CN216964555U - 一种变换绝热反应及余热回收一体装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种变换绝热反应及余热回收一体装置，属于绝热反应余热回收技术领域，包括内含蒸汽过热器的变换绝热反应器和与反应器相连通的废热回收器，所述反应器包括反应器筒体、环形筒、中心管、底部通道、原料气入口、反应器顶部封头出口、饱和蒸汽入口；所述废热回收器内设有换热管，还包括设置在废热回收器上的管程入口、管程出口、壳程冷水进口、饱和蒸汽出口以及与饱和蒸汽出口连接的蒸汽管路。本实用新型将变换绝热反应器与蒸汽过热器和废热回收器连成一个整体，节省场地使用面积，节约项目投资，基本消除管道热应力，使生产的本质安全性能得到质的提升，降低管板厚度，降低设备造价，减少换热管泄露失效几率。

Description

一种变换绝热反应及余热回收一体装置

技术领域

本实用新型涉及一种变换绝热反应及余热回收一体装置，属于绝热反应余热回收技术领域。

背景技术

现有变换绝热反应装置的反应气出口通常与蒸汽过热器或废热回收器通过管道连接，配备的管材必须具备强度高、耐高温、抗氢性能优异等特点，造成管道成本高；另外，现有的管道配管占用场地大，整体的设备安全性能稳定性差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种变换绝热反应及余热回收一体装置，变换绝热反应器与蒸汽过热器和废热回收器连成一个整体，省去了变换绝热反应器气体出口所需的强度高、耐高温、抗氢性能好的热配管，节省场地使用面积，节约项目投资，基本消除管道热应力，使生产的本质安全性能得到质的提升，降低管板厚度，降低设备造价，减少换热管泄露失效几率。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种变换绝热反应及余热回收一体装置，包括顶部封头设有原料气入口的变换绝热反应器，所述变换绝热反应器的反应器筒体内设有环形筒，所述环形筒包括下端与反应器筒体固定连接的外筒和内筒，所述外筒和内筒之间装填有催化剂并形成催化剂床层，且外筒和内筒的筒壁上均开设有若干个通气孔，所述内筒内设有中心管，所述反应器筒体与外筒之间以及内筒与中心管之间均设有环隙，所述中心管内设有蒸汽过热器，且中心管的顶部低于环形筒的顶部，所述蒸汽过热器顶部的管箱与环形筒固定连接，所述管箱上设有过热蒸汽出口和蒸汽入口，所述过热蒸汽出口与过热蒸汽管路连接，所述过热蒸汽管路通过反应器顶部封头出口穿出变换绝热反应器；所述中心管的下端固定连接有底部通道，所述底部通道穿经反应器底部封头后与废热回收器的管程入口相连，所述废热回收器还设有管程出口、壳程冷水进口和饱和蒸汽出口，所述饱和蒸汽出口通过蒸汽管路经反应器顶部封头的饱和蒸汽入口与管箱上的蒸汽入口连接，所述废热回收器的端部固连有管箱端盖。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述废热回收器为U形管换热管废热回收器或固定管板式废热回收器。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述蒸汽过热器为U形管式蒸汽过热器或固定管板式蒸汽过热器。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述废热回收器位于变换绝热反应器的下方或侧方。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述管箱包括箱体和箱体顶部固定连接的端盖，所述箱体或端盖上设有过热蒸汽出口，所述端盖上设有蒸汽入口。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述管程入口位于废热回收器的径向或轴向。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述蒸汽过热器为固定管板式蒸汽过热器时，蒸汽过热器内部设置有中间管，所述中间管依次穿经蒸汽过热器、管箱后经管箱端盖上的蒸汽入口并穿过反应器顶部封头的饱和蒸汽入口与蒸汽管路连接，位于管箱内的中间管上设置有膨胀节，中间管与固定管板式蒸汽过热器的管板连接处密封采用填料函等弹性材料。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述废热回收器为固定管板式废热回收器时，管板一端的管箱出口管路上设置膨胀节。

由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术效果有：

本实用新型将内含蒸汽过热器的变换绝热反应器与废热回收器直连，绝热反应后的高温气体经内含的蒸汽过热器降温后，进入与其连接的废热回收器管程工艺气进口，使得变换绝热反应器与蒸汽过热器和废热回收器连成一个整体，省去了反应气出口所需的强度高、耐高温、抗氢性能好的热配管，减少场地使用面积，节约项目投资，可基本消除管道热应力，使生产的本质安全性能得到质的提升。

本实用新型的废热回收器管箱和蒸汽过热器管箱分别设置有管箱端盖，且管箱端盖和管箱通过螺柱固连，提高设备检修时的便捷性。

本实用新型便于通过压力调节阀调节蒸汽过热器过热蒸汽出口的水蒸汽压力，用来控制蒸汽过热器管板的汽侧压力大于合成气侧压力，废热回收器管板的汽侧压力大于合成气侧压力，并保证压差低于两设备设计压差。

本实用新型便于绝热反应余热回收利用，通过设置合成气侧、蒸汽侧压差自动控制，实现微压差操作，因而可降低废热回收器、蒸汽过热器管板厚度，减少用材，降低设备造价，同时可减少换热管泄露失效的几率。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型的实施例2的结构示意图；

图3是本实用新型的实施例3的结构示意图；

图4是本实用新型的实施例4的结构示意图；

图5是本实用新型的实施例5的结构示意图；

图6是本实用新型的实施例6的结构示意图；

图7是本实用新型的实施例7的结构示意图；

图8是本实用新型的实施例8的结构示意图；

图9是本实用新型的实施例9的结构示意图；

图10是本实用新型的实施例10的结构示意图；

图11是本实用新型的实施例11的结构示意图；

图12是本实用新型的实施例12的结构示意图；

其中，1、废热回收器，2、管箱端盖，3、管程入口，4、底部通道，5、催化剂床层，6、蒸汽过热器， 7、反应器筒体，8、外筒，9、内筒，10、通气孔，11、中心管，12、管箱，13、原料气入口，14、反应器顶部封头出口，15、过热蒸汽管路，16、饱和蒸汽入口，17、蒸汽管路，18、饱和蒸汽出口，19、中间管。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细说明：

实施例1

一种变换绝热反应及余热回收一体装置，如图1所示，包括设有蒸汽过热器6的变换绝热反应器，反应器顶部封头开设有原料气入口13，在反应器筒体7内设有环形筒，所述环形筒包括外筒8和内筒9，外筒8下端与反应器筒体7固连，环形筒的外筒8筒壁和内筒9筒壁分别开设多个通气孔10，所述外筒8和内筒9之间装填有反应催化剂并形成催化剂床层5。所述内筒9内设有中心管11，中心管11的下端固定连接有底部通道4，底部通道4穿经反应器底部封头后与废热回收器1的径向管程入口3通过螺柱直接相连，所述废热回收器1具有单管板的U形管换热管，所述废热回收器1还设有管程出口、壳程冷水进口和饱和蒸汽出口18，所述管程出口位于径向管程入口3的下方，所述饱和蒸汽出口18通过蒸汽管路17经反应器顶部封头的饱和蒸汽入口16与管箱12端盖上的蒸汽入口连接，所述废热回收器1的端部通过螺柱固连有管箱端盖2。所述中心管11内设有U形管式蒸汽过热器6，蒸汽过热器6顶部的管箱12与环形筒固定连接，且管箱12分为过热蒸汽箱和蒸汽箱，所述管箱12包括箱体和箱体顶部通过螺柱固定连接的端盖，所述管箱12的端盖上对应过热蒸汽箱和蒸汽箱分别设有过热蒸汽出口和蒸汽入口，所述过热蒸汽出口与过热蒸汽管路15连接，所述过热蒸汽管路15通过反应器顶部封头出口14穿出变换绝热反应器。本实施例内含蒸汽过热器6的变换绝热反应器在上方，废热回收器1在变换绝热反应器的下方。

反应介质从顶部封头开设的原料气入口13进入后，依次经反应器筒体7与环形筒之间的环隙和环形筒外筒8筒壁的通气孔10，径向流入催化剂床层5进行催化反应；反应产物依次经环形筒内筒9筒壁的通气孔10和内筒9与中心管11之间环隙，从中心管11顶部流入蒸汽过热器6的壳程与管程饱和蒸汽进行换热，换热后的管程过热蒸汽经过管箱12的过热蒸汽出口后经过热蒸汽管路15流出；换热降温后的反应产物经与中心管11相连的底部通道4流出反应器由废热回收器1的管程入口3直接进入废热回收器1的管程，与进入废热回收器1壳程的冷水进行换热，换热降温的合成气经废热回收器1底部管程出口流出，换热产生的饱和水蒸汽依次经饱和蒸汽出口18和蒸汽管路17后从反应器顶部封头的饱和蒸汽入口16进入蒸汽过热器6的管程。通过调节蒸汽过热器6管程的过热蒸汽流量进而控制蒸汽压力，来控制蒸汽过热器6管板的汽侧压力大于合成气侧压力，废热回收器1管板的汽侧压力大于合成气侧压力，并保证压差低于两设备设计压差。通过设置合成气侧、蒸汽侧压差自动控制，实现微压差操作，以降低废热回收器1、蒸汽过热器6的管板厚度，并同时减少换热管泄露失效的几率。

实施例2

如图2所示，本实施例与实施例1不同之处是底部通道4下端穿经反应器底部封头后通过螺柱与固定管板式废热回收器1一端的径向管程入口3相连，废热回收器1具有双管板的列管换热管，管板一端的管箱出口管路上设置膨胀节，管程出口位于固定管板式废热回收器1的管程入口3的另一端。本实施例内含蒸汽过热器6的变换绝热反应器在上方，固定管板式废热回收器1在变换绝热反应器的下方。

实施例3

如图3所示，本实施例与实施例1不同之处是底部通道4穿经反应器底部封头侧面后通过螺柱与废热回收器1的轴向管程入口3相连，废热回收器1的管程出口位于轴向管程入口3的侧下方。本实施例内含蒸汽过热器6的变换绝热反应器在废热回收器1的侧方。

实施例4

如图4所示，本实施例与实施例2不同之处是底部通道4穿经反应器底部封头侧面后通过螺柱与固定管板式废热回收器1的轴向管程入口3相连。本实施例内含蒸汽过热器6的变换绝热反应器在固定管板式废热回收器1的侧方。

实施例5

如图5所示，本实施例与实施例1不同之处是底部通道4穿经反应器底部封头侧面后通过螺柱与废热回收器1的径向管程入口3相连，废热回收器1的管程出口位于径向管程入口3的对向。本实施例内含蒸汽过热器6的变换绝热反应器在废热回收器1的侧方。

实施例6

如图6所示，本实施例与实施例1不同之处是底部通道4穿经反应器底部封头侧面后通过螺柱与固定管板式废热回收器1一端的径向管程入口3相连，固定管板式废热回收器1的管程出口位于固定管板式废热回收器1的另一端。本实施例内含蒸汽过热器6的变换绝热反应器在固定管板式废热回收器1的侧方。

实施例7

如图7所示，与实施例1不同之处是在中心管11内穿装有固定管板式蒸汽过热器6，所述固定管板式蒸汽过热器6内装设有中间管19，中间管19依次穿经蒸汽过热器6、管箱12后经管箱12端盖上的蒸汽入口并穿过反应器顶部封头的饱和蒸汽入口16与蒸汽管路17连接，位于管箱12内的中间管19上设置有膨胀节，中间管19与固定管板式蒸汽过热器6的管板连接处密封采用填料函等弹性材料，以此进行热应力补偿；管箱12的箱体侧壁上设有过热蒸汽出口，所述过热蒸汽出口与过热蒸汽管路15连接，所述过热蒸汽管路15通过反应器顶部封头出口14穿出变换绝热反应器。

实施例8

如图8所示，本实施例与实施例7不同之处是底部通道4下端穿经反应器底部封头后与固定管板式废热回收器1一端的径向管程入口3相连，废热回收器1具有双管板的列管换热管，管板一端的管箱出口管路上设置膨胀节，管程出口位于固定管板式废热回收器1的管程入口3的另一端。本实施例内含固定管板式蒸汽过热器6的变换绝热反应器在上方，固定管板式废热回收器1在变换绝热反应器的下方。

实施例9

如图9所示，本实施例与实施例7不同之处是底部通道4穿经反应器底部封头侧面后通过螺柱与废热回收器1的轴向管程入口3相连，废热回收器1的管程出口位于轴向管程入口3的侧下方。本实施例内含固定管板式蒸汽过热器6的变换绝热反应器在废热回收器1的侧方。

实施例10

如图10所示，本实施例与实施例8不同之处是底部通道4穿经反应器底部封头侧端后通过螺柱与固定管板式废热回收器1的轴向管程入口3相连。本实施例内含固定管板式蒸汽过热器6的变换绝热反应器在固定管板式废热回收器1的侧方。

实施例11

如图11所示，本实施例与实施例7不同之处是底部通道4穿经反应器底部封头侧端后通过螺柱与废热回收器1的径向管程入口3相连，废热回收器1的管程出口位于径向管程入口3的对向。本实施例内含固定管板式蒸汽过热器6的变换绝热反应器在废热回收器1的侧方。

实施例12

如图12所示，本实施例与实施例7不同之处是底部通道4穿经反应器底部封头侧端后通过螺柱与固定管板式废热回收器1一端的径向管程入口3相连，固定管板式废热回收器1的管程出口位于固定管板式废热回收器1的另一端。本实施例内含固定管板式蒸汽过热器6的变换绝热反应器在固定管板式废热回收器1的侧方。

Claims (8)

1.一种变换绝热反应及余热回收一体装置，包括顶部封头设有原料气入口（13）的变换绝热反应器，其特征在于：所述变换绝热反应器的反应器筒体（7）内设有环形筒，所述环形筒包括下端与反应器筒体（7）固定连接的外筒（8）和内筒（9），所述外筒（8）和内筒（9）之间装填有催化剂并形成催化剂床层（5），且外筒（8）和内筒（9）的筒壁上均开设有若干个通气孔（10），所述内筒（9）内设有中心管（11），所述反应器筒体（7）与外筒（8）之间以及内筒（9）与中心管（11）之间均设有环隙，所述中心管（11）内设有蒸汽过热器（6），且中心管（11）的顶部低于环形筒的顶部，所述蒸汽过热器（6）顶部的管箱（12）与环形筒固定连接，所述管箱（12）上设有过热蒸汽出口和蒸汽入口，所述过热蒸汽出口与过热蒸汽管路（15）连接，所述过热蒸汽管路（15）通过反应器顶部封头出口（14）穿出变换绝热反应器；所述中心管（11）的下端固定连接有底部通道（4），所述底部通道（4）穿经反应器底部封头后与废热回收器（1）的管程入口（3）相连，所述废热回收器（1）还设有管程出口、壳程冷水进口和饱和蒸汽出口（18），所述饱和蒸汽出口（18）通过蒸汽管路（17）经反应器顶部封头的饱和蒸汽入口（16）与管箱（12）上的蒸汽入口连接，所述废热回收器（1）的端部固连有管箱端盖（2）。

2.根据权利要求1所述的一种变换绝热反应及余热回收一体装置，其特征在于：所述废热回收器（1）为U形管换热管废热回收器或固定管板式废热回收器。

3.根据权利要求1所述的一种变换绝热反应及余热回收一体装置，其特征在于：所述蒸汽过热器（6）为U形管式蒸汽过热器或固定管板式蒸汽过热器。

4.根据权利要求1所述的一种变换绝热反应及余热回收一体装置，其特征在于：所述废热回收器（1）位于变换绝热反应器的下方或侧方。

5.根据权利要求1所述的一种变换绝热反应及余热回收一体装置，其特征在于：所述管箱（12）包括箱体和箱体顶部固定连接的端盖，所述箱体或端盖上设有过热蒸汽出口，所述端盖上设有蒸汽入口。

6.根据权利要求1所述的一种变换绝热反应及余热回收一体装置，其特征在于：所述管程入口（3）位于废热回收器（1）的径向或轴向。

7.根据权利要求3所述的一种变换绝热反应及余热回收一体装置，其特征在于：所述蒸汽过热器（6）为固定管板式蒸汽过热器时，蒸汽过热器（6）内部设置有中间管（19），所述中间管（19）依次穿经蒸汽过热器（6）、管箱（12）后经管箱（12）端盖上的蒸汽入口并穿过反应器顶部封头的饱和蒸汽入口（16）与蒸汽管路（17）连接，位于管箱（12）内的中间管（19）上设置有膨胀节，中间管（19）与固定管板式蒸汽过热器（6）的管板连接处密封采用填料函等弹性材料。

8.根据权利要求2所述的一种变换绝热反应及余热回收一体装置，其特征在于：所述废热回收器（1）为固定管板式废热回收器时，管板一端的管箱出口管路上设置膨胀节。

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