[其他]用于蒸汽重整器的排气系统、用于其的支撑装置以及蒸汽重整器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于蒸汽重整器的排气系统，该排气系统具有至少一个纵向收集管和一横向收集器，其中沿着所述纵向收集管的纵向轴线设置有用于连接至催化剂管的端口，所述端口在连接条件下相互平行且与纵向收集管垂直地对齐，所述横向收集器连接至所述至少一个纵向收集管且具有与所述纵向收集管垂直地和与催化剂管垂直地延伸的纵向轴线，其中所述纵向收集管作为热排气系统而形成，横向收集器作为冷排气系统而形成。本实用新型还涉及一种支撑装置，该支撑装置用于支承根据本实用新型的排气系统及其装备的蒸汽重整器，并且涉及使用用于生产含有氢气的合成气的蒸汽重整器。

背景技术

管式重整炉形式的蒸汽重整器用于从轻质烃和蒸汽产生含有H₂/CO的工艺气体。重整的气体——富含氢气的合成气——由供给气体(进给气体)在催化剂管中发生的反应生成。这种类型的蒸汽重整器通常由借助于燃烧器来加热的炉腔组成。催化剂管布置在炉腔中并填充有催化材料。催化剂管大多成平行间隔的组地在炉腔中竖直地安设，其中，它们分成多个水平的行。炉腔中的热量传递至催化剂管，而从上方向催化剂管供给进给气体。所引入的气体在催化剂管中受热，并发生用于生产产物气体的反应。从蒸汽和天然气中获得例如H₂和CO。为了排放产物气体，具有水平地延伸且与催化剂管垂直的收集管——所谓的纵向收集管——的排气系统连接到所述催化剂管，纵向收集管从主收集管线中的单个催化剂管及其管束收集产物气体。

在所谓的热排气系统中，接纳催化剂管的产物气体的第一收集管和将来自第一收集管的产物气体束集成一条管线的下游主收集管在内侧是不绝缘的，而排气系统作为一个整体与外部热绝缘，使得收集管的温度和主出口的外壁的温度与重整的产物气体的温度大体对应。排气系统的壳体因而必须承受产物气体的全部热量。首先，不利的是，高温输入导致材料发生热膨胀，这可以大大破坏系统的结构完整性。该破坏甚至由循环冷却阶段增大。当竖直对齐的催化剂管与下面的收集管通过焊接接头等牢固地连接时，上述这些影响是尤其重大的。

由热输入引起的位移和热膨胀导致在部件之间的连接区域产生大的负荷和应力峰值。此外，也有与水平和竖直位移相关的变形，这还给系统造成负担。为消除这些影响，使用称为“Pigtail”的弯管。该弯管将催化剂管与配置在催化剂管下面的水平纵向收集管连接并且能够补偿纵向收集管的水平和垂直的膨胀以及位移。但是，无法避免的是，弯管补偿器的加热和冷却阶段导致应力，该应力被引入收集管。这可造成塑性变形，从而使纵向收集管被水平地移位和在催化剂管的方向上被拉或提升。为了补偿材料膨胀，催化剂管的数量必须减少，这限制了可安装在蒸汽重整炉的内部的催化剂管的数量。

在所谓的冷排气系统中，排气系统的内部，纵向收集管和主出口管线设置有热绝缘层。由于衬里，集管的外表面上的温度比较低。在这些系统中，补偿的Pigtail连接器因此可省略，从而使催化剂管直接通向排气系统中。但是，对于直接式连接，必要的是，纵向收集管在一侧上设置有多个连接开口，这在关于所述管的内部中的绝热衬里方面变得复杂和困难，使得绝缘不是均匀分布的。这会导致排气系统或纵向收集管的上部和下部结构中的热分布不对称，使得纵向收集管发生变形和偏移，从而甚至发生破裂。因此，这种系统的结构还涉及相对较高的成本。

例如US4,647,436A描述了一种管状重整炉，其中反应或催化剂管在底部延伸至炉的外面并在炉的外侧通向收集管线中。相应地，穿过炉壁形成引导穿过装置(lead-through)必须考虑在催化剂管的水平和竖直方向上的由热量引起的移位。为了避免损坏和破裂，所述引导穿过装置的尺寸都相应地很大，从而允许所述排气系统的移位。但是，尤其是在这些点处，可能会发生泄漏，使得空气流入炉内，这造成炉内巨大的热量损失并对所需的反应产生负面影响。

冷/热排气系统示出了第三组排气系统，并且是混合的形式。在这些系统中，排气系统包括内侧绝缘上的导管和内侧上不绝缘的导管。各个催化剂管与非绝缘收集管线连接，这是由于热的产物气体具有相对较热的外壁。在收集管和催化剂管之间的连接是经由Pigtail连接件实现的，该连接件具有小直径。存在已知的排气系统，在该排气系统中平行地布置的催化剂管安设成以行形成组，其中每行被连接至水平的纵向收集管。纵向收集管在中心与内部有衬里的同轴主收集管连接。总体上，该系统设置有两个这样的主收集管，其在一端处接合并通向重整器的一端的主出口管线。Pigtail连接件以及热壁和冷壁收集管均布置在炉外。