均与锅炉水进水集箱的顶部相连通，相邻移热管之间的间隙形成变换反应空间，所述变换反应空间的上端与进气通道相连通，变换反应空间的下端与出气通道相连通，变换炉壳体的顶部设置有合成气入口以及与锅炉水进水集箱相连通的锅炉水上水入口，变换炉壳体的底部设置有变换气出口以及与锅炉水回水集箱相连通的锅炉水回水出口；
所述变换反应空间内自上到下依次装填有吸附剂层、抗毒剂层及变换催化剂层。
变换炉本体的顶部设置有测温口。
变换炉本体的顶部设置有顶法兰，变换炉本体的底部设置有人孔。
变换炉本体的内壁上设置有耐火材料层。
相邻移热管之间的间距相等，且移热管的数目大于等于10，移热管的横截面直径大于等于20mm，相邻移热管之间的间距大于等于50mm。
出气通道的入口处设置有过滤网。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的抗毒炉外移热等温变换炉在具体操作时，合成气从合成气入口进入变换炉壳体内，然后经进气通道进入到变换反应空间中，再依次经吸附剂层、抗毒剂层及变换催化剂层后进入到出气通道中，最后经变换气出口排出，其中，通过吸附剂层和抗毒剂层除去可能引起变换催化剂中毒的杂质成分，然后再进入变化催化剂层中发生变换反应产生变换气，反应中放出大量的热被移热管中的锅炉水移至炉外，使反应平衡向正方向移动，以增大反应推动力，使变换反应更加完全，结构简单，投资低，催化剂寿命长。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的横截面图；
图3为本发明中锅炉水进水集箱3的结构示意图；
图4为本发明中锅炉水回水集箱4的结构示意图；
图5为本发明中过滤网41的结构示意图。
其中，1为变换炉本体、2为移热管、3为锅炉水进水集箱、4为锅炉水回水集箱、5为锅炉水上水入口、6为锅炉水回水出口、7为合成气入口、8为变换气出口、9为测温口、10为顶法兰、11为人孔、12为变换反应空间、31为进气通道、41为过滤网、42为出气通道。
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5，本发明所述的抗毒炉外移热等温变换炉包括变换炉壳体1以及设置于变换炉壳体1内的锅炉水进水集箱3、锅炉水回水集箱4及若干移热管2，其中，锅炉水进水集箱3、各移热管2及锅炉水回水集箱4自上到下依次分布，锅炉水进水集箱3上设置有进气通道31，锅炉水回水集箱4上设置有出气通道42，其中，各移热管2上端的入水口均与锅炉水进水集箱3的底部相连通，各移热管2下端的出水口均与锅炉水进水集箱3的顶部相连通，相邻移热管2之间的间隙形成变换反应空间12，所述变换反应空间12的上端与进气通道31相连通，变换反应空间12的下端与出气通道42相连通，变换炉壳体1的顶部设置有合成气入口7以及与锅炉水进水集箱3相连通的锅炉水上水入口5，变换炉壳体1的底部设置有变换气出口8以及与锅炉水回水集箱4相连通的锅炉水回水出口6；所述变换反应空间12内自上到下依次装填有吸附剂层、抗毒剂层及变换催化剂层。
变换炉本体1的顶部设置有测温口9；变换炉本体1的顶部设置有顶法兰10，变换炉本体1的底部设置有人孔11；变换炉本体1的内壁上设置有耐火材料层；出气通道42的入口处设置有过滤网41，过滤网41为圆形网状结构，过滤网41与变换炉壳体1的横截面同心，其作用是防止变换催化剂进入出气通道42。
相邻移热管2之间的间距相等，且移热管2的数目大于等于10，移热管2的横截面直径大于等于20mm，相邻移热管2之间的间距大于等于50mm。
所述变换炉壳体1作为压力容器承受变换反应压力，移热管2、锅炉水进水集箱3及锅炉水回水集箱4内部流通的介质为锅炉给水；锅炉水进水集箱3与移热管2之间采用机械方式连通并密封，具有可拆卸功能，锅炉水进水集箱3与变换炉壳体1的内壁之间采用螺栓连接固定。
本发明的工作原理为：
合成气从合成气入口7进入变换炉壳体1内，然后经进气通道31进入到变换反应空间12中，再依次经吸附剂层、抗毒剂层及变换催化剂层后进入到出气通道42中，最后经变换气出口8排出，其中，通过吸附剂层和抗毒剂层除去可能引起变换催化剂中毒的杂质成分，然后再进入变化催化剂层中发生变换反应产生变换气，反应中放出大量的热被移热管2中的锅炉水移至炉外，使反应平衡向正方向移动，以增大反应推动力，使变换反应更加完全，简化了传统的多段变换工艺，结构简单，投资低，催化剂寿命长。
Claims (6)
1.一种抗毒炉外移热等温变换炉，其特征在于，包括变换炉壳体(1)以及设置于变换炉壳体(1)内的锅炉水进水集箱(3)、锅炉水回水集箱(4)及若干移热管(2)，其中，锅炉水进水集箱(3)、各移热管(2)及锅炉水回水集箱(4)自上到下依次分布，锅炉水进水集箱(3)上设置有进气通道(31)，锅炉水回水集箱(4)上设置有出气通道(42)，其中，各移热管(2)上端的入水口均与锅炉水进水集箱(3)的底部相连通，各移热管(2)下端的出水口均与锅炉水进水集箱(3)的顶部相连通，相邻移热管(2)之间的间隙形成变换反应空间(12)，所述变换反应空间(12)的上端与进气通道(31)相连通，变换反应空间(12)的下端与出气通道(42)相连通，变换炉壳体(1)的顶部设置有合成气入口(7)以及与锅炉水进水集箱(3)相连通的锅炉水上水入口(5)，变换炉壳体(1)的底部设置有变换气出口(8)以及与锅炉水回水集箱(4)相连通的锅炉水回水出口(6)；
所述变换反应空间(12)内自上到下依次装填有吸附剂层、抗毒剂层及变换催化剂层。
2.根据权利要求1所述的抗毒炉外移热等温变换炉，其特征在于，变换炉本体(1)的顶部设置有测温口(9)。
3.根据权利要求1所述的抗毒炉外移热等温变换炉，其特征在于，变换炉本体(1)的顶部设置有顶法兰(10)，变换炉本体(1)的底部设置有人孔(11)。
4.根据权利要求1所述的抗毒炉外移热等温变换炉，其特征在于，变换炉本体(1)的内壁上设置有耐火材料层。
5.根据权利要求1所述的抗毒炉外移热等温变换炉，其特征在于，相邻移热管(2)之间的间距相等，且移热管(2)的数目大于等于10，移热管(2)的横截面直径大于等于20mm，相邻移热管(2)之间的间距大于等于50mm。
6.根据权利要求1所述的抗毒炉外移热等温变换炉，其特征在于，出气通道(42)的入口处设置有过滤网(41)。
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