CN210012585U - 一种套管式烃类气换热式转化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种套管式烃类气换热式转化炉，包括承压壳体、若干套管、集气器、隔板以及盖体，隔板设置在承压壳体与盖体之间，套管包括外管和内管，内管设置在外管内，且内管的下端与外管实现连通，所述外管与内管之间的间隙以填充有催化剂，外管和内管的底端均固定于外套管封板的底部，外管的顶端密封固定于隔板并穿过隔板，内管的顶端穿出外管并与集气器实现固定且连通，集气器位于隔板上方的盖体内，集气器上设有转化气出口，所述转化气出口伸出盖体外，所述盖体上设有原料气入口。本实用新型采用上述结构，能够降低内管与集气器的连接处发生连接失效甚至脱落的风险。

Description

一种套管式烃类气换热式转化炉

技术领域

本实用新型属于转化炉结构领域，具体是一种套管式烃类气换热式转化炉。

背景技术

烃类气换热式转化炉，其主要结构包括承压壳体、若干转化管、集气器，每根转化管的下端均与集气器焊接固定并与集气器连通，转化管内填充催化剂，转化管外是高温加热气，烃类气体（如甲烷等）在换热式转化炉中的转化过程为：烃类气体加上水蒸气形成原料气，原料气进入到转化管内，在催化剂以及高温的反应条件下，生成一氧化碳、二氧化碳和氢气，一氧化碳、二氧化碳和氢气进入到集气器中。

现有的烃类气转化炉一般是原料气从转化炉顶部进，自上而下在转化管内完成转化，然后转化气向下进入到集气器中，最后从集气器底部的出气口流出。原料气在转化管中进行转化反应，释放出热量，使得转化管与集气器的焊接处的温度较高，通常大于900℃，900℃以上的高温势必导致焊接处相对容易发生连接失效，进而导致转化管与集气器之间容易发生连接失效，甚至是脱落，从而导致转化炉出现问题而无法正常工作。目前，一般的做法是通过频繁的检修来确保转化管与集气器之间焊接牢靠，每次检修需要将集气器和所有转化管取出，这样不仅检修劳动强度大、维护成本高，而且转化炉的有效工作时长也会大受影响。

发明内容

为克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种套管式烃类气换热式转化炉，解决现有转化炉的转化管与集气器的焊接处容易发生连接失效甚至是脱落，导致检修强度大、维护成本高，转化炉的有效工作时长受影响的问题。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：

一种套管式烃类气换热式转化炉，包括承压壳体、若干套管、集气器、隔板以及盖体，承压壳体的底部密封、顶部开口，所述承压壳体的下部设有加热气入口，上部设有加热气出口，所述隔板设置在承压壳体与盖体之间，所述套管包括外管和内管，外管和内管的下端均密封、上端均开口，所述内管设置在外管内，且内管的下端与外管的下端实现连通，所述外管与内管之间的间隙以及内管内均填充有催化剂，外管的顶端密封固定于隔板并穿过隔板，内管的顶端穿出外管并与集气器实现固定且连通，所述集气器位于隔板上方的盖体内，集气器上设有转化气出口，所述转化气出口伸出盖体外，所述盖体上设有原料气入口。

进一步地，作为优选技术方案，所述外管与内管为同轴管。

进一步地，作为优选技术方案，所述内管的下端设有若干气孔，所述内管与所述外管通过气孔实现连通。

进一步地，作为优选技术方案，所述气孔到内管底端的最远距离为20~50mm。

进一步地，作为优选技术方案，所述盖体上设有通孔，转化气出口穿过该通孔后伸出盖体外，所述通孔与转化气出口之间的间隙填充有填料。

本实用新型相比于现有技术，具有以下有益效果是：

（1）本实用新型通过将转化管设计为套管结构，巧妙地将集气器设置到承压壳体上方，也就是隔板上方后，使集气器与内管的连接处远离了加热气入口的高温环境，加之内管内的转化气与刚进入内管与外管间隙的原料气的热交换，使得集气器与内管的连接处所处的温度低于700℃，而传统转化炉中集气器与内管的连接处的温度在900℃以上，相对于传统转化炉结构，本实用新型大大降低了集气器与内管连接处的温度，从而大大降低了集气器与内管的焊接处发生连接失效甚至是脱落的风险，能够有效降低转化炉的维护频率，同时，即使需要对集气器与内管的连接处进行维修，也无需将内管和集气器取出即可进行焊接处理，大大降低了维修时的劳动强度。

（2）本实用新型通过设置套管，原料气在套管中完成自上而下的转化后气体温度变高，再从内管中自下而上，对外管与内管上端间隙内温度相对较低的原料气起到换热作用，从而使原料气在一进入到套管内的催化剂床层时候即可获得较高的温度，从而使原料气更好、更充分地进行转化反应，这样也使转化气的热量得到了有效的再利用。

（3）本实用新型通过在盖体上设置通孔，转化气出口穿过该通孔后伸出盖体外，通孔与转化气出口之间的间隙填充有填料，这样既能保证集气器的转化气出口为活动的，以此来解决内管膨胀的问题，确保不会造成内管与集气器之间出现相对运动（拉脱），又确保了原料气不会泄漏。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为套管的横截面结构示意图；

图3为图1中A处的局部放大图。

图中标记对应的名称为：1、承压壳体，2、外管，3、内管，4、加热气入口，5、加热气出口，6、盖体，7、隔板，8、原料气入口，9、集气器，10、转化气出口，11、填料，12、催化剂，13、气孔。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本实用新型较佳实施例所示的一种套管式烃类气换热式转化炉，其特征在于，包括承压壳体1、若干套管、集气器9、隔板7以及盖体6，承压壳体1的底部密封、顶部开口，盖体6设置在承压壳体1上方，盖体6与承压壳体1的连接及扣合方式均为本领域现有常规方式，承压壳体1的下部设有加热气入口4，上部设有加热气出口5，隔板7设置在承压壳体1与盖体6之间，套管包括外管2和内管3，外管2和内管3的下端均密封、上端均开口，内管3设置在外管2内，且内管3的下端与外管2的下端实现连通，外管2与内管3之间的间隙以及内管3内均填充有催化剂12，外管2的顶端密封固定于隔板7并穿过隔板7，内管3的顶端穿出外管2并与集气器9实现固定且连通，集气器9依靠内管3的支撑位于隔板7上方的盖体6内，内管3依靠外管2的支撑，而外管2与隔板7固定连接，集气器9上设有转化气出口10，转化气出口10伸出盖体6外，盖体6上设有原料气入口8。

在本实施例中，原料气（烃类气与水蒸汽）从盖体6上的原料气入口8进入盖体6内后，进入到内管3与外管2之间的间隙，而加热气从加热气入口4进入，通过套管3与原料气进行热交换，原料气在催化剂12以及高温条件下，在内管3与外管2之间的间隙处进行转化，并从内管3的下端进入到内管3内，并沿着内管3自下而上，最后进入到集气器9中。

本实施例通过巧妙地将集气器设置到承压壳体上方，也就是隔板上方后，使集气器与内管的连接处远离了加热气入口的高温环境，加之内管内的转化气与刚进入内管与外管间隙的原料气的热交换，使得集气器与内管的连接处所处的温度低于700℃，而传统转化炉中集气器与内管的连接处的温度在900℃以上，相对于传统转化炉结构，本实用新型大大降低了集气器与内管连接处的温度，从而大大降低了集气器与内管的焊接处发生连接失效甚至是脱落的风险，能够有效降低转化炉的维护频率。另外，对传统转化炉的集气器与转化管的连接处进行维修时，由于集气器位于承压壳体的下部，因此，必须将集气器和转化管全部取出，焊接好之后再装回去，集气器和转化管的总重量可达几十吨，这样势必增加了操作的难度和劳动强度，而采用本实施例的结构，即使需要对集气器与内管的连接处进行维修，也无需将内管和集气器取出，只需打开盖体即可进行焊接处理，大大降低了维修时的劳动强度。

如图2所示，作为优选，本实施例的外管2与内管3为同轴管，所谓同轴管，指的是外管2的中心轴线与内管3的中心轴线重合，内管3与外管2之间的间隙作为原料气的流动通道以及转化通道，内管3作为转化气流出通道，内管3内的气体同时还会与外管2与内管3之间的间隙内的原料气进行热交换，从而有效提高转化气的热量利用率，也使刚进入套管内的原料气能够快速地达到转化所需的温度条件。

如图3所示，本实施例采用一种具体的设计来实现外管2与内管3的连通：在内管3的下端设置若干气孔13，内管3与外管2通过气孔13实现连通，气孔13的孔径大小以催化剂12不至于堵塞气孔13为准。由于套管（内管和外管）最下端的温度相对更高，原料气的转化反应更快速、彻底，为了使原料气在套管的下端得到更好的转化的同时，不会影响转化气进入到内管3中，优选的，本实施例将气孔13到内管3底端的最远距离为20~50mm，从而使原料气在套管的下端得到较好的转化后再进入到内管3内继续更充分的转化。

另外，如图1所示，为了解决内管3可能产生膨胀的问题，本实施例可在盖体6上设有通孔，转化气出口10穿过该通孔后伸出盖体6外，通孔与转化气出口10之间的间隙填充有填料11，该填料11起到密封作用，同时又不影响转化气出口的运动，填料11可采用现有常规填料，这样的设计使得集气器9的转化气出口10为活动的，同时也是密封的，原料气不会产生泄露，当内管3高温受热后可能产生膨胀，由于内管3下端是固定在外管2内的，当内管3在高温下膨胀后就会向上顶起集气器9，集气器9向上运动，其运动量体现在转化气出口10与通孔的相对运动，以此来解决内管3膨胀的问题，确保不会造成内管3与集气器9之间出现相对运动（拉脱），同时也保证了原料气不会产生泄露。

需要说明的是，本实施例提到的催化剂12为现有烃类气转化常用到的催化剂，承压壳体1、盖体6、隔板7、集气器9均为转化炉的常用结构，故在此不再对它们的具体结构和工作原理做过多的赘述。另外，内管3与外管2采用与现有转化管材质相同的材料制作即可，内管3与外管2的管径大小没有特殊的限制，不影响转化反应以及气体流动即可。

如上所述，可较好地实现本实用新型。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，依据本实用新型的技术实质，在本实用新型的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种套管式烃类气换热式转化炉，其特征在于，包括承压壳体（1）、若干套管、集气器（9）、隔板（7）以及盖体（6），承压壳体（1）的底部密封、顶部开口，所述承压壳体（1）的下部设有加热气入口（4），上部设有加热气出口（5），所述隔板（7）设置在承压壳体（1）与盖体（6）之间，所述套管包括外管（2）和内管（3），外管（2）和内管（3）的下端均密封、上端均开口，所述内管（3）设置在外管（2）内，且内管（3）的下端与外管（2）的下端实现连通，所述外管（2）与内管（3）之间的间隙以及内管（3）内均填充有催化剂（12），外管（2）的顶端密封固定于隔板（7）并穿过隔板（7），内管（3）的顶端穿出外管（2）并与集气器（9）实现固定且连通，所述集气器（9）位于隔板（7）上方的盖体（6）内，集气器（9）上设有转化气出口（10），所述转化气出口（10）伸出盖体（6）外，所述盖体（6）上设有原料气入口（8）。

2.根据权利要求1所述的一种套管式烃类气换热式转化炉，其特征在于，所述外管（2）与内管（3）为同轴管。

3.根据权利要求1或2所述的一种套管式烃类气换热式转化炉，其特征在于，所述内管（3）的下端设有若干气孔（13），所述内管（3）与所述外管（2）通过气孔（13）实现连通。

4.根据权利要求3所述的一种套管式烃类气换热式转化炉，其特征在于，所述气孔（13）到内管（3）底端的最远距离为20~50mm。

5.根据权利要求1所述的一种套管式烃类气换热式转化炉，其特征在于，所述盖体（6）上设有通孔，转化气出口（10）穿过该通孔后伸出盖体（6）外，所述通孔与转化气出口（10）之间的间隙填充有填料（11）。

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