CN214020686U - 一种转化气换热式变换反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种转化气换热式变换反应器，主要用于转化气的变化反应，涉及变换反应器领域，包括壳体和位于壳体两端的下管箱、上管箱，下管箱上设有变换气出口，上管箱上设有变换气进口，壳体上设置有原料气进口和原料气出口，壳体与下管箱和上管箱之间分别设置有管板，管板之间固定设置有换热管，壳体与下管箱之间设置的管板的下侧设置有和换热管位置对应的触媒支撑装置，触媒支撑装置包括不锈钢丝网、螺栓组件和支撑板，螺栓组件依次穿过支撑板和不锈钢丝网与管板下侧连接，本实用新型提高了CO的变化率，实现了经济价值，还可以起到对废热再利用的效果，提高了热利用率，节省了对原料提供的热量。
Description
技术领域
本实用新型涉及变换反应器领域，主要用于转化气的变化反应，特别涉及一种转化气换热式变换反应器。
背景技术
传统天然气水蒸气转化装置变换反应器采用固定床绝热反应器，受制于上游转化气CO含量高(通常在10％-15％vol)的影响，其变化绝热温升达到40-65摄氏度，而温度的上升会导致CO与水蒸气的变化反应受到逆方向影响，变换率下降，同时受绝热温升影响，该过程优先使用耐高温，但是催化效果不好的铁系催化剂，催化效率低，不利于产业化生产。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：提供一种转化气换热式变换反应器，提高了CO的变化率，实现了经济价值，还可以起到对废热再利用的效果，提高了热利用率，节省了对原料提供的热量。
为解决其技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：
一种转化气换热式变换反应器，包括壳体和位于壳体两端的下管箱、上管箱，下管箱上设有变换气出口，上管箱上设有变换气进口，壳体上设置有原料气进口和原料气出口，壳体与下管箱和上管箱之间分别设置有管板，管板之间固定设置有换热管，壳体与下管箱之间设置的管板的下侧设置有和换热管位置对应的触媒支撑装置，触媒支撑装置包括不锈钢丝网、螺栓组件和支撑板，螺栓组件依次穿过支撑板和不锈钢丝网与管板下侧连接。
进一步的，换热管内设置有变换催化剂。
进一步的，变换催化剂为柱状或颗粒状的铜系催化剂。
进一步的，颗粒状铜系催化剂的直径范围为2-6mm，柱状铜系催化剂的直径范围为2-6mm，长度为2-10mm。
进一步的，触媒支撑装置可以和一根以上的换热管对应设置。
进一步的，支撑板上开设有直径范围为3-6mm的孔。
进一步的，下管箱的内侧设置有和变换气出口连接的气体过滤器。
进一步的，上管箱的内侧设置有和变换气进口连接的气体分布器。
进一步的，壳体下侧设置有原料气进口，上侧设置有原料气出口。
进一步的，下管箱上设有测温计。
进一步指出本申请涉及的反应原理：出转化炉的转化气，先经余热回收后气体温度降至240-360℃，在换热管内的变换催化剂床层中，240～450℃下CO与水蒸汽反应生成H2和CO2，CO与水蒸汽发生如下反应：
CO+H20(汽)＝CO2+H2+9840Kcal/Kmol(变换反应)。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
本实用新型提高了CO的变化率，实现了经济价值，还可以起到对废热再利用的效果，节省了对原料提供的热量，具体理由如下：本实用新型通过将变换反应产生的热量用换热的方式带走并利用，减少了变换反应产生的热量积累作用，保证了变换催化剂的寿命(温度过高会影响变换催化剂的寿命)，为变换催化剂的选择种类带来了更多可能，可以选择不耐高温，但具有更优催化效果的铜系催化剂，利于变换反应正向进行，提高了CO的变化率，实现了经济价值；多余的热量可以用于天然气制氢工序中需要对原理进行加热的地方，从而起到了对废热再利用的效果，并且还节省了对原料提供的热量。
附图说明
图1是一种转化气换热式变换反应器的结构示意图；
图2是触媒支撑装置的结构示意图；
附图中标号说明：1-变换气出口,2-气体过滤器,3-触媒支撑装置,4-下管箱,5-管板，6-原料气进口,7-换热管,8-变换催化剂,9-壳体,10-上管箱,11-气体分布器,12-变换气进口，13-原料气出口,14-测温计，15-不锈钢丝网，16-螺栓组件，17-支撑板。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。
参见图1和图2，一种转化气换热式变换反应器，包括壳体9和位于壳体9两端的下管箱4、上管箱10，下管箱4上设有变换气出口1，上管箱10上设有变换气进口12，壳体9上设置有原料气进口6和原料气出口，壳体9与下管箱4和上管箱10之间分别设置有管板5，管板5之间固定设置有换热管7，壳体9与下管箱4之间设置的管板5的下侧设置有和换热管7位置对应的触媒支撑装置。触媒支撑装置包括不锈钢丝网15、螺栓组件16和支撑板17，螺栓组件16依次穿过支撑板17和不锈钢丝网15与管板5下侧连接，通过螺栓组件16将支撑板17和不锈钢丝网15固定在管板5的下侧，由于气流作用，换热管7中的变换催化剂产生的阻力较大，不锈钢丝网15的空隙小于换热管7中的变换催化剂的尺寸，可以有效保证换热管7中的变换催化剂不会受气流影响掉落出来，不锈钢丝网15可以设置多层，效果更好，优选设置1-3层；支撑板17的材料优选Co-Mo钢或不锈钢，具有耐高温和耐氢腐蚀的特点；支撑板17和不锈钢丝网15固定在管板5的下侧，对换热管7和换热管7内的部件起到了一定的支撑作用。
进一步指出本实用新型的原理，变换气从变换气进口12流入的变换气聚集到上管箱10内，在气压的作用下，变换气通过换热管7流入到下管箱4中，在此过程中，变换气发生了变换反应，变换反应是一个放热反应，产生的热量被换热带走，从而保证了变换催化剂的寿命(温度过高会影响变换催化剂的寿命)，为变换催化剂8的选择种类带来了更多可能，更多变换催化剂8的选择种类可以带来更优的催化效果；同时由于在变换反应过程中进行换热及时移走了反应产生的热量，反应平衡向着正方向进行，从而提高CO的变化率。
参见图1，上述装置中，换热管7内设置有变换催化剂8，优选变换催化剂8为柱状或颗粒状的铜系催化剂，优选颗粒状铜系催化剂的直径范围为2-6mm，柱状铜系催化剂的直径范围为2-6mm，长度为2-10mm，催化效果更好。
参见图2，上述装置中，触媒支撑装置可以和一根及一根以上的换热管7对应设置，即触媒支撑装置可以对一根及一根以上的换热管7及换热管7内的部件起到支撑的作用，并且，触媒支撑装置中的支撑板17可以根据需求设置大小和形状，满足支撑板17的板面覆盖所要支撑的换热管7即可。
参见图2，上述装置中，支撑板17上开设有直径范围为3-6mm的孔，孔的方向和螺栓组件16相同，孔的设置利于从换热管7排出的气体穿过触媒支撑装置流向下管箱4，减少了气体流动的阻力，降低了设备的负荷，并且还增加了气体反应速率。
参见图1，上述装置中，下管箱4的内侧设置有和变换气出口1连接的气体过滤器2，气体过滤器2，气体过滤器2的设置是由于换热管7中的变换催化剂8会存在一定的粉化现象,为了防止粉尘进行后续设备,在出口端设置的气体过滤器2对气体进行过滤除尘。
参见图1，上述装置中，上管箱10的内侧设置有和变换气进口12连接的气体分布器11，气体分布器10的设置是为了使气体分布更均匀，有利于后续反应，可以提高转化效率。
参见图1，上述装置中，壳体9下侧设置有原料气进口6，上侧设置有原料气出口13，这样设置换热效果更好，原料气进口6内可以通入气体或液体进行换热，换热后的气体或液体温度升高，液体优选为饱和锅炉水，带走热量的同时，可以产生蒸汽供其他天然气制氢工序使用，原料气优选为天然气，可以起到对天然气预热，天然气制氢工序中需要对天然气进行预热，从而起到了对废热再利用的效果，并且还节省了对原料加热所提供的热量。
参见图1，上述装置中，下管箱4上设有测温计14，利于观察反应的进行状态，从而便于工作人员调整反应参数。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本身的保护范围。
Claims (10)
1.一种转化气换热式变换反应器，包括壳体(9)和位于壳体(9)两端的下管箱(4)、上管箱(10)，下管箱(4)上设有变换气出口(1)，上管箱(10)上设有变换气进口(12)，壳体(9)上设置有原料气进口(6)和原料气出口(13)，其特征在于，所述壳体(9)与下管箱(4)和上管箱(10)之间分别设置有管板(5)，管板(5)之间固定设置有换热管(7)，所述壳体(9)与下管箱(4)之间设置的管板(5)的下侧设置有和换热管(7)位置对应的触媒支撑装置，所述触媒支撑装置包括不锈钢丝网(15)、螺栓组件(16)和支撑板(17)，所述螺栓组件(16)依次穿过支撑板(17)和不锈钢丝网(15)与管板(5)下侧连接。
2.根据权利要求1所述的一种转化气换热式变换反应器，其特征在于，所述换热管(7)内设置有变换催化剂(8)。
3.根据权利要求2所述的一种转化气换热式变换反应器，其特征在于，所述变换催化剂(8)为柱状或颗粒状的铜系催化剂。
4.根据权利要求3所述的一种转化气换热式变换反应器，其特征在于，所述颗粒状铜系催化剂的直径范围为2-6mm，柱状铜系催化剂的直径范围为2-6mm，长度为2-10mm。
5.根据权利要求1所述的一种转化气换热式变换反应器，其特征在于，所述触媒支撑装置可以和一根以上的换热管(7)对应设置。
6.根据权利要求1所述的一种转化气换热式变换反应器，其特征在于，所述支撑板(17)上开设有直径范围为3-6mm的孔。
7.根据权利要求1所述的一种转化气换热式变换反应器，其特征在于，所述下管箱(4)的内侧设置有和变换气出口(1)连接的气体过滤器(2)。
8.根据权利要求1所述的一种转化气换热式变换反应器，其特征在于，所述上管箱(10)的内侧设置有和变换气进口(12)连接的气体分布器(11)。
9.根据权利要求1所述的一种转化气换热式变换反应器，其特征在于，所述壳体(9)下侧设置有原料气进口(6)，上侧设置有原料气出口(13)。
10.根据权利要求1所述的一种转化气换热式变换反应器，其特征在于，所述下管箱(4)上设有测温计(14)。
Priority Applications (1)
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| CN202022808111.9U CN214020686U (zh) | 2020-11-27 | 2020-11-27 | 一种转化气换热式变换反应器 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN214020686U true CN214020686U (zh) | 2021-08-24 |
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ID=77363516
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN214020686U (zh) |
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2020
- 2020-11-27 CN CN202022808111.9U patent/CN214020686U/zh active Active
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