本实用新型涉及能量利用领域中一种甲醇制氢装置，特别涉及一种使用高效螺旋管换热器的甲醇制氢装置。
背景技术：
在甲醇制氢装置中，甲醇水蒸汽转化重整系统主要包括原料预热升温、原料汽化过热、原料反应重整、混合气冷却等。在整个反应系统中，原料液需要加热升温，转化混合气需要冷却降温，所以将混合气的热能重新回收用于原料液的预热升温是整个甲醇制氢节约能源的关键。传统甲醇制氢装置中，换热器、汽化过热器和水冷器中的均使用管板式换热器，而管板式换热器的传热效率较低，为满足温度的改变需求，必须增加管板式换热器的换热面积，从而导致整套甲醇制氢装置的体积庞大，考虑到运输限制，客户一般考虑选择现场安装，装置的建设成本较高；同时，管板式换热器中容易造成悬浮颗粒的沉积，导致悬浮颗粒在换热器中结垢，堵塞换热器。
技术实现要素：
针对现有甲醇制氢装置中存在的缺陷和现实需要，本实用新型提供一种使用高效螺旋管换热器的甲醇制氢装置。
为了实现上述目的，本实用新型所采取的措施：
一种使用高效螺旋管换热器的甲醇制氢装置，包括反应器、汽化过热器、水冷器和底端连接有原料液进口的换热器，换热器的顶端与汽化过热器的底端相连通，汽化过热器的顶端通过原料通道与反应器的顶端相连，换热器的两侧分别与反应器的底端和水冷器相连通，上下两端依次设置有冷却水出口和冷却水进口的水冷器上设置有转化气出口，与热载体进口相连的汽化过热器通过热载体通道与连接热载体出口的反应器相连通，反应器采用管板式换热器，换热器、汽化过热器和水冷器均采用高效螺旋管换热器；
所述高效螺旋管换热器中换热管的管内壁为波浪状环绕的凹凸相间的螺旋通道结构；
所述高效螺旋管换热器为304或316奥氏体不锈钢材质。
本实用新型的有益效果：螺旋管换热器传热效率高，原料液可由20℃预热到160℃，混合气可由280℃冷凝到140℃，比传统管板式换热器的传热系数提高2～4倍，传热效率提高15％；螺旋管换热器所需换热面积小，且换热器内部换热管的表面积较大，单位体积的传热面积为传统列管换热器的3倍，因此产量在300Nm3/h以下的甲醇制氢装置可集中撬装在一起，缩少了整套装置的占地空间，方便了设备的整体运输，满足了用户对小型制氢装置现场免安装的要求；流体在螺旋管式换热器中的流速较高，且螺旋流道中的离心力较大，流体中的悬浮颗粒不易沉积、结垢、堵塞；采用304或316奥氏体不锈钢材质的高效螺旋管换热器，避免了甲醇制氢反应中产生的甲酸和碳酸对换热器的腐蚀。
附图说明
图1本实用新型的工艺流程图。
图中，1、反应器；2、汽化过热器；3、换热器；4、水冷器；5、热载体进口；6、热载体出口；7、原料液进口；8、冷却水进口；9、冷却水出口；10、转化气出口。
具体实施方式
为克服现有甲醇制氢装置中存在的缺陷，满足现实需要，设计一种使用高效螺旋管换热器的甲醇制氢装置(如图1)，包括反应器1、汽化过热器2、水冷器4和底端连接有原料液进口7的换热器3，换热器3的顶端与汽化过热器2的底端相连通，汽化过热器2的顶端通过原料通道与反应器1的顶端相连，换热器3的两侧分别与反应器1的底端和水冷器4相连通，上下两端依次设置有冷却水出口9和冷却水进口8的水冷器4上设置有转化气出口10，与热载体进口5相连的汽化过热器2通过热载体通道与连接热载体出口6的反应器1相连通，反应器1采用管板式换热器，换热器3、汽化过热器2和水冷器4均采用高效螺旋管换热器；所述高效螺旋管换热器中换热管的管内壁为波浪状环绕的凹凸相间的螺旋通道结构；所述高效螺旋管换热器为304或316奥氏体不锈钢材质。
本实用新型的工作原理：甲醇和脱盐水按一定比例混合后从原料液进口7进入换热器3预热，预热的原料送入汽化过热器2过热后进入反应器1，在催化剂床层进行催化裂解和变换反应后产出氢气和二氧化碳，再经换热器3换热、水冷器4冷却后通过转化气出口10排出。根据传热速率方程Q＝K·A·Δtm知，要提高传热速率或强化传热，可以提高总传热系数K，增大传热面积A，或提高传热温差Δtm，从而增大总传热量Q。换热器采用螺旋管式换热器后，冷、热两股流体分别在换热器的管程和壳程中流动，在螺旋流道中的流体由于离心惯性力的作用，在较低雷诺数下即可达到湍流，流体间的传热系数变大，使得换热器总传热系数可达普通列管换热器的2～4倍；且由于流体流动的流道较长和两流体可完全逆流，故可充分回收反应器出口的混合转化气中的预热。水冷器和汽化过热器使用螺旋管换热器后，其总传热系数增加2～4倍，且传热温差Δtm基本不变的时，在保证其总传热量不变的情况下，需要的换热面积最多约为传统换热器的50％～30％。因螺旋管换热器结构紧凑，单位体积的传热面积为传统列管换热器的3倍，故使用的高效螺旋管换热器只占传统列管式换热器体积的20％。
本实用新型的有益效果：螺旋管换热器传热效率高，原料液可由20℃预热到160℃，混合气可由280℃冷凝到140℃，比传统管板式换热器的传热系数提高2～4倍，传热效率提高15％；螺旋管换热器所需换热面积小，且换热器内部换热管的表面积较大，单位体积的传热面积为传统列管换热器的3倍，因此产量在300Nm3/h以下的甲醇制氢装置可集中撬装在一起，缩少了整套装置的占地空间，方便了设备的整体运输，满足了用户对小型制氢装置现场免安装的要求；流体在螺旋管式换热器中的流速较高，且螺旋流道中的离心力较大，流体中的悬浮颗粒不易沉积、结垢、堵塞；采用304或316奥氏体不锈钢材质的高效螺旋管换热器，避免了甲醇制氢反应中产生的甲酸和碳酸对换热器的腐蚀。
本领域内普通的技术人员的简单更改和替换都是本实用新型的保护范围之内。