[实用新型]一种利用制氢所生尾气作为热源的催化燃烧器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种催化燃烧器，特别涉及一种利用制氢工艺中尾气作为热源的催化燃烧器。

背景技术

甲醇水蒸气重整制氢装置是在一定温度、压力的条件下，以甲醇和脱盐水为原料，借助甲醇水蒸气重整反应器内催化剂的作用，促使原料与水蒸气在转化炉管内部进行转化反应，制取合成氨原料气(即氢气)。

在目前广泛使用的工艺中，原料甲醇和脱盐水先按一定比例配制，在加压条件下，分别经过预热、气化、过热等步骤，过热后的原料混合气在转化器内进行气相催化转化反应，得到转化气，其中H₂含量为75％(V/V)，其余为CO、CO₂、H₂O等。转化气通过变压吸附工段，得到符合产品纯度要求的产品氢气，剩余为尾气，尾气中H₂含量为40％(V/V)，其余为CO(5％，V/V)、CO₂(55％，V/V)等，尾气放空。

甲醇水蒸气重整制氢反应为吸热反应，整个装置需要外加热源，现有的甲醇水蒸气重整制氢装置广泛采用导热油系统作为热源，导热油作为热载体，一般导热油加热到290℃后进入甲醇水蒸气转化系统，为系统提供热量后，导热油的温度下降到约270℃，回到导热油炉，形成一个封闭的导热油循环加热系统。导热油系统多采用明火加热装置(如燃煤或燃油、气等)，导热油一般采用矿物油(型号为WD-320)，这种矿物油容易结碳，2-3年必须清洗整个导热油系统所有管线和设备，增加了成本；此外，根据国家有关规定，明火装置与氢气装置的安全距离不得小于15m，而导热油系统本身占地面积较大，这就使整个甲醇水蒸气重整制氢装置占地面积大；另外，尾气中可燃组分没有得到有效的利用，造成资源浪费。

催化燃烧是借助催化剂在较低温度下，实现对有机物的完全氧化，因此能耗少、操作简单、安全、净化效率高，在有机废气特别是回收价值不大的有机废气的净化领域有着广泛的使用。但是由于尾气中H₂的特殊性质，如何使尾气与空气混合后，混合气中的H₂浓度降到爆炸极限以下成为尾气催化燃烧技术发展的“瓶颈”。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种利用制氢所生尾气作为热源、道生油作为热载体的催化燃烧器，一方面可以使尾气再利用，另一方面可以使尾气燃烧过程中H₂的浓度降低到爆炸极限以下，提高安全性，具有降低装置占地、减低成本、减小资源浪费的优点。

本实用新型的目的可以通过下述技术方案来实现：

一种利用制氢所生尾气作为热源的催化燃烧器，包括两端封闭而接有多个进出管口的反应器筒体，所述反应器筒体内设置有内部直管，内部直管的周边布置有反应列管，反应列管内设置有催化剂，反应列管和内部直管的两端都开口；反应器筒体的筒壁上，位于反应列管和内部直管的两端之间，分别设置有道生油进口和道生油出口；反应器筒体的一端，位于反应列管和内部直管的外侧，设置有尾气进口和空气进口；反应器筒体的另一端，位于反应列管和内部直管的外侧，设置有高温烟气出口。

所述反应器筒体设置有尾气进口的一端，位于反应列管和内部直管的外侧，设置有甲醇进口。

所述反应器筒体直立，尾气进口、空气进口设置在反应器筒体的上端。

所述高温烟气出口设置在反应器筒体的下端。

所述反应器筒体的下端设置有下封头，在反应列管和内部直管的下端口与下封头之间形成封闭空间，高温烟气出口开设在该封闭空间的侧壁上。

所述封闭空间内设置有风机叶片，该风机叶片通过伸出于封闭空间的转轴与电机连接。

所述反应器筒体的上端设置有上封头，在反应列管和内部直管的上端口与上封头之间形成封闭空间，上封头上设置有与反应器筒体内部相通的内套管和套装于内套管外的外套管，尾气进口和甲醇进口设置于外套管上，空气进口设置在内套管上。

所述道生油进口设置在反应器筒体的上部；道生油出口设置在反应器筒体的下部。

所述反应列管的总外表面积与内部直管的外表面积之和满足如下条件：达到道生油换热所需的换热面积。

本实用新型采用上述结构，尾气、空气和气化甲醇的混合气在催化剂作用下发生燃烧反应，产生的烟气自上而下地通过催化剂层，并在内部直管内自下而上、在反应列管内自上而下形成封闭循环，不断产生的烟气可以降低混合气中H₂的尝试，使其浓度低于爆炸极限，而催化燃烧反应放出的热量被道生油带走，最终使催化燃烧器内部热场趋于稳定，并使道生油温度达到甲醇水蒸气重整制氢反应对热载体温度的要求。