[发明专利]一种制氢用转化管及转化炉

说明书

本发明属于烃类蒸汽重整制氢技术领域，公开了一种制氢用转化管及包括该转化管的转化炉，该转化管包括管体及管体内的催化剂床层、芯管和预热管组件；管体内部被催化剂床层分隔为上腔和下腔；上腔分别开设有原料入口和转化气出口；芯管贯穿催化剂床层，且芯管的上下两端分别伸入上腔和下腔；芯管的上端与原料入口之间连接所述预热管组件。本发明通过芯管将原料混合气引入下腔下部，再向上运动进入催化剂床层逐步反应，最终进入上腔的转化气温度较高，能对预热管组件内持续进入的原料混合气进行预热，极大地提高了装置的热能利用率。

技术领域

本发明属于烃类蒸汽重整制氢技术领域，具体涉及一种制氢用转化管及转化炉。

背景技术

转化管是在高温、高压的条件下，以天然气、油田气、焦炉气、炼厂尾气或轻油等为原料，借助转化管内镍基催化剂的作用，促使原料与水蒸气在转化管内部进行转化反应制取氢气的装置。

现有技术中的原料气的加热和反应气的冷却降温均在转化管外进行，导致大量换热组件外置且为高温设备，未能有效利用高温物体的辐射传热能力，高温换热组件外置还需要很厚的保温层用于降低热损失，增加了系统占地。整个高温转化系统的投资高，热损失大。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种制氢用转化管及转化炉。

本发明所采用的技术方案为：

一种制氢用转化管，包括管体及管体内的催化剂床层、芯管和预热管组件；管体内部被催化剂床层分隔为上腔和下腔；上腔分别开设有原料入口和转化气出口；芯管贯穿催化剂床层，且芯管的上下两端分别伸入上腔和下腔；芯管的上端与原料入口之间连接所述预热管组件。

作为所述制氢用转化管的进一步可选方案，所述预热管组件为盘管。

作为所述制氢用转化管的进一步可选方案，所述预热管组件呈蛇形。

作为所述制氢用转化管的进一步可选方案，所述预热管组件包括上环管、下环管及位于上环管和下环管之间的至少一个竖管；竖管的上下两端分别与上环管和下环管连通；上环管和下环管分别与原料入口和芯管的上端连通。

作为所述制氢用转化管的进一步可选方案，多个所述竖管间隔均布在上环管和下环管之间。

作为所述制氢用转化管的进一步可选方案，所述芯管为直管。

一种转化炉，包括前述任一项所述的转化管。

作为所述转化炉的进一步可选方案，所述转化炉的炉体内设有多个所述转化管，且排列成至少一排。

作为所述转化炉的进一步可选方案，转化管的上端伸出炉体的顶部，原料入口和转化气出口均位于炉体顶部外。

本发明的有益效果为：

1、本发明通过芯管将原料混合气引入下腔下部，再向上运动进入催化剂床层逐步反应，最终进入上腔的转化气温度较高，能对预热管组件内持续进入的原料混合气进行预热，极大地提高了装置的热能利用率；

2、本发明通过将原料入口和转化气出口设置在炉体的顶部外，使转化炉的结构更紧凑，占地面积更小；

3、原料气与转化气在转化管上腔进行一次热交换，原料气在芯管内与芯管外的转化气进行二次热交换，极大的降低原料气在转化管外甚至转化炉本体外的预加热温度以及预加热传热量；同时降低转化气出转化管的温度以及转化气的降温传热量。由于在转化管内进行热交换可以充分利用辐射传热能量，转化管内换热比管外换热具有更高的总传热系数，在相同传热量下对于相似的传热单元结构能降低传热面积，结构更紧凑。此外，内置换热组件后，外部换热组件的换热面积，设备尺寸可大大缩小，保温需求也更小。因此，能较好的解决现有技术存在的问题。

附图说明