[发明专利]等温变换反应器

说明书

本发明涉及到一种等温变换反应器，包括炉体和设置在炉体内的催化剂框，催化剂框的中部设有变换气收集管，变换气收集管的一端口封闭，另一端口连接界外，变换气收集管的侧壁上间隔设有多个进气孔；催化剂框的壁上设有连通催化剂框内外空间的通孔；催化剂框与变换气收集管之间的空腔内设有多根换热管；其特征在于各换热管分为多个换热管组，各换热管组均包括第一换热管和多根第二换热管；各第二换热管布置在第一换热管的周围；第一换热管的上端口连接原料气输送管道，第二换热管的上端口连通催化剂框与炉体之间的空腔；第一换热管和第二换热管的下端口均连通管帽的内腔，管帽为密闭的腔体结构。

技术领域

本发明涉及到化工设备，尤其涉及一种等温变换反应器。

背景技术

CO变换反应是一个放热反应，反应完全的变换气温度可达450℃左右，但是其反应的能垒(反应活性能)较高，在反应之前需要将反应原料加热到反应温度。现有的原料气加热方法有多种，由于变换炉内的介质成份不同，当水气比过低时，会造成温度迅速上升，当热量撤走不及时就会出现飞温(设备内反应区急剧上升)等现象。设备内温度过高后，还有可能引起甲烷化反应，当这种情况出现时，设备内的温度可达600℃～800℃，此种工况出现时会使催化剂因温度过高失去活性，需要更换催化剂，造成重大经济损失。而且，当设备壁温度过高，也会使设备强度急剧下降，给整个装置的生产带来巨大的安全风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种控温精确的等温变换反应器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该等温变换反应器，包括炉体和设置在炉体内的催化剂框，所述催化剂框的中部设有变换气收集管，所述变换气收集管的一端口封闭，另一端口连接界外，变换气收集管的侧壁上间隔设有多个进气孔；所述催化剂框的壁上设有连通所述催化剂框内外空间的通孔；所述催化剂框与所述变换气收集管之间的空腔内设有多根换热管；

其特征在于各所述换热管分为多个换热管组，各换热管组均包括第一换热管和多根第二换热管；各所述第二换热管布置在所述第一换热管的周围；

所述第一换热管的上端口连接原料气输送管道，所述第二换热管的上端口连通所述催化剂框与所述炉体之间的空腔；

所述第一换热管和所述第二换热管的下端口均连通管帽的内腔，所述管帽为密闭的腔体结构。

优选各所述换热管组中所述第二换热管的数量为3～8根，并在所述第一换热管的周围均匀布置。

更好地，所述第二换热管的数量为6根。

上述各方案中，优选所述第二换热管的管径小于所述第一换热管的管径。第一换热管截面积与第二换热管所有截面之和相等，这样保证不会阻力降增加，多支第二换热管可以有效增加表面面积，增加换热效率。

为使原料气均匀进入各第一换热管，各所述第一换热管的上端口均连接气体分布器，所述气体分布器的入口连接所述炉体上的原料气入口。

为稳固第一换热管和第二换热管的安装结构，各所述换热管组中，相邻的所述第二换热管之间连接有第一连接筋板；所述第一换热管与所述第二换热管之间设有第二连接筋板，各第二连接筋板的两端分别连接所述第一换热管的外壁和对应的第一连接筋板。

优选各所述换热管组中的各所述第一连接筋板沿同一圆周线布置。该设计从催化剂床层的取热更均匀，进一步避免了局部飞温现象。

作为上述各方案的进一步改进，所述原料气入口可以连接有原料气输送管道和氮气输送管道，所述原料气输送管道上设有第一阀门，所述氮气输送管道上设有第二阀门。通过原料气和氮气的切换，可以通过高温氮气给开工初期的催化剂床层进行预热。

较好的，为方便检修，所述变换气收集管可以由多段筒体依次可拆卸连接而成，所述筒体的内侧壁上沿轴向方向依次间隔设有多个脚梯。