[实用新型]甲烷转化炉

说明书

技术领域

本实用新型属于化工过程设备，具体是涉及一种用于焦炉气或天然气等富含甲烷气成分的原料气中甲烷的蒸汽催化转化炉，转化后的气体可用于合成氨和合成甲醇。

背景技术

转化炉是焦炉气合成氨和合成甲醇等化工装置中的重要设备。来自净化工段的原料气被预热后进入转化炉炉头，氧气经预热后进入燃烧器，在炉头内进行燃烧，燃烧后的气体充分混合后，进入转化炉炉体中盛装的转化催化剂中进行转化反应，经过转化反应的转化气排出转化炉，去合成氨或甲醇，此时的转化气中CH₄含量小于0.5％。

现在普遍使用的转化炉结构是：预热的原料气由转化炉顶部导入炉体中，预热的富氧或纯氧由氧气入口进入非金属燃烧器，经非金属燃烧器上的分配孔进入炉体内，与原料气进行燃烧反应，然后进入催化剂床层进行转化反应，最后转化气由转化气出口排出炉外。

在实际使用过程中，发现上述转化炉结构存在以下缺陷：

1.如果转化炉筑炉质量不好或由于操作原因造成非金属燃烧器产生裂缝，原料气长期在裂缝附近燃烧，转化炉耐热衬里长时间处于高温环境，容易造成耐热衬里失效，发生转化炉烧穿事故。

2.由于转化炉内的燃烧部位与催化剂床层之间的距离较小，燃烧火焰有烧灼催化剂的现象，造成催化剂的使用寿命较短。

3.转化炉催化剂床层下的拱顶砖砌体拱顶角太小，导致在使用一段时间后，拱顶砖砌体出现受压开裂现象，必须重新更换新砖。

4.转化炉下部转化气出口直径偏小，转化气气流速度过快，容易冲刷浇注料内衬，将颗粒带入到与之相连的废热锅炉中。

5.转化炉催化剂床层的上层温度计口在操作不正常的情况下，容易发生烧穿温度计套管的现象，将热电偶喷出，发生爆炸性事故。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种新型的用于天然气或焦炉气的甲烷转化炉，以克服原有转化炉的缺点，提高转化炉的使用安全性和使用寿命。

本实用新型的甲烷转化炉由壳体和耐热衬里组成，催化剂床层装填在炉内拱顶砖砌体的上方，在催化剂床层的上方铺设有七孔格子砖。炉体上方设置有原料气入口，转化气出口设置在炉内拱顶砖砌体的下方。燃烧器由金属材料制作，安装在炉体顶部的中间位置。

其中，本实用新型甲烷转化炉的拱顶砖砌体拱顶角采用90°拱顶结构，并在转化气出口内增设不锈钢衬筒。

本实用新型还将催化剂床层处设置的上层热电偶温度计设计成双套管凸台结构。

与传统转化炉相比，本实用新型的甲烷转化炉具有以下优点：

1.转化炉采用金属材料制作燃烧器，并将金属燃烧器设置在转化炉顶部的中间位置，直接把燃烧用氧气喷入原料气中，火焰不与转化炉内衬接触，不会烧坏炉内衬。

2.在催化剂床层上方铺设七孔格子砖，改善了流体的分布状况，避免了火焰直接接触催化剂床层，提高了催化剂的使用寿命。

3.催化剂床层下方拱顶砖砌体的拱顶角采用90°拱顶结构，大大改善了整个拱顶的受力状况，延长了拱顶砖的使用寿命，减少了转化炉的维修工作量。

4.扩大了转化气出口直径，控制转化气体的流速小于15m/s，并在没有扩大直径的转化气出口部分增设Cr25Ni20不锈钢衬筒，解决了转化气气流冲刷衬里的问题。

5.催化剂床层上层热电偶温度计口采用Incoloy800材质的双套管凸台结构，解决了温度计套管烧穿、热电偶喷出的问题，即使转化炉超温，温度计套管烧穿，也不会发生热电偶喷出现象，提高了转化炉操作的安全性。

本实用新型的甲烷转化炉具有使用安全可靠、可使用寿命长、维修操作方便的特点，保证了转化炉的长周期运转，提高了原料气制合成氨、合成甲醇的经济效益。

附图说明

图1是本实用新型甲烷转化炉的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的甲烷转化炉结构如图1所示，由壳体2和安装在壳体2内的耐热衬里4组成。

在炉体下部设置有带有90°拱顶角的拱顶砖砌体6，催化剂床层5装填在拱顶砖砌体6的上方，并在催化剂床层5的上方铺设七孔格子砖3。在催化剂床层5处设置有热电偶温度计9，其中的上层热电偶温度计9采用双套管凸台结构。

炉体的上方设置有原料气入口10，炉内拱顶砖砌体6下方设置有转化气出口7，转化气出口7内增设有不锈钢衬筒8。

燃烧器1采用金属材料制作，安装在炉体顶部的中间位置。