CN208205877U - 一种甲醇制氢设备中气体余热换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种甲醇制氢设备中气体余热换热器，包括罐体、控制盒、氢气进气管、氢气出气管和罐体内侧的多根换热管，所述氢气进气管一端连接有氢气进气泵，所述氢气进气管内设置有氢气进气阀，所述氢气出气管内壁安装有氢气温度传感器，所述氢气出气管内设置有氢气出气阀，所述换热管顶端连接甲醇出气管，所述换热管底端连接甲醇进气管，所述甲醇出气管内安装有甲醇温度传感器，所述甲醇进气管一端安装有甲醇进气泵；所述换热管上固定安装有多个圆形导流板，所述罐体内壁固定安装有多个环形导流板，所述控制盒通过所述隔热板安装在所述罐体侧面。本实用新型的换热器具有成本低廉、换热效果好、能够精确控制换热过程、便于控制等优点。

Description

一种甲醇制氢设备中气体余热换热器

技术领域

本实用新型涉及气体换热器技术领域，特别是涉及一种甲醇制氢设备中气体余热换热器。

背景技术

在甲醇制氢过程中，转化气中除氢气外还含一定量的二氧化碳，此时氢气温度较高，传统的做法是直接将氢气与二氧化碳进行冷却后在进行其后的反应，但这种方式会使氢气及二氧化碳中大量的热能浪费，后来出现了一种新的方式，通过设置一个气体换热器，将制氢原料中的甲醇与高温的氢气进行换热，一方面能够冷却氢气，另一方面能够对甲醇原料进行预热，这种方式能够将余热进行利用，提高了利用效率，降低了成本，但这种气体换热器的缺点在于：对换热过程的控制不足，仅仅是将氢气及甲醇分别通入换热罐及换热管，缺少对于换热质量的检测，且控制不便，而且这种气体换热器由于结构简单，换热效率较低，有一种做法是加长换热管及换热罐，但这会使成本高昂。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种甲醇制氢设备中气体余热换热器，该换热器具有成本低廉、换热效果好、能够精确控制换热过程、便于控制等优点。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种甲醇制氢设备中气体余热换热器，包括罐体、控制盒、固定在罐体顶部的氢气进气管、固定在罐体底部的氢气出气管和罐体内侧的多根换热管，所述氢气进气管一端连接有氢气进气泵，所述氢气进气管内设置有氢气进气阀，所述氢气出气管内壁安装有氢气温度传感器，所述氢气出气管内设置有氢气出气阀，所述换热管顶端连接甲醇出气管，所述换热管底端连接甲醇进气管，所述甲醇出气管内安装有甲醇温度传感器，所述甲醇进气管一端安装有甲醇进气泵，所述换热管外壁及所述罐体内壁均涂覆一层耐腐蚀涂层；

所述罐体侧面安装有循环管，所述循环管分别与所述罐体侧面的顶部及底部连接，所述循环管上安装有循环泵和循环阀；

所述换热管上固定安装有多个圆形导流板，所述罐体内壁固定安装有多个环形导流板，所述圆形导流板具有伞状结构的凸起，所述环形导流板具有漏斗状结构的凹陷，相邻所述圆形导流板的凸起方向相反，相邻所述环形导流板的凹陷方向相反；

所述控制盒通过所述隔热板安装在所述罐体侧面，所述控制盒包括盒体、固定安装在盒体内侧的控制器、安装在盒体一端的仪表组及按键；

所述甲醇温度传感器与所述控制器信号连接，所述氢气温度传感器与所述控制器信号连接，所述按键与所述控制器信号连接，所述甲醇进气泵与所述控制器信号连接，所述氢气进气泵与所述控制器信号连接，所述氢气进气阀与所述控制器信号连接，所述氢气出气阀与所述控制器信号连接，所述循环阀与所述控制器信号连接，所述循环泵与所述控制器信号连接，所述仪表组与所述控制器信号连接。

上述结构中，氢气及二氧化碳在氢气进气泵的作用下通过所述氢气进气管进入所述罐体，甲醇在所述甲醇进气泵的作用下通过所述甲醇进气管进入所述罐体，所述控制盒控制所述甲醇进气泵、所述氢气进气阀、所述氢气进气泵启动，高温的氢气在所述罐体内向下运动，低温的甲醇在所述换热管内向上运动进行换热，所述氢气在向下运动的同时，经所述圆形导流板及所述环形导流板的导流进行横向运动，换热效果更好，所述甲醇温度传感器对所述甲醇出气管内经过加热的甲醇气体温度进行检测，所述氢气温度传感器对所述氢气出气管内经过冷却的氢气气体温度进行检测，并显示在所述仪表组上，当经过冷却的氢气气体温度超过设定值时，所述氢气出气阀关闭，所述循环阀打开，同时对所述氢气进气泵的功率进行调整，氢气气体进入所述循环管，在所述循环泵的作用下又回到所述罐体顶部，再次进行换热冷却，直至氢气温度降至设定值下，所述循环阀关闭，所述氢气出气阀打开，冷却氢气通过所述氢气出气管出气，所述控制器根据所述甲醇温度传感器检测到的甲醇温度控制所述甲醇进气泵的功率。

为了进一步提高设备寿命，所述换热管外壁及所述罐体内壁均涂覆一层耐腐蚀涂层。

为了进一步提高安全性，所述罐体外壁连接有隔热层。

为了进一步提高换热效率，所述换热管为螺旋管。

为了进一步提高便捷性，所述控制盒一端安装有触摸屏及指示灯，所述触摸屏与所述控制器信号连接，所述指示灯与所述控制器信号连接。

为了进一步提高便捷性，所述控制盒内还安装有无线传输装置，所述无线传输装置与所述控制器信号连接。

为了进一步提高换热质量，所述氢气出气管内壁还固定安装有压力传感器，所述压力传感器与所述控制器信号连接。

有益效果在于：

1、在导流板的作用下换热效率更高。

2、循环管的设计可使换热不完全的氢气循环进行换热冷却，保证了换热质量。

3、通过检测到的甲醇及氢气的温度，控制器能够自动对各装置的工作进行调整，保证换热效果。

4、触摸屏及指示灯的设计使操作人员可以更加方便的对换热过程进行监控。

5、通过无线传输装置将换热数据传输至远程监控端，方便进行远程监控。

6、通过压力传感器对罐体内的气体压力进行检测，方便控制器对各装置进行控制，能够保持罐体内的压力，进一步提升安全性。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的主剖视图；

图2是本实用新型实施例1的控制盒的主剖视图；

图3是本实用新型实施例1的控制原理框图；

图4是本实用新型实施例2的换热管的主视图；

图5是本实用新型实施例3的控制盒的主剖视图；

图6是本实用新型实施例3的控制原理框图；

图7是本实用新型实施例4的控制盒的主剖视图；

图8是本实用新型实施例4的控制原理框图；

图9是本实用新型实施例5的氢气出气管的主剖视图；

图10是本实用新型实施例5的控制原理框图；

附图标记：1、氢气温度传感器；2、氢气出气管；3、循环阀；4、环形导流板；5、圆形导流板；6、循环泵；7、循环管；8、罐体；9、耐腐蚀涂层；10、氢气进气管；11、氢气进气阀；12、氢气进气泵；13、甲醇出气管；14、甲醇温度传感器；15、换热管；16、控制盒；17、甲醇进气泵；18、甲醇进气管； 19、氢气出气阀；20、控制器；21、隔热板；22、指示灯；23、触摸屏；24、盒体；25、仪表组；26、按键；27、无线传输装置；28、压力传感器；29、隔热层。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

实施例1：

如图1-图3所示，一种甲醇制氢设备中气体余热换热器，包括罐体8、控制盒16、固定在罐体8顶部的氢气进气管10、固定在罐体8底部的氢气出气管 2和罐体8内侧的多根换热管15，氢气进气管10一端连接有氢气进气泵12，氢气进气管10内设置有氢气进气阀11，氢气出气管2内壁安装有氢气温度传感器 1，氢气出气管2内设置有氢气出气阀19，换热管15顶端连接甲醇出气管13，换热管15底端连接甲醇进气管18，甲醇出气管13内安装有甲醇温度传感器14，甲醇进气管18一端安装有甲醇进气泵17，罐体8外壁连接有隔热层29；

罐体8侧面安装有循环管7，循环管7分别与罐体8侧面的顶部及底部连接，循环管7上安装有循环泵6和循环阀3；

换热管15上固定安装有多个圆形导流板5，圆形导流板5的数量为三个，等间隔布置，罐体8内壁固定安装有多个环形导流板4，环形导流板4的数量为三个，等间隔布置，圆形导流板5具有伞状结构的凸起，环形导流板4具有漏斗状结构的凹陷，相邻圆形导流板5的凸起方向相反，相邻环形导流板4的凹陷方向相反；

控制盒16通过隔热板21安装在罐体8侧面，控制盒16包括盒体24、固定安装在盒体24内侧的控制器20、安装在盒体24一端的仪表组25及按键26；

甲醇温度传感器14与控制器20信号连接，氢气温度传感器1与控制器20 信号连接，按键26与控制器20信号连接，甲醇进气泵17与控制器20信号连接，氢气进气泵12与控制器20信号连接，氢气进气阀11与控制器20信号连接，氢气出气阀19与控制器20信号连接，循环阀3与控制器20信号连接，循环泵6与控制器20信号连接，仪表组25与控制器20信号连接。

上述结构中，氢气及二氧化碳在氢气进气泵12的作用下通过氢气进气管10 进入罐体8，甲醇在甲醇进气泵17的作用下通过甲醇进气管18进入罐体8，控制盒16控制甲醇进气泵17、氢气进气阀11、氢气进气泵12启动，高温的氢气在罐体8内向下运动，低温的甲醇在换热管15内向上运动进行换热，氢气在向下运动的同时，经圆形导流板5及环形导流板4的导流进行横向运动，换热效果更好，甲醇温度传感器14对甲醇出气管13内经过加热的甲醇气体温度进行检测，氢气温度传感器1对氢气出气管2内经过冷却的氢气气体温度进行检测，并显示在仪表组25上，当经过冷却的氢气气体温度超过设定值时，氢气出气阀 19关闭，循环阀3打开，同时对氢气进气泵12的功率进行调整，氢气气体进入循环管7，在循环泵6的作用下又回到罐体8顶部，再次进行换热冷却，直至氢气温度降至设定值下，循环阀3关闭，氢气出气阀19打开，冷却氢气通过氢气出气管2出气，控制器20根据甲醇温度传感器14检测到的甲醇温度控制甲醇进气泵17的功率。

实施例2：

如图4所示，实施例2是在实施例1的基础上，将换热管15设置成螺旋管，螺旋管能够增大换热管15的换热面积，提高换热效率。

实施例2其余结构和工作原理同实施例1。

实施例3：

如图5和图6所示，实施例3是在实施例2的基础上，在控制盒16一端安装有触摸屏23及指示灯22，触摸屏23与控制器20信号连接，指示灯22与控制器20信号连接，通过触摸屏23和指示灯22能够对换热过程进行更加直观的监控，便于操作人员进行控制。

实施例3其余结构和工作原理同实施例2。

实施例4：

如图7和图8所示，实施例4是在实施例3的基础上，在控制盒16内还安装有无线传输装置27，无线传输装置27与控制器20信号连接，通过无线传输装置27将换热数据传输至远程监控端，维护人员可在远程监控端对换热器的工作进行远程监控，安全性更高。

实施例4其余结构和工作原理同实施例3。

实施例5：

如图9和图10所示，实施例5是在实施例4的基础上，在氢气出气管2内壁还固定安装有压力传感器28，压力传感器28与控制器20信号连接，通过压力传感器28对罐体8内的气体压力进行检测，控制器20根据这一数据对氢气进气泵12的功率进行调整，保证换热过程中气体压力稳定，提高换热效率，保证换热质量。

实施例5其余结构和工作原理同实施例4。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (7)

1.一种甲醇制氢设备中气体余热换热器，其特征在于：包括罐体、控制盒、固定在罐体顶部的氢气进气管、固定在罐体底部的氢气出气管和罐体内侧的多根换热管，所述氢气进气管一端连接有氢气进气泵，所述氢气进气管内设置有氢气进气阀，所述氢气出气管内壁安装有氢气温度传感器，所述氢气出气管内设置有氢气出气阀，所述换热管顶端连接甲醇出气管，所述换热管底端连接甲醇进气管，所述甲醇出气管内安装有甲醇温度传感器，所述甲醇进气管一端安装有甲醇进气泵；

所述罐体侧面安装有循环管，所述循环管分别与所述罐体侧面的顶部及底部连接，所述循环管上安装有循环泵和循环阀；

所述换热管上固定安装有多个圆形导流板，所述罐体内壁固定安装有多个环形导流板，所述圆形导流板具有伞状结构的凸起，所述环形导流板具有漏斗状结构的凹陷，相邻所述圆形导流板的凸起方向相反，相邻所述环形导流板的凹陷方向相反；

所述控制盒通过所述隔热板安装在所述罐体侧面，所述控制盒包括盒体、固定安装在盒体内侧的控制器、安装在盒体一端的仪表组及按键；

所述甲醇温度传感器与所述控制器信号连接，所述氢气温度传感器与所述控制器信号连接，所述按键与所述控制器信号连接，所述甲醇进气泵与所述控制器信号连接，所述氢气进气泵与所述控制器信号连接，所述氢气进气阀与所述控制器信号连接，所述氢气出气阀与所述控制器信号连接，所述循环阀与所述控制器信号连接，所述循环泵与所述控制器信号连接，所述仪表组与所述控制器信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种甲醇制氢设备中气体余热换热器，其特征在于：所述换热管外壁及所述罐体内壁均涂覆一层耐腐蚀涂层。

3.根据权利要求1所述的一种甲醇制氢设备中气体余热换热器，其特征在于：所述罐体外壁连接有隔热层。

4.根据权利要求1所述的一种甲醇制氢设备中气体余热换热器，其特征在于：所述换热管为螺旋管。

5.根据权利要求1所述的一种甲醇制氢设备中气体余热换热器，其特征在于：所述控制盒一端安装有触摸屏及指示灯，所述触摸屏与所述控制器信号连接，所述指示灯与所述控制器信号连接。

6.根据权利要求1所述的一种甲醇制氢设备中气体余热换热器，其特征在于：所述控制盒内还安装有无线传输装置，所述无线传输装置与所述控制器信号连接。

7.根据权利要求1所述的一种甲醇制氢设备中气体余热换热器，其特征在于：所述氢气出气管内壁还固定安装有压力传感器，所述压力传感器与所述控制器信号连接。