CN218709192U - 一种u型转化管 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种U型转化管，涉及制氢技术领域，目的是提高传统烃类制氢转化炉中转化气热量回收提高系统能效。提供一种U型转化管，包括U形管，U形管被配置为热回收区域和转化区域，热回收区域内设有第一联通孔和第二联通孔，转化区域内填充有催化剂；连接管连通热回收区域和转化区域；换热组件安装在热回收区域内后与U形管之间形成与第一联通孔和连接管联通的第一通道，换热组件与第二联通孔连通；挡板安装在转化区域内；第一联通孔和第二联通孔均可作为介质进口或介质出口。本实用新型通过在U形管的一端设置介质进口和介质出口，实现原料在接触催化剂前与反应产物进行换热回收热量，达到降低排出气体的温度以及降低燃料的用量的目的。

Description

一种U型转化管

技术领域

本实用新型涉及制氢设备技术领域，尤其是涉及一种U型转化管。

背景技术

一般来说，传统的烃类转化炉装置采用的为直管转化管，原料气通过转化管一端进入，再从另外一端出转化管；高温转化气进入下游锅炉系统产生蒸汽，高位热值无法最优化利用。

专利为ZL200520030472. 8的专利采用中心管式反应管，转化气通过中心管讲热量传递到催化剂，但是中心管占据了反应管内催化剂所在空间，催化剂装填空间不足，同时影响催化剂的装卸。

专利号为ZL202220180817的专利采用U型管反应管，但是出口气体未进行换热，热量利用不足。本发明提出一种新的U型转化管反应器。

实用新型内容

本实用新型为解决传统烃类制氢转化炉在进行转化后，不能进行预热回收的问题，提供一种U型转化管，通过在U形管内嵌入原料的进料和出料的换热组件，实现原料在接触催化剂前与反应产物进行换热回收热量，达到降低排出气体的温度以及降低燃料的用量的目的。

本实用新型采用的技术方案是：

一种U型转化管，包括：

U形管，所述U形管的一端高于另一端，高度高的一端被配置为热回收区域，其余被配置为转化区域，所述热回收区域的侧壁上设有第一联通孔和第二联通孔；

连接管，一端与所述热回收区域连通，另一端与远离所述热回收区域的转化区域连通；

换热组件，安装在所述热回收区域内，所述换热组件与所述U形管的侧壁之间形成第一通道，所述连接管和所述第一联通孔均与所述第一通道连通，所述换热组件的中部具有第二通道，所述第二通道与所述第二联通孔连通；

挡板，安装在所述转化区域内，且位于所述连接管的下方；

催化剂，填充至所述转化区域内；

其中，当所述第一联通孔作为介质进口时，介质依次通过所述第一联通孔、第一通道、连接管、转化区域、第二通道和第二联通孔；

当所述第二联通孔作为介质进口时，介质依次通过所述第二联通孔、第二通道、转化区域、连接管、第一通道和第一联通孔。

可选地，所述U形管的两端均设有法兰盖；所述法兰盖内部设有保温层。

可选地，所述U形管安装有所述换热组件的一端设置在转化炉的非辐射区域。

可选地，当所述第二联通孔作为介质进口时，所述换热组件的第二通道内填充有换热式催化剂。

可选地，所述换热组件的侧壁上设有若干散热翅片。

可选地，所述散热翅片为横向翅片、纵向翅片或钉头翅片。

可选地，所述挡板设置有两个，分别安装在所述转化区域的两端。

可选地，所述U形管的外侧壁上设有若干翅片。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

通过在U形管内嵌入原料的进料和出料的换热组件，实现原料在接触催化剂前与反应产物进行换热回收热量，达到降低排出气体的温度以及降低燃料的用量的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为U型转化管的全剖结构示意图。

图2为图1中A处局部放大结构示意图。

图3为U型转化管具有法兰盖的结构示意图。

图4为U型转化管具有换热式催化剂的结构示意图。

图5为U型转化管的局部结构示意图。

图6为U型转化管中第二联通孔作为介质进口的结构示意图。

附图标记：

1、U形管；11、热回收区域；12、转化区域；13、第一联通孔；14、第二联通孔；2、连接管；3、换热组件；31、第二通道；4、第一通道；5、挡板；6、催化剂；7、法兰盘；8、换热式催化剂；9、散热翅片；10、翅片。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、 “顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。

下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

如图1、图2和图5所示，本实用新型实施例提供了一种U型转化管，包括：U形管1、连接管2、换热组件3、挡板5和催化剂6，U形管1的一端高于另一端，高的一端被配置为热回收区域11，其余被配置为转化区域12，热回收区域11的侧壁上设有第一联通孔13和第二联通孔14。连接管2的一端与热回收区域11连通，另一端与远离热回收区域11的转化区域12连通。换热组件3安装在热回收区域11内，换热组件3与热回收区域11的内侧壁之间形成第一通道4，连接管2的一端和第一联通孔13均与第一通道4连通；换热组件3的内部具有第二通道31，第二通道31与第二联通孔14连通。挡板5安装在远离热回收区域11的转化区域12内，且位于连接管2的下方，避免在使用过程中催化剂6进入连接管2中，造成连接管2的堵塞。催化剂6填充至转化区域12内，更具体的是，催化剂6填充在挡板5与换热组件3之间的转化区域12内。

如图3所示，在使用时，当所述第一联通孔13作为介质进口时，介质通过所述第一联通孔13进入第一通道4内，然后通过与第一通道4连通的连通管进入转化区域12内，然后与转化区域12内的催化剂6接触，进行反应，反应后得到气体，气体通过换热组件3的第二通道31排向第二联通孔14，通过第二联通孔14排出。需要进行说明的是，当介质经过换热组件3的时候将通过换热组件3进行换热，降低排出的气体温度，同时换热组件3吸收的热量用于对新进入的介质进行预处理，达到节省燃料的目的。

如图4所示，当所述第二联通孔14作为介质进口时，介质通过所述第二联通孔14进入第二通道31内，然后第二通道31排向转化区域12内与转化区域12内的催化剂6进行接触反应，反应得到的气体通过连接管2进入第一通道4内，然后通过与第一通道4连通的第一联通孔13排出。当气体经过第一通道4的时候，气体中的热量被换热组件3吸收，降低排出气体的温度，换热组件3吸收的热量用于新进入第二通道31内的介质预热处理，节省后续燃料的使用量。

需要进行说明的是，图中的箭头表示原料和气体的走向，挡板5的结构为现有技术中本领域使用的常规结构。

在另外一个实施例中，如图3和图4所示，为了方便从U形管1的两端添加催化剂6，在U形管1的两端均设有法兰盖。

为了提高法兰盖的保温性能，在法兰盖的内部设有防止法兰过热保温层（图中未标注）。本实施例中的保温层的材料为现有化工用保温材料。

在另外一个实施例中，如图1、图3和图4所示，U形管1安装有换热组件3的一端设置在转化炉的非辐射区域，方便换热组件3在使用过程中进行换热。

在另外一个实施例中，如图4所示，为了提高反应速度当所述第二联通孔14作为介质进口时，所述换热组件3的第二通道31内填充有换热式催化剂8。

在另外一个实施例中，如图5所示，为了提高换热组件3的吸热性能，在换热组件3的内外壁均设置若干换热翅片10。

更具体的是，散热翅片9可以是横向翅片10、纵向翅片10或钉头翅片10中的一种。

在另外一个实施例中，如图4所示，为了进一步避免在反应过程中，催化剂6进入连接管2以及第二通道31内，挡板5设置有两个，分别安装在转化区域12的两端。更具体的是，其中一个挡板5安装在换热组件3的下方，另一个挡板5安装在远离热回收区域11的转化区域12内，并位于连接管2的下方。需要进行说明的是，催化剂6填充在两挡板5之间的转化区域12内。

在另外一个实施例中，如图5所示，为了提高U形管1的传热性能，在U形管1的外侧壁上设置了若干翅片10。

具体的转换案列：

一、如图1所示，当第一联通孔13为介质进口时，原料（城市天然气经过增压脱硫与水蒸汽混合物，并升温至200~400℃）通过第一联通孔13进入第一通道4内，在第一通道4内通过换热组件3升温至500~600℃，然后通过连接管2输送至转化区域12内进行转化；转化后的气体进入换热组件3的第二通道31内，气体的热量通过换热组件3进行换热，达到降温的目的。将750~910℃的温度降温至400~750℃，然后通过第二联通孔14排出。

二、当第二联通孔14为介质进口时，原料（原料的的温度为200~400℃）通过第二联通孔14进入第二通道31内，在第二通道31内通过换热组件3进行第一次升温（升温至450~600℃），然后进入转化区域12内，进行二次升温，升温反应后的气体通过连接管2排入第一通道4内，在第一通道4内通过换热组件3进行降温，将750~910℃的温度降温至400~750℃后，通过第一联通孔13排出。

三、如图4所示，当第二联通孔14为介质进口时，在换热组件3的第二通道31填充有换热式催化剂8，原料通过第二联通孔14进入，然后经过填充在换热组件3内的换热式催化剂8进行预换热并反应（此时原料预热后的温度不低于350℃），预换热后进入转化区域12内与转化区域12内的催化剂6进行反应，反应后的气体（反应后的气体温度为700~910℃）通过连接管排向第一通道4内，气体在第一通道4内将部分热量通过热传递的方式传递给第二通道内31内的换热式催化剂，热交换后的气体温度将至400~650℃后通过第一联通孔13排出。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种U型转化管，其特征在于，包括：

U形管，所述U形管的一端高于另一端，高度高的一端被配置为热回收区域，其余被配置为转化区域，所述热回收区域的侧壁上设有第一联通孔和第二联通孔；

连接管，一端与所述热回收区域连通，另一端与远离所述热回收区域的转化区域连通；

换热组件，安装在所述热回收区域内，所述换热组件与所述U形管的侧壁之间形成第一通道，所述连接管和所述第一联通孔均与所述第一通道连通，所述换热组件的中部具有第二通道，所述第二通道与所述第二联通孔连通；

挡板，安装在所述转化区域内，且位于所述连接管的下方；

催化剂，填充至所述转化区域内；

其中，当所述第一联通孔作为介质进口时，介质依次通过所述第一联通孔、第一通道、连接管、转化区域、第二通道和第二联通孔；

当所述第二联通孔作为介质进口时，介质依次通过所述第二联通孔、第二通道、转化区域、连接管、第一通道和第一联通孔。

2.根据权利要求1所述的U型转化管，其特征在于，所述U形管的两端均设有法兰盖；所述法兰盖内部设有保温层。

3.根据权利要求1所述的U型转化管，其特征在于，所述U形管安装有所述换热组件的一端设置在转化炉的非辐射区域。

4.根据权利要求1或3所述的U型转化管，其特征在于，当所述第二联通孔作为介质进口时，所述换热组件的第二通道内填充有换热式催化剂。

5.根据权利要求1所述的U型转化管，其特征在于，所述换热组件的侧壁上设有若干散热翅片。

6.根据权利要求5所述的U型转化管，其特征在于，所述散热翅片为横向翅片、纵向翅片或钉头翅片。

7.根据权利要求1所述的U型转化管，其特征在于，所述挡板设置有两个，分别安装在所述转化区域的两端。

8.根据权利要求1所述的U型转化管，其特征在于，所述U形管的外侧壁上设有若干翅片。

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