一种新型等温变换反应器的制作方法

本实用新型涉及一种化工单元装置，具体涉及一种新型的变换反应器，能够将反应热带出反应系统，维持反应系统温度，有利于放热反应的进行，加快反应速度。从而能够减少反应器的数量，并回收反应副热。该装置特别适用于煤化工企业生产合成氨，需要将一氧化碳转换为氢气的工艺。

背景技术：

氢气是合成氨的基础原料，煤化工企业生产合成氨工艺，造气阶段主要生产的是氢气和一氧化碳，为生产合成氨需要尽可能多的氢气，而且一氧化碳能够使合成氨催化剂中毒，并产生甲烷等副产物。于是就产生了一氧化碳变换工艺变换，变换是合成氨企业的关键工序之一。

一氧化碳变换是放热反应，传统工艺采用绝热反应器，为防止反应导致变换催化剂超温并达到一氧化碳的浓度要求，通常需要串联多个绝热反应器。为回收反应副热，变换反应器之间还需加入多个换热设备。整个系统庞大，且操作困难。

近年来，有技术企业提出了等温变换的概念，并开发了设备。等温变换炉，能够将反应副热及时带走，使一氧化碳变换能够深度反应，使用较少的反应器就能够满足一氧化碳浓度需求。而且等温反应器能够维持催化剂床层温度稳定，大大提高催化剂使用寿命。目前等温变换工艺已经发展成熟，而等温反应器设备却普遍存在容易泄露的问题，主要原因等反应器换热管数量多，设备停运与运行时温差大，换热管热膨胀量大，换热管固定位很容易泄露。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种新型等温变换反应器，可以有效控制等温变换反应器内部的温度，解决换热管热胀冷缩导致的反应器泄露问题，能够保证系统长周期运行，大大提高合成氨装置工艺系统的稳定性。

实现发明的技术方案是，一种新型等温变换反应器包括壳体，在所述壳体顶部安装有汽包，进水管与汽包内部连通，壳体内部设有内壳体，内壳体壁设有小孔，内壳体内部装有催化剂，壳体下部设有集气管，集气管表面设有集气孔；

汽包下部连接多根换热管，换热管设在内壳体内。

进一步讲，汽包内设置有隔板，将汽包分隔为上空间、下部空间，进水管与下部空间连通，换热管进口与下部空间连通、出口与上部空间连通。

进一步讲，多根所述换热管在内壳体内均匀设置；

所述的换热管包括多个呈三角形的第一管路及连接不同第一管路的进口管、出口管，进口管与下部空间连通，出口管与上部空间连通。

进一步讲，壳体上还设有人孔。

进一步讲，内壳体上还设有催化剂装料孔、催化剂卸料孔。

本实用新型较其他等温反应器不同在于，传统等温反应器水-蒸汽流程基本上是下部集箱布水，上部汽包集汽，换热管是在反应器的上部和下部两端固定，换热管热膨胀问题无法克服。本发明创造性的将换热管固定在同变换反应器的同一端，即汽包的上下部，彻底解决换热管的膨胀问题，从而解决等温反应器出现泄漏的最重要原因。本发明在汽包内设置隔板，采用较大直径的进水管，使检修人员能进入汽包内，若单根换热管发生泄露问题，可检修处理。

为保证换热管能够均匀分布，本发明将换热管设计成扇型或放射状排布。根据反应的系统要求设置换热管根数及排布密度。

本实用新型有如下有益效果：

1、本实用新型提供了一种新型的等温反应器；

2、本新型等温变换反应器彻底解决换热管热胀冷缩导致的反应器泄露问题。

3、本实用新型能够保证系统长周期运行，大大提高合成氨装置工艺系统的稳定性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型示意图。

图2为图1的俯视图。

图3换热管工作示意图。

图4为换热管优选结构示意图。

如图中，壳体1、人孔2、催化剂装料孔3、汽包4、隔板5、换热管6、内壳体7、集气管8、催化剂卸料孔9、进水管10。

具体实施方式

如图1中，一种新型等温变换反应器包括壳体1，在所述壳体1顶部安装有汽包4，进水管10与汽包4内部连通，优选的，汽包4内设置有隔板5，将汽包4分隔为上空间、下部空间，进水管10与下部空间连通，换热管6进口与下部空间连通、出口与上部空间连通，壳体1内部设有内壳体7，内壳体7壁设有小孔，内壳体7内部装有催化剂，壳体1下部设有集气管8，集气管8表面设有集气孔，换热管6设在内壳体7内，优选的，多根所述换热管6在内壳体7内均匀设置；优选的，壳体1上还设有人孔2；

内壳体7上还设有催化剂装料孔3、催化剂卸料孔9，工作人员可以通过人孔2进入壳体1内。

如图4中，换热管6包括多个呈三角形的第一管路及连接不同第一管路的进口管、出口管，进口管与下部空间连通，出口管与上部空间连通。

如图3中，水通过进水管10进入汽包4下部空间，水经汽包4下部空间通过换热管6的进口进入换热管6内部，换热管6在内壳体7内换热，换热管6内变为水蒸汽从换热管6的出口接入汽包4上部空间，并从汽包4上部空间离开反应器；

内壳体（7）内部装有催化剂，下部放置瓷球，反应气体进入筒体1并通过小孔与内筒体7的空隙进入催化剂层反应，然后通过集气管8出筒体1。

具体实施过程：变换气从设备工艺管口进入设备壳体1，通过壳体与内壳的间隙，然后穿过内壳体7进入催化剂床层，反应后进入集气管出反应器。反应过程中，换热管温度升高，换热管非固定端在催化剂床层任意自由膨胀。水可经过外部动力设备加入到汽包，经过汽包下部空间，换热管换热变为水蒸汽后进入汽包上部空间。

汽包4内设隔板5与进水管10采用可拆卸密封，隔板外圈焊接在汽包上，内圈与进水管10采用螺栓+压块+填料密封。进水管10采用较大管径，人可从该管爬进汽包，且进水管10可整体抽出汽包。

换热管6排布密度及插入催化剂床层的深度根据相关模型计算设置。