CN117181130A - 一种可装填式列管辐射催化反应炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及固体催化剂加热技术领域，尤其是涉及一种可装填式列管辐射催化反应炉，其包括壳体和加热管，所述壳体的内壁上连接有保温层，所述加热管安装在所述壳体内，所述壳体上设置有使所述加热管升温的加热组件，所述加热管包括竖管和横管，所述竖管设置有若干根，所述横管连接在相邻两根所述竖管之间，一根所述竖管上连接有输进管，一根所述竖管上连接有输出管，所述竖管的两端均连接有封闭法兰。本发明具有提高加热管清理效率的效果。

Description

一种可装填式列管辐射催化反应炉

技术领域

本发明涉及固体催化剂加热技术领域，尤其是涉及一种可装填式列管辐射催化反应炉。

背景技术

工作人员为了方便得到气体介质经由固体催化剂催化反应产生的新气体，需要将固体催化剂达到特定的催化温度。工作人员常用可装填式列管辐射催化反应炉对固体催化剂进行加热，其原理为将固体催化剂放入可装填式列管辐射催化反应炉内的加热管内，通可装填式列管辐射催化反应炉内的加热元件，使加热元件产生热辐射，可装填式列管辐射催化反应炉内的加热管受热辐射影响升温，加热管升温后对加热管内的固体催化剂进行热交换，使固体催化剂温度上升，以达到特定的催化温度，实现了气体介质产生新气体的效果。

然而现有技术中要求固体催化剂需要在至少12m长的加热管内加热，才能从气体介质的化学反应中获得所需的气体量。新的气体在高温环境下会发生结垢现象，结垢越多，会吸收越多的热量，导致加热管热交换效率下降，且容易造成加热管内温度不达标，加热管外部温度过高的情形，容易使加热管引发鼓疱 、裂纹、爆管等安全事故。故，需要定期对加热管内部清理。但12m长的加热管较长，给工作人员清理加热管增加了难度，且会提高了工作人员的劳动强度，降低了加热管的清理效率。

发明内容

为了提高加热管的清理效率，本申请提供一种可装填式列管辐射催化反应炉。

本申请提供一种可装填式列管辐射催化反应炉采用如下的技术方案：

一种可装填式列管辐射催化反应炉，包括壳体和加热管，所述壳体的内壁上连接有保温层，所述加热管安装在所述壳体内，所述壳体上设置有使所述加热管升温的加热组件，所述加热管包括竖管和横管，所述竖管设置有若干根，所述横管连接在相邻两根所述竖管之间，一根所述竖管上连接有输进管，一根所述竖管上连接有输出管，所述竖管的两端均连接有封闭法兰。

通过采用上述技术方案，加热时，工作人员事先将固体催化剂放置加热管内，随后将气体介质输进加热管内，利用加热组件对加热管加热，使固体催化剂在高温环境下催化气体介质，以产生新的气体。封闭法兰一边用于方便连接其他元件，一边用于方便密封竖管两端。工作人员将加热管分成若干竖管和横管结合，如此设置，不仅减小了加热管的占用空间，使加热管更好地被安装，还能方便工作人员利用工具通过封闭法兰清理竖管内的结垢和固体催化剂，减小了工作人员的加热管内结垢的清理难度，降低了工作人员的劳动强度，提高了加热管的清理效率。

可选的，所述横管靠近所述输进管的一端连接有过滤板，所述过滤板上开有若干过滤孔。

通过采用上述技术方案，气体在高温环境下会产生结垢，横管也存在结垢的可能性，由于横管的安装位置，导致横管内的结垢较难清理。工作人员通过在横管内设置过滤板，过滤孔只容气体流过，使固体催化剂和结垢尽可能地被拦截在竖管内，方便了工作人员清理结垢。

可选的，所述竖管上靠近所述封闭法兰的位置处设置有降温水套，同侧所述降温水套之间串联。

通过采用上述技术方案，竖管升温后，封闭法兰的温度也随之提高，封闭法兰存在变形的可能性，封闭法兰依靠螺栓紧贴封板才能实现密封，封闭法兰一旦变形，便会造成封闭法兰密封效果失效，气体会在封闭法兰处泄漏。工作人员利用降温水套内流动的水对靠近封闭法兰处的竖管部位进行冷却，以降低封闭法兰的温度，减小了封闭法兰变形的可能性。

可选的，所述竖管顶端的所述封闭法兰上连接有温度传感器，所述温度传感器的感应端穿过所述封闭法兰，且延伸至所述竖管内部。

通过采用上述技术方案，温度传感器不仅能检测每根竖管内固体催化剂的实际温度，使工作人员更好地控制固体催化剂升温，还能通过固体催化剂升温的速率判断出各个竖管内结垢的含量差，以提醒工作人员及时清理竖管内的结垢。

可选的，所述竖管上设置有若干巩固环，所述竖管穿设在所述巩固环上。

通过采用上述技术方案，竖管受热时存在变形的可能性。巩固环用于束缚竖管，减小了竖管发生形变的可能性。

可选的，所述竖管上靠近所述竖管底端的位置处连接有固定座，所述竖管通过所述固定座安装在所述壳体上，所述竖管上靠近所述竖管顶端的位置处设置有补偿波纹管。

通过采用上述技术方案，竖管受热时，由于竖管受巩固环约束，竖管在其长度方向延伸，如此，设置在竖管顶端的温度传感器容易发生位移，温度传感器存在受损的可能性。工作人员通过固定座巩固加热管在壳体内的安装位置，使竖管朝向其顶端方向延伸，通过设置补偿波纹管，使补偿波纹管发生形变，以弥补了竖管长度方向延伸的长度，确保了温度传感器不会发生位移，减小了温度传感器受损的可能性。

可选的，所述加热组件包括固定架、加热钢管、绝缘环和接线盒，所述固定架连接在所述壳体的内壁上，所述加热钢管在所述固定架上连接若干个，所述绝缘环连接在所述固定架和所述加热钢管之间，所述接线盒连接在所述壳体的外壁上，所述接线盒与所述加热钢管电连接。

通过采用上述技术方案，工作人员将加热钢管安装在固定架上，以巩固加热钢管，并利用绝缘环将加热钢管和固定架之间隔开，减小了加热钢管短路的可能性。加热时，工作人员利用接线盒通电加热钢管，使加热管产生热辐射，加热管受热辐射影响温度提高，实现了升温加热管的效果。

可选的，所述加热钢管由奥氏体组织的镍铬合金材料制成。

通过采用上述技术方案，镍铬合金具有高温强度高、可塑性好、辐射率高、无磁性和良好的耐腐蚀性，使加热钢管能保持长期地使用，提高了加热钢管的可靠性。

可选的，所述保温层由压缩陶瓷纤维棉模块和气凝胶材料制作，所述固定架连接在所述保温层上。

通过采用上述技术方案，由压缩陶瓷纤维棉模块和气凝胶材料制作的保温层具有极好的保温效果，陶瓷纤维棉本身具有良好的热稳定性和绝热行，可以有效地保障了壳体内部的温度不流失。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.加热时，工作人员事先将固体催化剂放置加热管内，随后将气体介质输进加热管内，利用加热组件对加热管加热，使固体催化剂在高温环境下催化气体介质，以产生新的气体。封闭法兰一边用于方便连接其他元件，一边用于方便密封竖管两端。工作人员将加热管分成若干竖管和横管结合，如此设置，不仅减小了加热管的占用空间，使加热管更好地被安装，还能方便工作人员利用工具通过封闭法兰清理竖管内的结垢和固体催化剂，减小了工作人员的加热管内结垢的清理难度，降低了工作人员的劳动强度，提高了加热管的清理效率。

附图说明

图1是本申请实施例中可装填式列管辐射催化反应炉的整体结构示意图。

图2是本申请实施例中用于体现可装填式列管辐射催化反应炉内部结构的剖视图。

图3是本申请实施例中加热组件的局部结构示意图。

图4是本申请实施例中三组加热管的整体结构示意图。

图5是本申请实施例中一组加热管的结构示意图。

图6是本申请实施例中用于体现过滤板结构的局部剖视图。

附图标记说明：1、壳体；11、炉盖；12、炉壳；13、炉底盖；2、保温层；3、加热组件；31、固定架；32、加热钢管；33、绝缘环；34、接线盒；4、加热管；41、竖管；411、输进管；412、输出管；413、固定座；414、补偿波纹管；415、封闭法兰；42、横管；5、巩固环；6、温度传感器；7、封闭阀门；8、降温水套；9、过滤板；91、过滤孔。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种可装填式列管辐射催化反应炉。参照图1和图2，一种可装填式列管辐射催化反应炉包括壳体1，壳体1总长设置为4250mm，壳体1呈圆柱型设置，壳体1的直径设置为2200mm.壳体1包括炉盖11、炉壳12和炉底盖13，炉盖11通过法兰连接在炉壳12的顶部，炉底盖13通过法兰连接在炉壳12的底部。炉盖11、炉壳12和炉底盖13的内壁上均固定连接有保温层2，保温层2由压缩陶瓷纤维棉模块和气凝胶材料制作，其中气凝胶为二氧化硅气凝胶，二氧化硅气凝胶适用于高温环境，气凝胶主要用于绝缘壳体1。

参照图2和图3，保温层2内设置有若干组加热组件3，本实施例以三组为例，加热组件3包括固定架31、加热钢管32、绝缘环33和接线盒34。固定架31固定连接在保温层2的内壁上，加热钢管32由奥氏体组织的镍铬合金材料制成，加热钢管32在固定架31上设置若干个，绝缘环33固定连接在加热钢管32和固定架31之间，绝缘环33用于绝缘加热钢管32。接线盒34在炉壳12表面固定连接若干个，接线盒34为防爆接线盒，以提高可装填式列管辐射催化反应炉在工作时的安全性，接线盒34电连接于加热钢管32。

参照图2和图4，壳体1内设置有加热管4，加热管4由NO6617镍基合金材料制成，加热管4设置有若干组，本实施例以三组为例。加热管4包括若干竖管41和横管42，本实施例以三根竖管41和两根横管42的组合为一组加热管4，横管42固定连接在相邻两根竖管41之间，其中一根竖管41上靠近竖管41顶端的位置处固定连接有输进管411，一根竖管41上靠近竖管41底端的位置处固定连接有输出管412。NO6617镍基合金具有极好的耐高温、耐腐蚀特性，使加热管4在长期1100度高温下仍具有很好的机械性能。

参照图5，一组加热管4内的一根竖管41上固定连接有固定座413，固定座413安装在炉底盖13上，竖管41穿设在炉顶盖上。竖管41上靠近竖管41顶端降温水套8的位置处固定连接有补偿波纹管414，补偿波纹管414用于补偿竖管41长度方向的变形，减小了温度传感器6因位移而受损的可能性。

参照图4，竖管41上固定连接有若干巩固环5，本实施例以六个为例，竖管41穿设在巩固环5上，三组加热管4绕着巩固环5的轴线周向均匀分布，巩固环5用于束缚竖管41，减小了竖管41发生形变的可能性。

参照图5，竖管41的两端均设置有比封闭法兰415，两个封闭法兰415之间的距离设置为5200mm，竖管41的顶端设置有温度传感器6，温度传感器6固定连接在位于竖管41顶端的封闭法兰415上，温度传感器6的感应端穿过封闭法兰415，且延伸至竖管41内部，温度传感器6用于监测竖管41内固体催化剂的实际温度，并根据竖管41内温度的变化判断竖管41内的结垢量，以方便工作人员及时清理竖管41。竖管41的底端设置有封闭阀门7，封闭阀门7通过螺栓连接在封闭法兰415上，封闭阀门7用于方便操作固体催化剂的排放。

参照图5，为了减小封闭法兰415在高温下变形导致气体泄漏的可能性，竖管41上靠近封闭法兰415的位置处固定连接有降温水套8，同侧的降温水套8之间串联。。

参照图5和图6，为了方便工作人员清理竖管41内的结垢，横管42靠近输进管411的一端固定连接有过滤板9，过滤板9上开有若干过滤孔91，过滤板9用于阻挡结垢进入横管42内，使结垢尽可能被限制在竖管41内，以方便工作人员清理。

本实施例的可装填式列管辐射催化反应炉净加热功率约300kw（不考虑散热），考虑到散热等因素，采用的可装填式列管辐射催化反应炉设计功率为450kw，每组加热钢管功率为150kw。

本申请实施例一种可装填式列管辐射催化反应炉的实施原理为：加热时，工作人员事先将固体催化剂放入竖管41内，往输进管411内输送气体介质，随后通电接线盒34，使加热钢管32通电，加热钢管32产生热辐射，加热管4受热辐射影响升温，固体催化剂受温度影响发生化学反应，以催化气体介质，气体介质经由固体催化剂催化反应产生的新气体，完成了气体介质的催发。

工作人员将加热管4分成若干竖管41和横管42结合，如此设置，不仅减小了加热管4的占用空间，使加热管4更好地被安装，还能方便工作人员利用工具通过封闭法兰415清理竖管41内的结垢和固体催化剂，减小了工作人员的加热管4内结垢的清理难度，降低了工作人员的劳动强度，提高了加热管4的清理效率。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可装填式列管辐射催化反应炉，其特征在于：包括壳体(1)和加热管(4)，所述壳体(1)的内壁上连接有保温层(2)，所述加热管(4)安装在所述壳体(1)内，所述壳体(1)上设置有使所述加热管(4)升温的加热组件(3)，所述加热管(4)包括竖管(41)和横管(42)，所述竖管(41)设置有若干根，所述横管(42)连接在相邻两根所述竖管(41)之间，一根所述竖管(41)上连接有输进管(411)，一根所述竖管(41)上连接有输出管(412)，所述竖管(41)的两端均连接有封闭法兰(415)。

2.根据权利要求1所述的可装填式列管辐射催化反应炉，其特征在于：所述横管(42)靠近所述输进管(411)的一端连接有过滤板(9)，所述过滤板(9)上开有若干过滤孔(91)。

3.根据权利要求1所述的可装填式列管辐射催化反应炉，其特征在于：所述竖管(41)上靠近所述封闭法兰(415)的位置处设置有降温水套(8)，同侧所述降温水套(8)之间串联。

4.根据权利要求1所述的可装填式列管辐射催化反应炉，其特征在于：所述竖管(41)顶端的所述封闭法兰(415)上连接有温度传感器(6)，所述温度传感器(6)的感应端穿过所述封闭法兰(415)，且延伸至所述竖管(41)内部。

5.根据权利要求1所述的可装填式列管辐射催化反应炉，其特征在于：所述竖管(41)上设置有若干巩固环(5)，所述竖管(41)穿设在所述巩固环(5)上。

6.根据权利要求1所述的可装填式列管辐射催化反应炉，其特征在于：所述竖管(41)上靠近所述竖管(41)底端的位置处连接有固定座(413)，所述竖管(41)通过所述固定座(413)安装在所述壳体(1)上，所述竖管(41)上靠近所述竖管(41)顶端的位置处设置有补偿波纹管(414)。

7.根据权利要求1所述的可装填式列管辐射催化反应炉，其特征在于：所述加热组件(3)包括固定架(31)、加热钢管(32)、绝缘环(33)和接线盒(34)，所述固定架(31)连接在所述壳体(1)的内壁上，所述加热钢管(32)在所述固定架(31)上连接若干个，所述绝缘环(33)连接在所述固定架(31)和所述加热钢管(32)之间，所述接线盒(34)连接在所述壳体(1)的外壁上，所述接线盒(34)与所述加热钢管(32)电连接。

8.根据权利要求7所述的可装填式列管辐射催化反应炉，其特征在于：所述加热钢管(32)由奥氏体组织的镍铬合金材料制成。

9.根据权利要求7所述的可装填式列管辐射催化反应炉，其特征在于：所述保温层(2)由压缩陶瓷纤维棉模块和气凝胶材料制作，所述固定架(31)连接在所述保温层(2)上。