CN2400448Y

CN2400448Y - 电加热式甲醇裂解器

Info

Publication number: CN2400448Y
Application number: CN 99200262
Authority: CN
Inventors: 李从孝
Original assignee: FUMIN LONGFEI ESTATE YUNNAN PROV
Current assignee: FUMIN LONGFEI ESTATE YUNNAN PROV
Priority date: 1999-01-06
Filing date: 1999-01-06
Publication date: 2000-10-11
Anticipated expiration: 2009-01-06

Abstract

一种电加热式甲醇裂解器,包括:一个裂解器单元组;一个蒸发器连接着裂解器单元组和至少一个电加热单元,设置成易于向裂解单元和蒸发器的内部传热;其中,它还包括一个冷凝过滤器,后者具有一个从其中供入甲醇液体的液体供给口、一个液体供出口、一个裂解气供入口和一个从其中输出纯净裂解气的裂解气供出口及一个冷凝液排放口;并且裂解器单元组包括若干在空间上相间排列的裂解器单元。

Description

电加热式甲醇裂解器

本实用新型涉及一种民用代燃改变器，更具体地说涉及一种电加热式甲醇裂解器。

天然气和石油液化气是一种重要的化工原料，同时还广泛地用作清洁燃料。但由于天然气和石油储量有限，且不可再生，再加上其开采和输送需花费大笔投资，作为燃料应用就受到极大限制。

甲醇可由煤和水直接合成，也可由有机废物中发醇提取，可称之为取之不尽用之不竭的能源。况且，甲醇易于储存和运输，价格便宜，作为一种清洁能源来取代天然气和石油液化气，有着广阔的应用前景。

甲醇在常温常压下呈液态。为了更有效地利用甲醇作为燃料，最好先将其裂解为H₂和CO。众所周知，这两种气体在空气中易于达到充分燃烧。

本实用新型的一个目的是提供一种能够产生纯净甲醇裂解气的甲醇裂解器。

本实用新型的另一个目的是提供一种能够适应裂解气需求量波动而产生纯净甲醇裂解气的甲醇裂解器。

本实用新型的再一目的是提供一种能够自动适应裂解气需求量波动而产生纯净甲醇裂解气的甲醇裂解器。

本实用新型的又一目的是提供一种结构更为紧凑的甲醇裂解器。

本实用新型提供一种电加热式甲醇裂解器，其包括：

(a)一个保温壳体，有一个与外界大气相通的通气孔；

(b)一个裂解器单元组，设置在保温壳体中，且通过汇出联管联通着裂解气联接管路的一端；

(c)一个蒸发器，设置在保温壳体中，其蒸发器出气口通过分配联管连接着裂解器单元组，而使分配联管与裂解器单元组及汇出联管三者构成贯通其间的流动通道；蒸发器的蒸发器进液口则联通着液体联接管路的一端；

(d)至少一个电加热单元，设置成易于向裂解单元和蒸发器的内部传热；

其中，它还包括一个冷凝过滤器，后者具有一个从其中供入带压力的甲醇液体的液体供给口、一个联通着液体联接管路另一端的液体供出口、一个联通着裂解气联接管道另一端的裂解气供入口和一个从其中输出纯净裂解气的裂解气供出口及一个冷凝液排放口；并且裂解器单元组包括若干在空间上相间排列的裂解器单元。

由裂解气联接管路进入冷凝过滤器中的高温裂解气，与由冷凝过滤器的液体供给口流入的甲醇液体，在冷凝过滤器中只发生热交换而不发生物质交换。裂解气因受冷却，使其中夹带的甲醇气体凝结成液滴而将甲醇成份从裂解器中分离出来。由此净化的裂解气更易于充分燃烧，提高了热能利用率，同时还可杜绝甲醇气体未燃尽或泄漏而造成污染。另外，可通过冷凝过滤器的冷凝液排放口回收甲醇凝液。

本实用新型的另一实施例中还可包括一个用于测量裂解单元组运行温度的温度测量装置。

通过该温度测量装置可监测裂解单元组的运行温度，以便把该运行温度调节到最适宜甲醇裂解的温度范围，这样甲醇裂解就更完全，而甲醇裂解气则变得更纯净。

本实用新型的再一实施例中进一步还包括一个控制单元，后者可根据所述温度测量装置的输出信号调节加热单元的输出功率，来调节裂解单元组的运行温度。

这样该控制单元就可自动调节裂解单元组的运行温度。当裂解气需求量被动时，可实时调节电加热单元的功率。由此，就保证甲醇的裂解充分和裂解器的运行安全。

在本实用新型的又一实施例中，裂解单元可做成层状且相互间分层排列，或做成筒状且相互间同轴环套设置。这样，在保证有效换热面积的同时，可将裂解器本体做得更紧凑。

通过参考附图，可更具体明确地阐述本实用新型的实施例，附图中：

图1是本实用新型的甲醇裂解器一个实施例的示意图，其中剖开保温壳体70的前壁面而显示出其中的裂解器单元组5和蒸发器4及内部联接管路；

图2A是一种图1中所示的裂解单元组5之中各裂解单元相互联接方式的示意图；

图2B是另一种图1中所示的裂解单元组5之中各裂解单元相互联接方式的示意图；

图2C是又一种图1中所示的裂解单元组5之中各裂解单元相互联接方式的示意图；

图2D是再一种图1中所示的裂解单元组5之中各裂解单元相互联接方式的示意图；

图3是本实用新型的甲醇裂解器另一实施例的示意图，其中局部剖开保温壳体70的前壁面而显示出裂解单元组5和蒸发器4；

图4A是一个图1中所示的裂解单元组5的水平截面示意图，表示其一种形状和排列方式；及

图4B是另一个图1中所示的裂解单元组5的水平截面示意图，表示其另一种形状和排列方式。

现以立式电加热甲醇裂解器作为例子来阐述本实用新型。

本实用新型的甲醇裂解器各组成部分在附图中的标号和在说明书文字叙述部分中的名称对应罗列如下：

1.液体供给管路 54.上端口

2. 冷凝过滤器 55.裂解器壁面

21.液体供给口 56.裂解催化剂

23.液体供出 57.间隔带

22.裂解气供入口 6.加热单元

24.裂解气供出口 61.加热单元连线

25.冷凝液排放口 62和63.反馈回路

3.液体联接管路 7.裂解器主体

4.蒸发器 70.保温壳体

41.蒸发器进液口 71.通气孔

42.蒸发器出气口 8.裂解气联接管路

5.裂解器单元 9.燃气供给管路

51.分配联管 10.冷凝液回收管路

52.汇出联管 11.控制单元

53.下端口 12和13.温度测量装置

另请注意，在不同的附图中，相同的组分部分用相同的标号指示。

如图1所示，本实用新型的甲醇裂解器包括一个裂解器主体7和一个冷凝过滤器2。裂解器主体7包括一个保温壳体70，而后者则包容着一个蒸发器4、一个裂解单元组5和至少一个电加热单元6；保温壳体70上还开有一个通气孔71。冷凝过滤器2包括一个液体供给口21、液体供出口23、裂解气供入口22和裂解气供出口24及冷凝液排放口25。

通过加热单元连线61把电力供给电加热单元6而产生热能。电加热单元6相对于蒸发器4和裂解单元组5在保温壳体7中的放置方式是，要使它们相互之间达到最有效的传热。保温壳体7的作用是为了尽可能减少热能损失。

甲醇液体供给管路1的一端联通着一个具有一定压力的甲醇液体供给源(未示出)，其另一端联通着冷凝过滤器2的液体供给口21。液体联接管路3的一端联通着冷凝过滤器2的液体供出口23，其另一端穿进保温壳体70而联通着蒸发器4的蒸发器进液口41。分配联管51把蒸发器4的蒸发器出气口42与裂解单元组5的下端口53相互联通起来。裂解单元组5包括若干裂解单元(也以标号5表示)，虽然图1中示出四个裂解单元，但在实际应用中可为若干任意个。裂解单元5均为中空密封结构，其中充满裂解催化剂56，气体可穿过催化剂56之间的间隙在裂解单元5的上端口54和下端口53之间流动。汇出联管52把裂解单元5的上端口52与裂解气联接管路8的一端相互联通，裂解气联接管路8的另一端则穿出保温壳体70而联通着冷凝过滤器2的裂解气供入口22。由冷凝过滤器2的裂解气供出口24联通出来的燃气供给管路9则向一燃气储罐或用俱(未示出)供给纯净的裂解气。冷凝液回收管10则从冷凝过滤器2的冷凝液排放口25引出来。

下面参照图1解释本实用新型的甲醇裂解器的工作原理。

再次再参见图1，具有一定压力的甲醇液体经液体供给管路1输送到冷凝过滤器2的液体供给口21，在冷凝过滤器2中与由裂解气联接管路8送来的高温甲醇裂解气发生热交换而受到预热。预热过的甲醇液体经过冷凝过滤器2的液体供出口23及与其连接的液体联接管路3送到蒸发器4的蒸发器进液口41。由蒸发器进液口41进入蒸发器4中的甲醇受到电加热单元6的直接或间接加热而转变为甲醇蒸气，即甲醇气体。甲醇气体从蒸发器4的蒸发器出气口42通过分配联管51流通到若干裂解单元5中。

电加热单元6通过传热介质，如裂解单元5的壁面和/或相互之间的空气，来直接或间接加热各裂解单元5。这些裂解单元5相互之间隔开一定间隙，在此称之为间隔带57，在这些间隔带57之中可放入加热单元6，或让传热介质从中通过把加热单元6产生的热量传入裂解单元5中，并使其中的温度达到并保持在约320℃。蒸发器4和裂解单元5及其间的分配联管51相对于其外部都是密封的，它们与电加热单元6一起放置在保温壳体70之中。最好在保温壳体70的壁面上开一个小孔71，使保温壳体7的内部与外界大气联通。在任何温度之下都可使保温壳体70中的压力与其外界压力相等，则保温壳体就不受外部作用力。

在各个裂解单元5之中均放入裂解催化剂颗粒，而甲醇气体穿过催化剂颗粒之间的间隙而与其表面接触。在催化剂的作用之下，甲醇气体发生下述裂解反应：

该裂解反应是吸热反应，所需的热量即由电加热单元6提供，同时后者还要保持裂解单元5之中的温度基本恒定在最有利的数值范围内。

当然，裂解反应是在甲醇气体流过裂解单元5中而逐步进行的，在此过程中，裂解气体H₂+CO所占的比率越来越大，而所剩余的甲醇气体愈来愈少。当这些混合气体从各个裂解单元5的上端口54流出时，所残留的甲醇气体就很少了，而裂解气则占主要成份。夹带着少量甲醇气体的裂解气由各个裂解单元5通过汇出联管汇流到裂解气联接管路8，再通过凝结过滤器2的裂解气供入口22流入凝结过滤器2中。甲醇气体从进入分配联管51再经过裂解单元组5而后流入汇出联管52的过程中裂解为H₂+CO的比率，在本说明书中称为裂解完成率。

在凝结过滤器2中，高温裂解气与由液体供给管路1流入的甲醇液体进行换热，相互之间只进行热交换而不发生物质交换。经过充分热交换，甲醇液体受到预热，而含有少量甲醇气体的裂解气受到冷却。在冷却到一定温度之下时，所含的甲醇气体凝结成液滴。该凝结过滤器2具有过滤功能，在裂解气从其中通过时，微细的甲醇液滴就被过滤下来而达到气液分离。液滴汇聚成甲醇凝液，从凝结过滤器2的冷凝液排放口25排流到冷凝液回收管路10；而脱去甲醇的纯净裂解气则经裂解气供出口24流进燃气供给管道9。

这种纯净裂解气中甲醇含量很少，不仅可达到充分燃烧，而且还可杜绝甲醇气体的泄漏造成对人体健康的损害。

如图1示出的裂解器单元组5包括四个裂解器单元5，它们分别通过分配联接管51和汇出联接管52并联联接在蒸发器4的蒸发器出气口42和裂解气联接管路8之间。当然，本实用新型并不局限于并联联接，也可以有其他联接方式。

如图2A所示，各裂解单元5分别通过分配联管51和汇出联管52及裂解单元之间的内部联管50联接成串联形式。内部联管50联接在各个裂解单元5的上端口54和下端口53之间。如图所示，相邻裂解器单元5之中的气体流动方向是相逆的，当然，也可联接成使相邻裂解器单元5之中的气体流动方向相顺，或使其逆顺交互排列。

如图2B所示，各裂解器单元5通过内部联管50联接成先并联后串联的形式。

如图2C所示，各裂解器单元5通过内部联管50联接成先串联后并联的形式。

如图2D所示，各裂解器单元5通过内部联管50联接成三个并联再串联另外一个的混合联接方式。

裂解单元组5的内部各裂解单元的联接方式除图1和图2A-2D所示的方式外，还有其他联接方式。另外，裂解单元组5并不限于只有四个裂解单元。裂解单元增多了，其间的联接方式就会有更多的花样。再有，联接方式的不同会对甲醇气体的裂解完成率有一定程度影响。

现以本裂解器供给居民炊事燃料为例来对本实用新型做进一步说明。

燃气需求量正如用电和用水一样，起伏波动很大。当裂解气需求量大时，甲醇裂解为H₂+CO所需的热量就愈大。若不及时调大加热单元6的功率，就会使裂解单元组的运行温度降低，造成其裂解效能下降，由此造成裂解完成率减小。

这样就可能超过冷凝过滤器2的冷凝过滤能力，使从其裂解气供出口24中供出的燃气夹带较多的甲醇气体。这一方面会造成不充分燃烧且产生碳氢化合物污染，另一方面还可能使甲醇气体泄逸出来而危害人体健康。

与前述情况相反，当燃气需求量变小时，甲醇裂解所需的热量就会减少。若不及时调小加热单元6的功率，就会使裂解单元组5和蒸发器4的工作温度上升。这一方面会影响裂解单元组5及其中的裂解催化剂56的效能和寿命，另一方面还会导致蒸发器4所产生的蒸气压力上升而威胁着整个甲醇裂解器的安全运行。

为了解决上述问题，可在裂解单元组5和蒸发器4上分别安装上温度测量装置12和13，如图3所示。根据后二者的测量值分别通过反馈回路62和63，由控制单元11相应调节裂解单元组5和蒸发器4附近或其中的电加热单元6的加热功率，由此实现分别调节裂解单元组5和蒸发器4的运行温度之目的。

再参见图3，反馈回路62和63可由人工调节实现，也可由电子线路自动调控来实现。为运行安全或应付紧急事故起见，控制单元11和反馈回路62和63最要具有人工调节和自动调节双重功能。

为了更灵活地分别调节裂解单元组5和蒸发器4的工作温度，可在保温壳体70内在前述两者之间设置绝热保温层(未示出)，以免两者相互传热而相互影响运行温度。当然，应分别在两者附近或其中设置加热单元6来对其二者进行加热，如图1所示，同时，所述电加热单元6的加热功率可由控制单元11分别调节。

为了增加裂解单元组5的有效换热面积及减小裂解器主体7的体积和重量，从而有利于减小裂解器主体7的热惯性，增加调节裂解单元组5的运行温度的灵敏性，可把各裂解单元5做成中空板片状并将其分层间隔排列，如图4A所示。

为把裂解单元组5和裂解器主体7制做得更为紧凑，可将各裂解单元5做成壁面内部中空的筒体状，裂解单元组5由这样的筒状裂解单元同轴环套组成，如图4B所示。

在本说明中，上面的文字描述和附图明示均是为了说明本实用新型的基本组成和工作原理，没有限制本实用新型技术思想的作用。例如，本实用新型的裂解器不仅可裂解甲醇，还可用于裂解其他醇类物质。当然，裂解化学构成不同的有机物可能会需要不同的裂解催化剂和/或不同的裂解温度。

Claims

1.一种电加热式甲醇裂解器，其包括：

(a)一个保温壳体，有一个与外界大气相通的通气孔；

其特征在于，它还包括一个冷凝过滤器，后者具有一个从其中供入带压力的甲醇液体的液体供给口、一个联通着液体联接管路另一端的液体供出口、一个联通着裂解气联接管道另一端的裂解气供入口和一个从其中输出纯净裂解气的裂解气供出口及一个冷凝液排放口；并且裂解器单元组包括若干在空间上相间排列的裂解器单元。

2.如权利要求1所述的裂解器，其特征在于，它还包括一个用于测量裂解单元组运行温度的温度测量装置。

3.如权利要求2所述的裂解器，其特征在于，它还包括一个控制单元，后者可根据所述温度测量装置的输出信号调节加热单元的输出功率，来调节裂解单元组的运行温度。

4.如权利要求1所述的裂解器，其特征在于，各裂解单元呈层状并相间分层排列。

5.如权利要求4所述的裂解器，其特征在于，各裂解单元呈筒状并同轴环套排列。

6.如前述权利要求1-5中任一项所述的裂解器，其特征在于，各裂解单元通过分配联管和汇出联管在蒸发器出气口和裂解气联接管路之间联接成并联方式。

7.如前述权利要求1-5中任一项所述的裂解器，其特征在于，各裂解单元通过分配联管和汇出联管在蒸发器出气口和裂解气联接管路之间联接成串联方式。

8.如前述权利要求1-5中任一项所述的裂解器，其特征在于，各裂解单元通过分配联管和汇出联管在蒸发器出气口和裂解气联接管路之间联接成并联和串联混合联接方式。