[实用新型]一种天然气制氢装置用原料气换热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种换热器，特别涉及一种用于中、小型天然气制氢装置的原料气预热器。

背景技术

在天然气转化制氢装置中，天然气蒸汽转化炉转化气出口气体(即转化气，成分为H₂、CO₂、CO等)，温度高达800℃~850℃，压力为2.0MPa左右。在工业生产中，通常利用此高温高压气体来加热整个装置所需饱和蒸汽。

为有效利用热能，通常将反应所需原料气(天然气制氢装置原料气为天然气与蒸汽按一定比例混合的混合气体)在天然气转化炉对流段进行预热到500℃～600℃，再进入转化炉管中进行反应。

在一般工业生产中，气体之间的换热器多采用管壳式换热器，如U-型管换热器、固定管板换热器和浮头式换热器等，这类换热器采用把换热管与管板相连，再用壳体相连的结构形式。

固定管板换热器的两端管板采用焊接形式与换热器壳体连接固定，其结构简单、制造成本低，能得到最小的壳体内径，管程可分为多程，壳程也可分为双程，规格范围大，适用范围广；但在换热器热膨胀之差较大时，可在壳体上设置膨胀节，以减少因管程与壳程之间温差而产生的热应力。在天然气制氢这种高温高压的工况下，为避免热膨胀之差过大，必须在换热器上设置膨胀节。这将增加整个设备的成本及重量、占地。

浮头式换热器的一端管板与壳体固定，而另一端的管板可在壳体内自由浮动，所以壳体与管束热膨胀是自由的，故当两种介质的温差较大时，管束与壳体之间不生产温差压力。浮头端设计成为新结构，使管束能容易地插入或抽出壳体，这样为检修，清洗提供了方便，但这种换热器结构复杂，而且浮动端小盖在操作时无法知道泄露情况，因此在安装时要特别注意其密封。

U-型管换热器一般用于高温高压情况。将换热管弯成U型，换热管两端固定在同一块管板上，由于壳体与换热管分开，可以不考虑热膨胀。因U型管式换热器仅有一块管板，且无浮头，所以结构简单造价比固定管板换热器和浮头式换热器低；但对换热管内的介质要求较高，介质必须是清洁且不易结垢的物料，由于换热管的结构形式，换热管的更换除外侧一层外，内部换热管大部分不可能更换，另外由于管束中心部分存在空隙，所以流体易短路，影响传热效率，而且管板上排列的换热管较少，结构不紧凑。U型管的弯管部分曲率不同，换热管长度不一致，因而物料分布不如固定管板换热器均匀，换热管因渗漏而堵死后，将造成传热面积的损失。

在天然气制氢这种高温高压的工况下，如果采用上述这种管壳式换热器，势必管板、换热器端部管箱、换热管均要采用贵重金属，如HP-40或者25Cr-20Ni，Incoloy800H合金，这类材料成本高，将会是整个设备的造价大幅度提高，而且整个设备体积相对较大，重量大，将对设备支撑及整个装置的布置提出较高要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种应用于天然气转化制氢装置的原料气换热器，具有结构简单、造价低、换热性能高的优点。

本实用新型的目的通过下述技术方案来实现：

一种天然气制氢装置用原料气换热器，包括内筒体、盘管，盘管盘旋设置在内筒体内，内筒体的一端开设有原料气进口，另一端开设有原料气出口；盘管的一端开设有转化气出口，另一端开设有转化气进口；内筒体的空间形成壳程，盘管的流通路径形成管程。

所述原料气进口与转化气出口位于相同端，转化气进口与原料气出口位于相同端。

所述内筒体内设置在锥形内筒体，盘管盘旋固定在锥形内筒体的外壁上。

所述盘管的转化气进口通过换热气汇集管与盘管的主体连通。

所述内筒体外套有外筒体，内筒体与外筒体之间填充有隔热层。

所述隔热层为普铝陶纤构成。

所述盘管螺纹盘绕在锥形内筒体的外壁上。

所述外筒体的外壁上设置有固定用的支耳。

本实用新型采用上述结构，转化气走管程，原料气走壳程，将盘管盘旋固定在锥形内筒体上，可以避免盘管在设备工作过程中晃动；采用逆流的结构，即转化气和原料气的进、出口彼此相反，可以优化两种流体之间的传热效率；在内筒体外套装外筒体，并在两者之间填充隔热层，可以使整个设备的外表面温度达到国家要求的60℃左右；采用这种结构的换热器，可以仅将管程部件，如盘管及其进、出口管采用合金制成，其它部件采用普通不锈钢材料即可，从而使整个设备的造价降低。

可见，采用上述结构的本实用新型，与现有技术相比，具有结构更简单、造价更低廉、换热性能高的优点。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本实用新型的结构示意图；