[实用新型]CO全径向等温变换炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及到化工设备领域，具体指一种CO全径向等温变换炉。

背景技术

目前国内在粉煤气化生成的高浓度CO变换流程设计过程中，变换炉均采用绝热反应器。由于粗合成气中CO含量高，同时变换反应又是强放热过程，因此，变换单元在流程设置上均采用多台绝热炉串联进行CO变换反应，炉间移走反应热。这也造成了传统高浓度CO变换流程复杂、反应器台数多、系统压降大、设备投资高、变换炉温度控制困难，在催化剂硫化和正常运行时容易超温，存在安全隐患；绝热温升抑制了CO反应平衡，造成单台变换炉CO转化率低等一系列问题。

基于绝热变换炉在高浓度CO变换过程中存在的各种问题，近年来国内一些工程公司对全等温变换炉也进行了研究和开发。等温变换炉的工作原理较简单，在等温变换炉内置入换热管道，当炉内发生CO变换反应时，通过锅炉给水副产蒸汽的方式移走反应热，这样就可以保持催化剂床层温度基本恒定。相比绝热变换炉可以省去炉间的热能回收设备，简化了工艺流程，降低了设备投资。等温变换炉工作原理虽然简单，但在工程设计和装置实际运行过程中，等温炉要能够及时移走反应热、炉子的结构要简单、炉子的催化剂更换和检维修要方便快捷、变换气分布要均匀，同时解决好炉内热应力问题也非常关键和重要。

公告号为CN101721956A的中国专利申请了一种《等温低温CO变换反应器》，该等温反应器内用于移走反应热的锅炉水从换热管道顶部进入，产生的蒸汽也是从换热管道顶部以自蒸发的形式移出，这使锅炉水的流动性很差，通过锅炉水移走反应热的能力有限，反应器仍然存在超温的风险。

该等温反应器对自身所产的饱和中压蒸汽进行了过热，在工程化过程中此设计方案很难实施，原因是饱和中压蒸汽的比热很小，在等温反应器内由饱和中压蒸汽变成过热中压蒸汽的过程中，吸收的热量很少，不能有效的移走变换反应热量，肯定会导致等温反应器局部超温，烧坏局部超温处的变换催化剂。

该等温反应器采用全封闭型式，只能在设备制造过程中进行催化剂的装填，催化剂失活后的装卸更换无法实现，另外如果换热管破裂，也无法进行修补和封堵。

该等温反应器内部分为汽室和水室，下部有换热管和倒U形管，结构复杂，制造加工难度大，成本高。

该等温反应器内CO变换反应发生在250℃以上，换热管束所在内部筒体上下部分均与反应器外部筒体焊接连接，在高温下炉内热应力无法释放，会造成内部筒体弯曲变形。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的状况，提出一种CO全径向等温变换炉，它利用循环水连续、快速地移走高浓度CO变换反应过程中的反应热，使反应器能够维持在恒温状态下进行变换反应，同时优化和简化炉体结构型式，为催化剂的快速装卸、更换和设备检维修提供便利，还要解决高温工况下反应器的热应力释放问题。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：该CO全径向等温变换炉，包括：

炉体，封闭容器，炉体的顶部设有反应气入口和检修人孔，炉体的上部侧壁上设有冷却水出口，炉体底部设有冷却水入口；

换热管束，设置在所述炉体内，由多根相互平行的换热管组成；

气体分布器，设置在所述炉体内，进入炉体内的气体经气体分布器均流后进入催化剂床层；

上管板和下管板，连接在所述气体分布器的上、下两端，其上设有多个管孔，各换热管的两端分别插设在上、下管板上对应的管孔内；

气体收集器，用于收集反应后的合成气，纵向设置在所述炉体中部；

其特征在于：

所述炉体包括可拆卸连接在一起的上段、中段和下段，所述炉体的顶部还设有变换气出口；所述气体收集器的下端连接所述下管板，所述上管板上设有连接孔，所述气体收集器的上端穿过该连接孔可拆卸连接出气管；该出气管的另一端穿过所述的变换气出口并外露于所述炉体；

所述上管板的上方连接有环形上封头，所述下管板密封连接所述炉体并位于所述中段和所述下段之间。

较好的，炉体的三段之间均可通过法兰连接，以保证炉体外部的拆卸和内部管束的整体抽出。炉体可以支承支撑？在裙座上立式放置。

为了方便催化剂的装填、更换，所述气体分布器可以由可拆卸连接在一起的多个分段短节组合而成，并且各分段又由两个半圆筒可拆卸连接构成。