CN201589417U - 一种用于新型热媒系统的催化燃烧炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热媒系统，具体地说，公开了一种新型热媒系统的催化燃烧炉。本实用新型的催化燃烧炉，包括热媒加热炉筒体，所述热媒加热炉筒体被上下法兰分隔成三部分，即底部的含氢尾气聚集室、中部的催化燃烧室和上部的燃烧后烟气聚集室，含氢尾气聚集室设置有含氢尾气入口，烟气聚集室设置有烟气出口，催化燃烧室腔体内设置有多个换热列管，催化燃烧室腔体的上、下部设置有热媒出口和入口。本实用新型的催化燃烧炉，热效率能达到80％以上，是非明火设备，不用受15m安全间距的限制，可以节约土地投资。

Description

一种用于新型热媒系统的催化燃烧炉

技术领域

本实用新型公开了一种热媒系统，具体地说，公开了一种新型热媒系统的催化燃烧炉。

背景技术

甲醇水蒸气重整制氢装置是在一定温度、压力的条件下，以甲醇和脱盐水为原料，借助甲醇水蒸气重整反应器内催化剂的作用，促使原料与水蒸气在转化炉管内部进行转化反应，制取合成氨原料气(即氢气)。

在目前广泛使用的工艺中，原料甲醇和脱盐水先按一定比例配制，在加压条件下，分别经过预热、气化、过热等步骤，过热后的原料混合气在转化器内进行气相催化转化反应，得到转化气，其中H₂含量为75％(V/V)，其余为CO、CO₂、H₂O等。转化气通过变压吸附工段，得到符合产品纯度要求的产品氢气，剩余为尾气，尾气中H₂含量为40％(V/V)，其余为CO(5％，V/V)、CO₂(55％，V/V)等，尾气放空。

甲醇水蒸气重整制氢反应为吸热反应，整个装置需要外加热源，现有的甲醇水蒸气重整制氢装置广泛采用热媒系统作为热源，导热油作为热载体，一般导热油加热到290℃后进入甲醇水蒸气转化系统，为系统提供热量后，导热油的温度下降到约270℃，回到导热油炉，形成一个封闭的导热油循环加热系统。热媒系统多采用明火加热装置(如燃煤或燃油、气等)，导热油一般采用矿物油(型号为WD-320)，这种矿物油容易结碳，2-3年必须清洗整个热媒系统所有管线和设备，增加了成本；此外，根据国家有关规定，明火装置与氢气装置的安全距离不得小于15m，而热媒系统本身占地面积较大，这就使整个甲醇水蒸气重整制氢装置占地面积大；另外，尾气中可燃组分没有得到有效的利用，造成资源浪费。

催化燃烧是借助催化剂在较低温度下，实现对有机物的完全氧化，因此能耗少、操作简单、安全、净化效率高，在有机废气特别是回收价值不大的有机废气的净化领域有着广泛的使用。与直接燃烧相比，催化燃烧温度较低、燃烧更完全。如果将尾气作为原料，进行催化燃烧将会大大提高热能利用率，降低能耗，目前国内也有这方面的报道，但是由于尾气中H₂的特殊性质，如何使尾气与空气混合后，混合气中的H₂浓度降到爆炸极限以下成为尾气催化燃烧技术发展的“瓶颈”。

针对以上问题，发明人创造性地开发出一种新型甲醇水蒸气制氢装置的催化燃烧炉，利用甲醇水蒸气重整制氢装置产生的尾气作为热源，导热油(可以是矿物型的导热油也可以是合成型的导热油)、联苯、联苯醚或水，作为热载体，实现了降低装置占地、减低成本、减小资源浪费的目的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的上述问题，提供一种新型甲醇水蒸气制氢装置的催化燃烧炉，利用甲醇水蒸气重整制氢装置产生的尾气作为热源，导热油(可以是矿物型的导热油也可以是合成型的导热油)、联苯、联苯醚或水作为热载体，实现了降低装置占地、减低成本、减小资源浪费的目的。

本实用新型实现上述目的的技术方案是：

一种新型热媒系统的催化燃烧炉，包括热媒加热炉筒体，热媒加热炉筒体被上下法兰分隔成三部分，即底部的含氢尾气聚集室、中部的催化燃烧室和上部的燃烧后烟气聚集室，含氢尾气聚集室设置有含氢尾气入口，烟气聚集室设置有烟气出口，催化燃烧室腔体内设置有多个换热列管，催化燃烧室腔体的上、下部设置有热媒出口和入口。

所述催化燃烧室可以是一个或者是多个，可以是串联也可以是并联。

所述催化燃烧室腔体内设置的换热列管，可以是相同口径的多个换热列管，也可以是粗细不同的列管组，换热列管内装填有催化剂。

含氢尾气聚集室内还设置有气体分布器使进入的气流均匀分布；可以同时设有气体循环系统，便于催化剂利用完全。

为了便于更换催化剂，催化燃烧室的外壁还设置有支耳作为设备支撑。

含氢量40％的甲醇水蒸气制氢装置产生的尾气与空气混合后经含氢尾气入口进入含氢尾气聚集室，经气体分布器分布进入换热列管，气体中的H₂等可燃气体与换热列管内装填的含镍催化剂、含钯催化剂或者含铂催化剂等催化剂发生催化燃烧反应，放出热量；热媒由催化燃烧室下部的热媒入口进入催化燃烧室腔体，与换热列管交换热量，换热后的热媒由热媒出口出热媒加热炉，经管道输送至制氢反应器，为制氢反应提供部分热量，供热后的热媒依靠自身冷凝后的重力或强制循环泵循环至热媒加热炉；催化燃烧并与热媒换热后的烟气聚集于烟气聚集室后经燃气出口换热后排出。

本实用新型所指的热媒可以是导热油(可以是矿物型的导热油也可以是合成型的导热油)、联苯、联苯醚或水，本专利所指的热媒既可以单独使用，也可以混合使用。

含氢量40％左右的甲醇水蒸气制氢装置产生的尾气与空气混合后经含氢尾气入口进入含氢尾气聚集室，经气体分布器分布进入换热列管，气体中的H₂等可燃气体与换热列管内装填的含镍催化剂、含钯催化剂或者含铂催化剂等催化剂发生催化燃烧反应，放出热量；热媒由催化燃烧室下部的热媒入口进入催化燃烧室腔体，与换热列管交换热量，换热后的热媒由热媒出口出热媒加热炉，经管道输送至制氢反应器，为制氢反应提供部分热量，供热后的热媒依靠自身冷凝后的重力或强制循环泵循环至热媒加热炉；催化燃烧并与热媒换热后的烟气聚集于烟气聚集室后经燃气出口换热后排出。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：本实用新型的催化燃烧炉，催化燃烧室腔体内设置有多个换热列管，催化燃烧室腔体的上、下部设置有热媒出口和入口。制氢反应后的含氢尾气被送入催化燃烧室，与燃烧室列管内的催化剂进行催化燃烧，烟气出口温度为300℃～850℃，燃烧所放出的热量与列管外的热媒在摧毁燃烧室进行热交换，也可以通过换热器、汽化器、过热器加热制氢原料，或者中间产品。本实用新型的热效率能达65％～90％以上，从而合理而高效地利用了含氢尾气，降低燃料的消耗。本实用新型的热媒加热炉为催化燃烧炉，是非明火设备，不用受15m安全间距的限制，可以节约土地投资。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本实用新型催化燃烧炉的结构示意图；

图2是图1中A-A面俯视图。

其中，附图标记为：101-热媒加热炉筒体，102-换热列管，103-热媒加热炉的热媒入口，104-热媒加热炉的热媒出口，105-热媒加热炉的含氢尾气入口，106-热媒加热炉的烟气出口，107-含氢尾气聚集室，108-催化燃烧室，109-烟气聚集室，110-气体分布器，111-支耳。

具体实施方式

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例

本实施例的甲醇水蒸气重整制氢工艺用的催化燃烧炉，为整个甲醇水蒸气重整制氢装置提供热源，包括热媒加热炉筒体101，热媒加热炉筒体101的两侧外壁分别设置有两个支耳111，热媒加热炉筒体101被上下法兰分隔成三个腔室，即底部的含氢尾气聚集室107、中部的催化燃烧室108和上部的燃烧后烟气聚集室109，含氢尾气聚集室107设置有含氢尾气入口105，烟气聚集室109设置有烟气出口106，催化燃烧室108腔体内设置有多个换热列管102，催化燃烧室108腔体的上、下部分别设置有热媒出口104和热媒入口103。

含氢量为40％的尾气与空气混合后经含氢尾气入口105进入含氢尾气聚集室107后进入换热列管102，与换热列管102内装填的含钯催化剂Pd/Al2O3反应，气体中的H₂等可燃气体与催化剂发生催化燃烧反应，放出约234×10⁴kcal/h的热量；导热油由催化燃烧室108下部的热媒入口103进入催化燃烧室108的腔体，与换热列管102进行热交换，吸热后的热媒由热媒出口104出催化燃烧炉，经管道输送至制氢反应器，为制氢反应提供部分热量；催化燃烧并与热媒换热后的烟气聚集于烟气聚集室109后经燃气出口106排出，烟气带走约48×10⁴kcal/h的热量。

本实施例的催化燃烧炉结构紧凑，催化燃烧完全，大部分热量被热媒输送至制氢反应器，总热效率约为80％。

Claims (5)

1.一种新型热媒系统的催化燃烧炉，包括热媒加热炉筒体，其特征在于：所述热媒加热炉筒体被上下法兰分隔成三部分，即底部的含氢尾气聚集室、中部的催化燃烧室和上部的燃烧后烟气聚集室，含氢尾气聚集室设置有含氢尾气入口，烟气聚集室设置有烟气出口，催化燃烧室腔体内设置有多个换热列管，催化燃烧室腔体的上、下部设置有热媒出口和入口。

2.根据权利要求1所述的催化燃烧炉，其特征在于：所述催化燃烧室由多个催化燃烧室串联或并联。

3.根据权利要求2所述的催化燃烧炉，其特征在于：所述催化燃烧室腔体内设置的多个换热列管的口径相同或不同。

4.根据权利要求1所述的催化燃烧炉，其特征在于：所述含氢尾气聚集室内还设置有气体分布器。

5.根据权利要求1所述的催化燃烧炉，其特征在于：催化燃烧室的外壁还设置有支耳作为设备支撑。

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