[发明专利]用于执行吸热过程的重整炉

说明书

本发明涉及一种用于执行吸热过程的重整炉。该重整炉包括形成有反应管的反应空间、装配有燃烧器的燃烧空间、以及与燃烧空间处于流体连接的烟道气体通道。这些燃烧器被布置在该重整炉的第一端面处并且产生朝向第二端面定向的火焰以燃烧这些反应管。根据本发明，提供的是，该烟道气体通道具有过渡区域和排出区域，其中，该烟道气体通道经由该过渡区域连接至该燃烧空间的第二端面，并且与该烟道气体通道的排出区域相比，该烟道气体通道的过渡区域的通道直径减小。该过渡区域因此包括相对于该排出区域的收缩部，其产生该燃烧空间与该烟道气体通道的排出区域之间的液压脱离联接。

发明技术领域

本发明涉及一种用于执行吸热过程的重整炉。本发明进一步涉及根据本发明的重整炉用于由含碳输入材料生产合成气体的用途。

背景技术

用于利用蒸汽催化重整含碳输入材料的重整炉在许多实施例中是已知的。用于催化重整含碳输入材料的重整炉的公知示例是用于重整天然气和蒸汽以生产合成气体、一氧化碳和氢的混合物、以及经常还有不期望的伴随物(例如二氧化碳)的蒸汽重整器。这种重整过程吸热并缓慢地进行，并且因此利用蒸汽转化含碳输入材料需要外部燃烧源来用于加热重整炉的填充有催化剂的反应管。

在大型工业规模工厂的情况下，已经建立了采用具有竖直反应管的基本上箱形炉的配置。这些反应管的总和的内部形成重整炉的反应空间。这些反应管被布置成一排或平行的多排。

每个反应管排典型地通过两个燃烧器排来燃烧，其中一个反应管排居中地布置在平行于这些反应管排延伸的两个燃烧器排之间，以确保反应管的均匀燃烧。邻近壁的燃烧器排与非邻近壁的燃烧器排不同。对于邻近壁的燃烧器排，燃烧器被布置在重整炉的壁与反应管排之间。对于非邻近壁的燃烧器排，燃烧器被布置在两个反应管排之间。

燃烧器被布置在重整炉的所谓的燃烧空间内部。反应气体供应到反应管以及从反应管排出产物气体必然是在燃烧空间外部实现的，并且这些反应管的壁因此限定了反应空间与燃烧空间之间的空间间隔。

燃烧器排中的燃烧器经由进料导管被供应以空气和燃烧气体，并且在最常见的设计中被布置在重整炉的顶板或底板中，其中，燃烧器的火焰对应地竖直向下朝向重整炉底板定向或竖直向上朝向重整炉顶板定向。燃烧器的其他布置(例如在重整炉的侧壁处以用于侧向燃烧、或用于对角线燃烧的阶梯状布置)同样是已知的，但是采用得没有那么常见。

离开反应管的产物气体组合在燃烧空间外部的收集器导管中并被排出。气体离开温度为800℃至900℃或更高。在重整炉的燃烧空间中的温度为1000℃至1200℃或更高。因此，重整炉的壁内衬有耐火保护涂层。

由燃烧器产生的烟道气体的排出采用与重整炉的燃烧空间处于流体连接的所谓的烟道气体隧道。这些烟道气体隧道被布置在燃烧空间内部，或者在燃烧空间外部、在空间上与之分开。取决于重整炉的尺寸，所述炉具有一个或多个烟道气体隧道。烟道气体隧道相对于反应管竖直地布置，并且相对于重整炉的顶板和底板基本上水平地布置，并且还平行于燃烧器排。

例如在EP 3 153 465 A1中描述了被配置为用于生产合成气体的蒸汽重整器的典型重整炉。这里，这些烟道气体通道被布置在燃烧空间下方和外部并且在空间上与燃烧空间分开，并且展现出沿燃烧器废气的流动方向变宽的楔形纵向轮廓。由于这些烟道气体隧道仅一侧开放以用于燃烧器废气的排出，所以这种配置导致了废气量在废气通道的长度上累积地增加。此外，在烟道气体通道与燃烧空间之间的开口可以展现出沿流动方向变窄、在整个通道长度上不间断的楔形轮廓，以促进沿烟道气体通道开口的方向增加的废气量的排出。这允许烟道气体通道中的均匀流动，即，烟道气体的流速在烟道气体通道中的任何点处是理想恒定的。在烟道气体通道中的均匀流动使燃烧空间中的温度分布改进，并且因此使炉管的加热更均匀。这避免了温度峰值，因此还使得可以控制在利用蒸汽对含碳输入材料的反应中不期望的副产物的量。

这种解决方案的缺点是与楔形烟道气体通道和/或在烟道气体通道与燃烧空间之间的开口的配置相关联的高构造成本和复杂性。