節(jié)能型蒸汽轉化爐爐管的制作方法
【專利摘要】本實用新型節(jié)能型蒸汽轉化爐爐管，包括管體，以及連接在管體兩端用于密封的上法蘭和下法蘭；管體的上部分別設置有工藝氣進口和工藝氣出口，管體內部填充有催化劑；工藝氣進口高于工藝氣出口設置，工藝氣出口通過出氣管從催化劑中部延伸至管體底部；催化劑的上邊界低于工藝氣進口且高于工藝氣出口，下邊界高于出氣管的下端口。通過將工藝氣進出口都設置在管體上部，然后利用設置在催化劑中部的出氣管形成氣體在管體內的逆流排出回路，同時將攜帶的熱量向內層溫度較低的催化劑反應區(qū)釋放，實現(xiàn)對溫度的回收利用，出氣管同時起到換熱器的作用，達到節(jié)約燃料的目的，優(yōu)化了催化劑床層反應溫度，降低了工藝氣出口溫度，保護爐管，延長壽命，降低成本。
【專利說明】節(jié)能型蒸汽轉化爐爐管
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及到制氨或制氫設備中的轉化爐爐管，具體為一種節(jié)能型蒸汽轉化爐爐管。
【背景技術】
[0002]蒸汽轉化爐是天然氣蒸汽轉化制合成氣的主體設備。它是使天然氣與蒸汽混合物通過轉化管轉化成富含氫、一氧化碳、二氧化碳的合成氣。而蒸汽轉化爐爐管既能夠用于以天然氣為原料的合成氨一段轉化爐，也能夠用于甲醇裝置以及其它烴類蒸汽轉化裝置的制氫轉化爐中；現(xiàn)有技術中，轉化管由外部輻射加熱，管內裝有含鎳催化劑，從上部通入的氣體在轉化管內一邊進行吸熱，一邊進行著化學反應從下部排出；每一根爐管就是一個直接接受火焰加熱的轉化反應器，由于轉化管反應的特殊性，其進氣口的溫度能達到450°C，出氣口的溫度能達到850°C，而整個轉化爐爐膛的溫度更是能夠高達1100°C。因此在其生產使用過程中，燃料的消耗和爐管的損耗占到了生產成本的絕大部分。
[0003]現(xiàn)有技術中由于采用的是上進氣通過催化劑作用后下出氣的轉化管實現(xiàn)反應，力口之實現(xiàn)反應需要很高的溫度，因此其始終無法降低從出氣口帶走而浪費的熱量損失，熱力效率低；并且也極易導致轉化管過熱而發(fā)生蠕變破裂，降低使用壽命，增加生產成本；而且由于反應導致催化劑使用時內外溫度差大，易析炭，催化劑表面被碳覆蓋后，導致催化劑失活。
實用新型內容
[0004]針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本實用新型提供一種節(jié)能型蒸汽轉化爐爐管，能夠實現(xiàn)熱量的充分利用，降低出氣溫度，均衡了催化劑溫差，減少了對外供熱量的需求，節(jié)省了加熱燃料，高效節(jié)能。
[0005]本實用新型是通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0006]本實用新型節(jié)能型蒸汽轉化爐爐管包括管體，以及連接在管體兩端用于密封的上法蘭和下法蘭；管體的上部分別設置有工藝氣進口和工藝氣出口，管體內部填充有催化劑；工藝氣進口高于工藝氣出口設置，工藝氣出口通過出氣管從催化劑中部延伸至管體底部；催化劑的上邊界低于工藝氣進口且高于工藝氣出口，下邊界高于出氣管的下端口。
[0007]優(yōu)選的，催化劑的下邊界由設置在下法蘭內側的隔熱板限定；隔熱板與出氣管下端口之間呈間隙設置，間隙的寬度小于催化劑單體的直徑。
[0008]進一步，隔熱板的上表面設置有凸環(huán)，下表面對應設置有凹槽；凸環(huán)頂部撐托催化齊U，凸環(huán)內部與出氣管下端口間隙配合；凹槽與下法蘭內側嵌套配合進行徑向固定。
[0009]再進一步，隔熱板由隔熱陶瓷制成。
[0010]優(yōu)選的，管體外側上部設置有吊耳，吊耳在橫截面上分別與工藝進氣口和工藝出
氣口呈垂直布置。
[0011]進一步，工藝進氣口和工藝出氣口在橫截面上呈180°布置。[0012]再進一步，工藝進氣口通過豬尾管連接進口集合管，工藝出氣口通過豬尾管連接出口集合管。
[0013]優(yōu)選的，出氣管管內壁設置有螺旋折流線或螺旋折流板。
[0014]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下有益的技術效果:
[0015]本實用新型通過將工藝氣進出口都設置在管體上部，然后利用設置在催化劑中部的出氣管形成氣體在管體內的排出回路，氣體從工藝氣進口經催化劑催化反應后攜帶大量的熱從出氣管中逆流排出，同時將攜帶的熱量經出氣管向內層溫度較低的催化劑反應區(qū)釋放，實現(xiàn)對溫度的回收利用，出氣管同時起到換熱器的作用，完成了對余熱的轉化利用，達到了節(jié)約燃料的目的，而且優(yōu)化了催化劑床層反應溫度，降低了工藝氣出口溫度，間接達到保護爐管的作用，也延長了其使用壽命，降低了生產成本。
[0016]進一步的，通過在出氣管內設置螺旋折流線或螺旋折流板，能夠增大工藝氣體與出氣管的接觸面積和作用時間，強化傳熱效率，提高余熱回收量。
[0017]進一步的，通過設置隔熱板能夠防止熱量的二次損失，并保護下法蘭，防止下法蘭過度受熱導致使用壽命和工作可靠性降低，同時能夠對催化劑的下邊界實現(xiàn)限位，起到催化劑托盤的作用。
[0018]進一步的，利用凸環(huán)與出氣管下端口形成的腔室能夠保證工藝氣體的聚集回流，并且為隔熱板提供了膨脹滑動的空間，確保了氣體回流的順利通暢，避免了催化劑隨氣體的流失。
[0019]進一步的，通過對吊耳以及工藝氣進出口的分布配置，以及連接設置，能夠對其結構以及連接實現(xiàn)更好的優(yōu)化配合，方便加工、安裝和配合，結構緊湊，維護方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型實例中所述結構的剖視圖。
[0021]圖2為圖1的俯視圖。
[0022]圖中:管體1，上法蘭2，下法蘭3，工藝氣進口 4，工藝氣出口 5，催化劑6，出氣管7，隔熱板8，吊耳9，豬尾管10，進口集合管11，出口集合管12。
【具體實施方式】
[0023]下面結合具體的實施例對本實用新型做進一步的詳細說明，所述是對本實用新型的解釋而不是限定。
[0024]本實用新型節(jié)能型蒸汽轉化爐爐管，如圖1所示，其包括管體1，以及連接在管體I兩端用于密封的上法蘭2和下法蘭3 ;管體I的上部分別設置有工藝氣進口 4和工藝氣出口 5，管體I內部填充有催化劑6 ;工藝氣進口 4高于工藝氣出口 5設置，工藝氣出口 5通過出氣管7從催化劑6中部延伸止管體I底部；催化劑6的上邊界低于工藝氣進口 4且高于工藝氣出口 5，下邊界高于出氣管7的下端口。管體I與出氣管7之間的催化劑6用于對工藝氣的高溫反應進行催化加速，出氣管7用于對外輸氣的同時實現(xiàn)對內換熱，在工藝氣轉化后流出的同時將轉化廢熱傳于出氣管7外部的催化劑6的反應區(qū)，實現(xiàn)節(jié)約外部燃料燃燒所提供熱量的效果，均化了管體I內催化劑6床層反應溫度的分布，從而降低了管體I的溫度，保護了整體爐管結構穩(wěn)定，延長了使用壽命，能夠降低管體I的選材和制作要求，同時出氣管不承壓，且能夠設置上下膨脹滑動余隙，選材制作要求低。
[0025]優(yōu)選的，出氣管7管內壁設置有強化傳熱的螺旋折流線或螺旋折流板。如圖1所示，催化劑6的下邊界由設置在下法蘭3內側的隔熱板8限定；隔熱板8與出氣管7下端口之間呈間隙設置，間隙的寬度小于催化劑單體的直徑，從而優(yōu)化了結構設計，在隔熱的同時，實現(xiàn)了對催化劑6的支撐托頂限位；隔熱板8的上表面設置有凸環(huán)，下表面對應設置有凹槽；凸環(huán)頂部撐托催化劑，凸環(huán)內部與出氣管7下端口間隙配合，形成了集氣逆流腔體，并提供了熱膨脹空間；凹槽與下法蘭3內側嵌套配合進行徑向固定，保證了其裝配和使用的安全穩(wěn)定。本優(yōu)選實施例中以隔熱板8由隔熱陶瓷制成說明。
[0026]優(yōu)選的，如圖1和圖2,管體I外側上部設置有吊耳9,吊耳9在橫截面上分別與工藝進氣口 4和工藝出氣口 5呈垂直布置。如圖2所示，工藝進氣口 4和工藝出氣口 5在橫截面上呈180°布置。如圖1所示，工藝進氣口 4通過豬尾管10連接進口集合管11，工藝出氣口 5通過豬尾管10連接出口集合管12。
[0027]本實用新型結構簡單，操作更安全，可滿足蒸汽轉化爐長周期運行的要求，工藝氣體以低溫狀態(tài)從工藝氣進口進入爐管中，進催化劑6催化吸熱反應后以高溫狀態(tài)從出氣管7的下端口逆流向上準備排出，經出氣管7的換熱后最終以中溫狀態(tài)經豬尾管10匯集到出口集合管12中實現(xiàn)下個步驟的加工和利用。整個反應過程中既吸收輻射熱，也利用自身高溫實現(xiàn)甲烷及輕烴的轉化，使得出口工藝氣體溫度更低，降低出口管系設計制作難度，且節(jié)約了外供熱量及燃料氣，本實用新型更適合底燒型轉化爐，更能顯示出節(jié)能的特性；由于出口氣體溫度降低，亦可用出口氣預熱進口工藝氣，帶入更多高位熱于轉化爐，實現(xiàn)更多熱量的利用，實現(xiàn)燃料更大的節(jié)約。其既可以用于以天然氣為原料的合成氨一段轉化爐，也可以用于甲醇裝置以及其它烴類蒸汽轉化裝置的制氫轉化爐中，熱效率高，結構緊湊，可整體制作，安裝檢修方便，規(guī)?？纱罂尚?，也可做成撬裝裝置；內置的催化劑6裝卸方便，開停車還原簡單，快速，大大節(jié)約了開停車費用，適用于天然氣、油田氣、焦爐氣、輕烴制氫、甲醇、合成氨。
【權利要求】
1.節(jié)能型蒸汽轉化爐爐管，其特征在于，包括管體(1)，以及連接在管體(1)兩端用于密封的上法蘭(2)和下法蘭(3);管體(1)的上部分別設置有工藝氣進口(4)和工藝氣出口(5)，管體⑴內部填充有催化劑(6);工藝氣進口(4)高于工藝氣出口(5)設置，工藝氣出口(5)通過出氣管(7)從催化劑(6)中部延伸至管體(1)底部；催化劑(6)的上邊界低于工藝氣進口(4)且高于工藝氣出口(5)，下邊界高于出氣管(7)的下端口。
2.根據權利要求1所述的節(jié)能型蒸汽轉化爐爐管，其特征在于，所述的催化劑(6)的下邊界由設置在下法蘭(3)內側的隔熱板(8)限定；隔熱板(8)與出氣管(7)下端口之間呈間隙設置，間隙的寬度小于催化劑單體的直徑。
3.根據權利要求2所述的節(jié)能型蒸汽轉化爐爐管，其特征在于，所述的隔熱板(8)的上表面設置有凸環(huán)，下表面對應設置有凹槽；凸環(huán)頂部撐托催化劑，凸環(huán)內部與出氣管(7)下端口間隙配合；凹槽與下法蘭(3)內側嵌套配合進行徑向固定。
4.根據權利要求2或3所述的節(jié)能型蒸汽轉化爐爐管，其特征在于，所述的隔熱板(8)由隔熱陶瓷制成。
5.根據權利要求1所述的節(jié)能型蒸汽轉化爐爐管，其特征在于，管體(1)外側上部設置有吊耳(9)，吊耳(9)在橫截面上分別與工藝進氣口(4)和工藝出氣口(5)呈垂直布置。
6.根據權利要求5所述的節(jié)能型蒸汽轉化爐爐管，其特征在于，所述的工藝進氣口(4)和工藝出氣口(5)在橫截面上呈180°布置。
7.根據權利要求1或5或6所述的節(jié)能型蒸汽轉化爐爐管，其特征在于，所述的工藝進氣口(4)通過豬尾管(10)連接進口集合管(11)，工藝出氣口(5)通過豬尾管(10)連接出口集合管(12)。
8.根據權利要求1所述的節(jié)能型蒸汽轉化爐爐管，其特征在于，所述的出氣管(7)管內壁設置有螺旋折流線或螺旋折流板。
【文檔編號】C01B3/38GK203816602SQ201420074043
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年2月20日 優(yōu)先權日:2014年2月20日
【發(fā)明者】劉建國, 李錦林, 王瑞印 申請人:劉建國