一种石油醚制氢装置的制作方法

本实用新型属于制氢设备技术领域，尤其是涉及一种石油醚制氢装置。

背景技术：

制氢转化炉是制氢装置的核心设备，决定了整个制氢装置的性能，其投资占总投资的20％～25％，其能耗占装置总能耗的30％～40％。目前，制氢转化炉主要有顶烧型，顶烧型制氢转化炉燃烧器在炉顶，火焰向下燃烧，转化炉管采用立管，双面辐射，原料气通过炉顶进口管系进入转化炉管被加热，并发生转化反应，形成的富氢高温转化气经过炉底出口管系进入蒸汽废锅产生蒸汽和进行其它换热、变换流程。顶烧型转化炉燃烧器火焰方向平行转化管，燃烧区温度场与转化反应所需温度场匹配度较好，操作弹性大，但该型转化炉存在以下缺点：顶烧炉的热量集中在转化炉的顶部，造成炉管受热不均，炉管顶部长时间处于高温状态，很容易造成炉管的损坏，因此，对于顶烧炉炉管受热不均容易损坏，已成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

技术实现要素：

本实用新型提供一种解决现有顶烧炉炉管受热不均容易损坏问题的石油醚制氢装置。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种石油醚制氢装置，包括由若干根炉管平行排列而构成的圆柱形炉管束，所述炉管束装配于转化炉内，于所述炉管束的两端分别固设有从动齿轮，各所述从动齿轮具有与各炉管相对应端连通的中空腔体，于两所述从动齿轮上分别连通有进口气集合管和出口气集合管，所述进口气集合管和出口气集合管伸出所述转化炉的对应侧壁并分别与转化炉转动连接，一转轴与所述转化炉转动连接，于所述转轴上同轴装配有两主动齿轮，各所述主动齿轮与相对应的所述从动齿轮相啮合传动，所述转轴与设于所述转化炉外的动力机构传动连接。

作为限定，所述转轴的两端分别通过两轴承座与所述转化炉转动连接，两所述轴承座嵌设在所述转化炉的相对侧壁上。

作为另一种限定，所述中空腔体为喇叭状结构，所述喇叭状结构的小径端与相对应的所述进口气集合管或所述出口气集合管连通。

作为进一步限定，于各所述主动齿轮的两端分别形成有沿其径向向外延伸的限位体，所述限位体延伸出主动齿轮的齿根。

作为进一步限定，所述限位体延伸出所述主动齿轮齿根的高度至少为齿高的1/2。

作为进一步限定，所述动力机构为低速电机，所述低速电机的输出端与所述转轴同轴连接，且低速电机通过支架固定。

本实用新型由于采用了上述的结构，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：本实用新型包括由若干根炉管平行排列而构成的圆柱形炉管束，炉管束装配于转化炉内，在炉管束的两端分别固设有从动齿轮，各从动齿轮具有与各炉管相对应端连通的中空腔体，在两从动齿轮上分别连通有进口气集合管和出口气集合管，进口气集合管和出口气集合管伸出转化炉的对应侧壁并分别与转化炉转动连接，一转轴与转化炉转动连接，在转轴上同轴装配有两主动齿轮，各主动齿轮与相对应的从动齿轮相啮合传动，转轴与设于转化炉外的动力机构传动连接；在需要工作时，首先，安装好所需的各部件，且按照流程逐一连接好各部件，转化炉的烧嘴外接点火装置，燃料气集气管连接燃烧气体管道，进口气集合管连接原料气管道和蒸汽管道，出气口集合管通过管道连接转化器蒸汽发生器，烟道通过管道连接对流段，动力机构和转轴连接并外接电源；其次，启动设备时原料经过系列的反应、预加热、对流段加热与锅炉提供的蒸汽相混合，通过进口气集合管进入各炉管内，同时，燃料气通过燃料气集气管进入转化炉内，并通过烧嘴点燃燃料气，使燃料气在转化炉内燃烧，启动动力机构使其带动转轴和装配在转轴上的主动齿轮转动，主动齿轮带动从动齿轮转动，使其炉管在从动齿轮的转动过程中发生相对运动，使平行装配在两从动齿轮之间的炉管可以在转化炉内均匀受热，并且由于相邻炉管之间的间隔空隙和炉管的阻力，在转动过程中，可以对燃烧气体的流动形成涡流，延长燃烧气体滞留在转化炉内的时间，使热量得到充分利用，减少燃料气的用量，燃烧后的气体通过烟道进入对流段，以达到再次利用；进入炉管内的原料混合气体在炉管内发生系列反应，生成氢气、一氧化碳和二氧化碳，经出口气集合管进入转化气蒸汽发生器发生系列变化，而后进入下一步骤，最后收到高纯度的氢气；综上，本实用新型解决了现有顶烧炉炉管受热不均容易损坏的问题，适用于石油醚制氢装置。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

在附图中：

图1为本实用新型实施例转化炉内部的结构示意图；

图2为本实用新型实施例炉管束与两从动齿轮连接的结构示意图；

图3为图2的轴向结构剖视图；

图4为本实用新型实施例从动齿轮的轴向结构剖视图；

图5为本实用新型实施例主动齿轮与转轴连接的结构示意图。

标注部件：1-转化炉，2-从动齿轮，201-从动齿，3-炉管，4-主动齿轮，401-主动齿，402-限位体，403-啮合槽，5-转轴，6-烟道，7-支架，701-动力机构，8-轴承座，9-进口气集合管，10-烧嘴，11-燃料气集气管，12-出口气集合管。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一种石油醚制氢装置

本实施例公开了一种石油醚制氢装置，如图1-3所示，包括由多根炉管3平行排列而构成的圆柱形炉管束，相邻炉管之间通过焊接连接在一起形成炉管束，炉管束装配于转化炉1内，在炉管束的两端分别焊接有从动齿轮2，每个从动齿轮2具有与每个炉管3相对应端连通的中空腔体，在两个从动齿轮2上分别连通有进口气集合管9和出口气集合管12，进口气集合管9和出口气集合管12伸出转化炉1的对应侧壁并分别与转化炉1转动连接，一转轴5与转化炉1转动连接，在转轴5上同轴装配有两主动齿轮4，每个主动齿轮4与相对应的从动齿轮2相啮合传动，转轴5与设于转化炉1外的动力机构701传动连接；在需要工作时，首先，安装好所需的各部件，且按照流程逐一连接好各部件，转化炉1的烧嘴10外接点火装置，燃料气集气管11与燃烧气体管道通过焊接连接在一起，进口气集合管9与原料气管道和蒸汽管道通过焊接连接在一起，出气口集合管12通过管道焊接连接转化器蒸汽发生器，烟道6通过管道焊接连接对流段，动力机构701可拆卸连接转轴5并外接电源；其中，石油醚制氢操作基本参数：加氢反应器入口温度：350摄氏度；转化炉1入口温度：470-480摄氏度；转化水碳比：3.5-3.8；转化炉1出口温度：800-810摄氏度；psa吸附时间：根据产氢量比天然气焦化干气降低时间；返氢量：>350nm³/h；psa收率：85％-90％。

其次，启动设备时原料采用绝热钴钼加氢和氧化锌脱硫技术，确保原料气中烯烃和硫含量满足转化催化剂的要求，在原料气的预热方案和转化炉1对流段的烟气预热方案，不仅增加了操作的灵活性，又增加了中压蒸汽的产量，通过进口气集合管9进入每个炉管3内，同时，燃料气通过燃料气集气管11进入转化炉1内，并通过烧嘴10点燃燃料气，使燃料气在转化炉1内燃烧，启动低速电机701使其带动转轴5和装配在转轴5上的主动齿轮4一起转动，主动齿轮4带动从动齿轮2转动，使其炉管3在从动齿轮2的转动过程中发生相对运动，使平行装配在两从动齿轮2之间的炉管3可以在转化炉1内均匀受热，并且由于相邻炉管3之间的间隔空隙和炉管3的阻力，在转动过程中，可以对燃烧气体的流动形成涡流，延长燃烧气体滞留在转化炉1内的时间，使热量得到充分利用，减少燃料气的用量，燃烧后的气体通过烟道6进入对流段，以达到再次利用；进入炉管3内的原料混合气体在炉管3内发生系列反应，主要是石油醚中的烷烃与水蒸气混合经过转化炉z417催化剂裂解成ch4，再通过z418催化剂的作用水蒸气与ch4生成co、co2、h2、ch4，经出口气集合管12进入转化气蒸汽发生器发生系列变化，一氧化碳变换部分采用中温变换流程，以降低装置投资，简化制氢流程，缩短开工时间；

采用8-1-4psa净化工艺技术，在0.03mpa.g压力下完成吸附剂再生，具有流程简单、无需动力设备、能耗低的特点；较传统流程多一次均压过程，可更有效地回收产品氢气，提高了产品氢回收率；由于增加了一台顺放气缓冲罐，解决了传统流程在冲洗再生过程中存在的二次污染问题，因而吸附剂再生效果更好；变压吸附工艺过程采用dcs控制系统，具有运转平稳，操作可靠的特点；并且具有事故状态下，能自动或手动由八床、六床、五床操作的功能，因而大大地提高了装置的可靠性；psa程序控制阀选用气动程控阀；采用三合一的产汽流程，简化了余热回收流程，降低了单元投资；

优化换热流程，合理利用余热温位，提高有效能效率。利用转化炉1烟道6气高温位余热预热第二段原料气，利用烟道6气和转化气的高温位余热发生3.5mpa中压蒸汽，然后送至转化炉1对流段进行过热。所产蒸汽一部分作为工艺用汽，剩余蒸汽一部分出装置去焦化炉管注气线，再多余部分通过减温减压送至装置内1.0mp蒸汽管网。利用中变气高温位余热预热锅炉给水，以增加中压蒸汽产量。利用烟道6气低温位余热预热燃烧空气，以降低转化炉的燃料用量。在维持合理传热温差的前提下，降低排烟温度，提高转化炉、原料预热炉的热效率，以降低燃料消耗；

回收工艺冷凝水，减少除盐水量。在中变气冷却过程中，产生大量的冷凝水；水中除含有微量二氧化碳、有机物，金属离子含量很低(0.05-0.06ppm)；这部分酸性水如直接排放，将会污染环境或增加污水处理厂负担；本设计采用了将这部分酸性水通过酸性水汽提塔汽提脱处二氧化碳等杂质后，再经除氧作为锅炉给水的补充水，这样，既保护了环境，又减少了除盐水用量；

转化炉1采用顶部烧嘴供热、对流段横卧于地面的顶烧炉结构；转化炉1选用新型耐火及保温材料，减少散热损失，为节约材料，减少对流室体积，提高传热效率，对流段采用翅片管及新型板式空气预热器；

反应器全部采用热壁结构；转化气蒸汽发生器采用卧式烟道6式结构，有利于降低设备造价，便于安装与检修；管程中心管出口处设调节机构，用以调节转化气出口温度、管程入口处采用冷壁结构，内衬耐高温衬里；采用高效离心分水器，提高分水效率，降低设备投资，最后收到高纯度的氢气；由此本实施例的优势在于：采用上述设置，解决了现有顶烧炉炉管3受热不均容易损坏的问题。

作为本实施例中空腔体一个优选的结构为，如图4所示，中空腔体为喇叭状结构，喇叭状结构的小径端与相对应的进口气集合管9或出口气集合管12连通；由此本实施例的优势在于：采用上述设置，由于气流是在小径端向大径端流动或在大径端向小径端流动，可以避免气体在空腔内形成回旋流，造成气体的滞留。

作为本实施例主动齿轮4一个优选的结构为，如图5所示，在每个主动齿轮4的两端分别形成有沿其径向向外延伸的限位体402，限位体402延伸出主动齿轮4的齿根，限位体402延伸出主动齿轮4齿根的高度至少为齿高的1/2；由此本实施例的优势在于：采用上述设置，可以避免主动齿轮4和从动齿轮2的啮合部位发生移动，造成传动失败。

本实用新型实施例的工作原理如下：

在需要工作时，首先，安装好所需的每个部件，且按照流程逐一连接好各部件，转化炉的烧嘴外接点火装置，燃料气集气管11与燃烧气体管道通过焊接连接在一起，进口气集合管9与原料气管道和蒸汽管道通过焊接连接在一起，出气口集合管12通过管道焊接连接转化器蒸汽发生器，烟道6通过管道焊接连接对流段，动力机构701和转轴5可拆卸连接并外接电源；其次，启动设备时原料经过系列的反应、预加热、对流段加热与锅炉提供的蒸汽相混合，通过进口气集合管9进入各炉管3内，同时，燃料气通过燃料气集气管11进入转化炉1内，并通过烧嘴10点燃燃料气，使燃料气在转化炉1内燃烧，启动动力机构701使其带动转轴5和装配在转轴5上的主动齿轮4一起转动，主动齿轮4带动从动齿轮2转动，使其炉管3在从动齿轮2的转动过程中发生相对运动，使平行装配在两从动齿轮2之间的炉管3可以在转化炉1内均匀受热，并且由于相邻炉管3之间的间隔空隙和炉管3的阻力，在转动过程中，可以对燃烧气体的流动形成涡流，延长燃烧气体滞留在转化炉1内的时间，使热量得到充分利用，减少燃料气的用量，燃烧后的气体通过烟道6进入对流段，以达到再次利用；进入炉管3内的原料混合气体在炉管3内发生系列反应，主要是石油醚中的烷烃与水蒸气混合经过转化炉z417催化剂裂解成ch4，再通过z418催化剂的作用水蒸气与ch4生成co、co2、h2、ch4，最后收到高纯度的氢气。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型权利要求保护的范围之内。