[发明专利]绝热串等温的CO变换兼产过热蒸汽的反应器及煤气变换工艺

说明书

本发明公开了一种绝热串等温的CO变换兼产过热蒸汽的反应器，其包括外壳和隔板封头，隔板封头将外壳分割为径向壳体和轴向壳体；在径向壳体内设置有离心式径向反应段，在轴向壳体内设置有轴向反应段；在轴向壳体内设置有换热筒、安装换热筒内的U形换热管组；该离心式径向反应段具有一连通该换热筒的中心布气管，在中心布气管外套设有外气筒，在中心布气管与外气筒之间布置有移热列管；原料气能够在轴向反应段内生成一次变换气；然后在离心式径向反应段内生成二次变换气。本申请还公开一采用上述反应器的煤气变换工艺。本申请能够实现绝热反应、控温反应、产饱和蒸汽和对蒸汽进行过热等功能，并有利于现场的设备布置简洁、节约管线、节约投资。

技术领域

本发明涉及一种绝热串等温的CO变换兼产过热蒸汽的反应器及煤气变换工艺。

背景技术

由于原料气中存在一定量的COS，在CO变化反应过程中，这些COS会转化为H₂S，不但对设备造成腐蚀，也会造成催化剂的中毒。另外在原料气中不可避免地存在一定量的灰尘和其它有害物质，即使在变换反应前，经过脱毒和净化处理，但由于脱毒和净化处理过程中，温度的限制，实际上，对灰尘和其它有害物质的去除效果有限，其中的灰尘在进入到变换反应器内后，会堵塞触媒的通道上，影响触媒的催化效果。另外现有的设备中，换热所产生的热水进入汽包后，生产相应的蒸汽，这些蒸汽如果需要成为过热蒸汽，需要经过其它加热装置二次加热，增加了设备的布置数量。

发明内容

为解决上述问题，本发明首先提出了一种绝热串等温的CO变换兼产过热蒸汽的反应器，其包括沿竖直方向延伸的外壳，在外壳内设置有隔板封头，该隔板封头将外壳分割为位于上侧的径向壳体和位于下侧的轴向壳体；

在径向壳体内设置有离心式径向反应段，在轴向壳体内设置有轴向反应段；

在轴向壳体的中心部沿轴向设置有一换热筒，在该换热筒具有气流通道；在该换热筒内安装有U形换热管组，该U形换热管组的两端均连通外壳的外部、并分别连通蒸汽进口管和蒸汽出口管，该U形换热管组用于生成过热蒸汽；

该离心式径向反应段具有一中心布气管，该中心布气管向下连通该换热筒，在径向壳体的顶部设置有变换气出口，在轴向壳体上开设有原料气入口；

在中心布气管外套设有外气筒，在中心布气管与外气筒之间布置有沿竖直方向延伸的移热列管，该移热列管的下端连接有冷媒入口管，该冷媒入口管向下贯穿隔板封头和轴向反应段后由外壳的底部伸出并形成为冷媒入口；

外气筒与外壳之间形成一环隙，该环隙连通变换气出口；

该移热列管的上端连接有冷媒出口管，该冷媒出口管向上由外壳的定部伸出并形成为冷媒出口；在中心布气管上开设有布气孔，在外气筒上开设有排气孔，布气孔和排气孔均为通孔，布气孔和排气孔的设置按照现有技术即可；

原料气能够经原料气入口进入到轴向壳体内，并在轴向反应段内进行一次变换，生成一次变换气；一次变换气能够经气流通道进入到换热筒内，然后将中心布气管进入到离心式径向反应段进行二次变换，生成二次变换气，二次变换气由变换气出口排出。

本申请中，为了保证壳体的强度，径向壳体采用14CrMoR材料制作，包括下封头在内的轴向壳体采用14CrMoR+S32168复合材料板制作，其中S32168材料层位于内侧。在轴向壳体内加衬S32168不锈钢材料后，可以提高壳体在高温下的耐腐蚀性能，保证设备的使用寿命。

本申请中，外壳包括直筒、上封头和下封头，其中上封头与直筒可拆卸地连接在一起，并且在上封头与直筒之间垫设有欧米伽密封。将上封头采用可拆卸方式安装在直筒的顶部，可以通过直筒的上端对设备的内部进行安装以及大修。采用欧米伽密封以保证设备在高温高压下的密封性。