[发明专利]节能型蒸汽转化炉炉管

说明书

技术领域

本发明涉及到制氨或制氢设备中的转化炉炉管，具体为一种节能型蒸汽转化炉炉管。

背景技术

蒸汽转化炉是天然气蒸汽转化制合成气的主体设备。它是使天然气与蒸汽混合物通过转化管转化成富含氢、一氧化碳、二氧化碳的合成气。而蒸汽转化炉炉管既能够用于以天然气为原料的合成氨一段转化炉，也能够用于甲醇装置以及其它烃类蒸汽转化装置的制氢转化炉中；现有技术中，转化管由外部辐射加热，管内装有含镍催化剂，从上部通入的气体在转化管内一边进行吸热，一边进行着化学反应从下部排出；每一根炉管就是一个直接接受火焰加热的转化反应器，由于转化管反应的特殊性，其进气口的温度能达到450℃，出气口的温度能达到850℃，而整个转化炉炉膛的温度更是能够高达1100℃。因此在其生产使用过程中，燃料的消耗和炉管的损耗占到了生产成本的绝大部分。

现有技术中由于采用的是上进气通过催化剂作用后下出气的转化管实现反应，加之实现反应需要很高的温度，因此其始终无法降低从出气口带走而浪费的热量损失，热力效率低；并且也极易导致转化管过热而发生蠕变破裂，降低使用寿命，增加生产成本；而且由于反应导致催化剂使用时内外温度差大，易析炭，催化剂表面被碳覆盖后，导致催化剂失活。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种节能型蒸汽转化炉炉管，能够实现热量的充分利用，降低出气温度，均衡了催化剂温差，减少了对外供热量的需求，节省了加热燃料，高效节能。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明节能型蒸汽转化炉炉管包括管体，以及连接在管体两端用于密封的上法兰和下法兰；管体的上部分别设置有工艺气进口和工艺气出口，管体内部设置有催化剂；工艺气进口高于工艺气出口设置，工艺气出口通过出气管从催化剂中部延伸至管体底部；催化剂的上边界低于工艺气进口且高于工艺气出口，下边界高于出气管的下端口。

优选的，出气管管内壁设置有螺旋折流线或螺旋折流板。

优选的，催化剂的下边界由设置在下法兰内侧的隔热板限定；隔热板与出气管下端口之间呈间隙设置，间隙的宽度小于催化剂单体的直径。

进一步，隔热板的上表面设置有凸环，下表面对应设置有凹槽；凸环顶部撑托催化剂，凸环内部与出气管下端口间隙配合；凹槽与下法兰内侧嵌套配合进行径向固定。

再进一步，隔热板由隔热陶瓷制成。

优选的，管体外侧上部设置有吊耳，吊耳在横截面上分别与工艺进气口和工艺出气口呈垂直布置。

进一步，工艺进气口和工艺出气口在横截面上呈180°布置。

再进一步，工艺进气口通过猪尾管连接进口集合管，工艺出气口通过猪尾管连接出口集合管。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明通过将工艺气进出口都设置在管体上部，然后利用设置在催化剂中部的出气管形成气体在管体内的排出回路，气体从工艺气进口经催化剂催化反应后携带大量的热从出气管中逆流排出，同时将携带的热量经出气管向内层温度较低的催化剂反应区释放，实现对温度的回收利用，出气管同时起到换热器的作用，完成了对余热的转化利用，达到了节约燃料的目的，而且优化了催化剂床层反应温度，降低了工艺气出口温度，间接达到保护炉管的作用，也延长了其使用寿命，降低了生产成本。

进一步的，通过在出气管内设置螺旋折流线或螺旋折流板，能够增大工艺气体与出气管的接触面积和作用时间，强化传热效率，提高余热回收量。

进一步的，通过设置隔热板能够防止热量的二次损失，并保护下法兰，防止下法兰过度受热导致使用寿命和工作可靠性降低，同时能够对催化剂的下边界实现限位，起到催化剂托盘的作用。

进一步的，利用凸环与出气管下端口形成的腔室能够保证工艺气体的聚集回流，并且为隔热板提供了膨胀滑动的空间，确保了气体回流的顺利通畅，避免了催化剂随气体的流失。

进一步的，通过对吊耳以及工艺气进出口的分布配置，以及连接设置，能够对其结构以及连接实现更好的优化配合，方便加工、安装和配合，结构紧凑，维护方便。

附图说明

图1为本发明实例中所述结构的剖视图。

图2为图1的俯视图。

图中：管体1，上法兰2，下法兰3，工艺气进口4，工艺气出口5，催化剂6，出气管7，隔热板8，吊耳9，猪尾管10，进口集合管11，出口集合管12。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。