重整炉的制作方法

1.本发明涉及重整炉，所述重整炉：在圆筒状的侧壁被配置于顶棚壁与底壁之间的炉主体的前述顶棚壁的中央部位，设有朝下燃烧的燃烧器；在前述燃烧器的周围，以从前述顶棚壁垂下的姿势设有对作为原料气体的烃类气体进行水蒸气重整处理的重整反应管；在前述侧壁的上方侧部位，开口有将前述燃烧器的燃烧气体排出的排出部。


背景技术：

2.该重整炉，为了将为天然气、石脑油等烃类气体的原料气体在混合了水蒸气的状态下向重整反应管供给、从而借助水蒸气重整处理、重整反应处理为氢成分较多的重整气体而被使用。
3.作为这样的重整炉的以往例，有构成为炉主体的侧壁露出到外部的形态的结构（例如，参照专利文献1）。
4.顺便说一下，虽然在专利文献1中没有记载，但在以往设置被从炉主体的排出部排出的燃烧气体加热的水蒸气生成用热交换器，进行以下的处理：对该水蒸气生成用热交换器供给纯水而生成水蒸气、或者对该水蒸气生成用热交换器供给原料气体和纯水而生成水蒸气与原料气体的混合气体，从而将燃烧气体的排热回收。
5.现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平5－301701号公报。


技术实现要素：

6.发明要解决的课题在以往的重整炉中，设置水蒸气生成用热交换器，将对从炉主体的排出部排出的燃烧气体的热进行了回收的水蒸气或混合气体供给到重整反应管，从而能够实现为了将重整反应管的内部的催化剂维持为适当的反应温度（例如650℃）所需要的燃烧器的燃烧量的下降。
7.但是，在以往的重整炉中，有因为炉主体的内部的热容易经过成为露出到外部的状态的侧壁被向外部放出，不能充分地实现用来将重整反应管的内部的催化剂维持为适当的反应温度（例如650℃）的燃烧器的燃烧量的下降的不良状况。
8.此外，在以往由于水蒸气生成用热交换器与炉主体另外地设置，所以有难以将水蒸气生成用热交换器和炉主体紧凑地配置的不良状况。
9.本发明是鉴于上述实际情况而做出的，其目的在于提供一种能够在将重整反应管的内部的催化剂维持为适当的反应温度的同时也充分地实现燃烧器的燃烧量的下降、并且能够将蒸气生成用热交换器和炉主体紧凑地配置的重整炉。
10.用来解决课题的手段本发明的重整炉，在圆筒状的侧壁被配置于顶棚壁与底壁之间的炉主体的前述顶
棚壁的中央部位，设有朝下燃烧的燃烧器；在前述燃烧器的周围，以从前述顶棚壁垂下的姿势设有对作为原料气体的烃类气体进行水蒸气重整处理的重整反应管；在前述侧壁的上方侧部位，开口有将前述燃烧器的燃烧气体排出的排出部；其特征结构在于，在前述侧壁的外方侧部位，以配置在前述顶棚壁与前述底壁之间的状态设有圆筒状的外方壁；在前述侧壁与前述外方壁之间的外部空间，配置有生成向前述重整反应管的上部供给的水蒸气或原料气体与水蒸气的混合气体的水蒸气生成用热交换器；在前述外方壁的下方侧部位，设有将从前述排出部经过前述外部空间流动的前述燃烧气体排出的外部排出口。
11.即，在炉主体的侧壁的外方侧部位，以配置在顶棚壁与底壁之间的状态设有圆筒状的外方壁，被从排出部排出的燃烧气体经过侧壁与外方壁之间的外部空间而流动，被从外方壁的下方侧部位的外部排出口向外部排出，所以通过将炉主体的侧壁的外方侧部位用外方壁覆盖、以及燃烧气体经过侧壁与外方壁之间的外部空间流动，能够使抑制由燃烧器的燃烧产生的热向炉主体的外部散逸的绝热性提高，结果，能够在将重整反应管的内部的催化剂维持为适当的反应温度的同时也充分地实现燃烧器的燃烧量的降低。
12.并且，由于将水蒸气生成用热交换器配置在侧壁与外方壁之间的燃烧气体流动的外部空间，所以与将水蒸气生成用热交换器配置在与炉主体另外的部位的情况相比，能够将水蒸气生成用热交换器和炉主体紧凑地配置。
13.总之，根据本发明的重整炉的特征结构，能够在将重整反应管的内部的催化剂维持为适当的反应温度的同时也充分地实现燃烧器的燃烧量的降低，并且能够将水蒸气生成用热交换器和炉主体紧凑地配置。
14.本发明的重整炉的进一步的特征结构在于，前述水蒸气生成用热交换器被构成为沿着前述侧壁的外周将传热用管以螺旋状配置的形态。
15.即，水蒸气生成用热交换器通过使纯水或原料气体和纯水经过沿着炉主体的侧壁的外周以螺旋状配置的传热用管流动，生成水蒸气或原料气体与水蒸气的混合气体。
16.而且，由于沿着炉主体的侧壁的外周以螺旋状配置的传热用管能够充分地增大使纯水或原料气体和纯水流动的路径长度，所以能够一边使纯水或原料气体和纯水流动一边充分地加热，结果，能够适当地生成水蒸气或原料气体与水蒸气的混合气体。
17.总之，根据本发明的重整炉的特征结构，能够适当地生成水蒸气或原料气体与水蒸气的混合气体。
18.本发明的重整炉的进一步的特征结构在于，前述重整反应管被构成为将多个反应管部沿着前述燃烧器的周围隔开间隔排列的形态，所述多个反应管部的各自在底部被封闭且上端侧被支承的外管的内部配置有底部开口且上端侧被支承的内管，并且在前述外管与前述内管之间填充有催化剂。
19.即，由于重整反应管被构成为将多个反应管部沿着燃烧器的周围隔开间隔排列的形态，所以在燃烧器的燃烧气体经过邻接的反应管部之间、反应管部的底部与炉主体的底壁之间流动的同时，能够将多个反应管部用燃烧气体良好地加热。
20.此外，由于多个反应管部的各自被构成为在底部被封闭且上端侧被支承的外管的内部配置有底部开口且上端侧被支承的内管、并且在外管与内管之间填充催化剂的状态，所以能够一边使原料气体和水蒸气经过外管与内管之间而流动，然后，使其经过内管的内部而流动，一边进行水蒸气重整处理。
21.而且，由于催化剂被填充到外管与内管之间，所以能够用以经过邻接的反应管部之间、反应管部的底部与炉主体的底壁之间流动的形态在外管的外周侧流动的燃烧气体将催化剂良好地加热。
22.总之，根据本发明的重整炉的进一步的特征结构，能够用燃烧器的燃烧气体将重整反应管的催化剂良好地加热。
23.本发明的重整炉的进一步的特征结构在于，在前述外部空间中的前述水蒸气生成用热交换器与前述外方壁之间，设有将向前述燃烧器供给的空气预热的空气预热用热交换器。
24.即，由于在外方壁与侧壁之间的外部空间中的水蒸气生成用热交换器与外方壁之间设有将向燃烧器供给的空气预热的空气预热用热交换器，所以通过用燃烧器的燃烧气体将空气预热用热交换器加热，能够将燃烧气体的热回收到炉主体的内部。
25.即，由于通过用燃烧器的燃烧气体将空气预热用热交换器加热，能够使用燃烧用的空气将燃烧气体的热回收到炉主体的内部，所以借助燃烧气体的热回收量的增加，能够实现燃烧器的燃烧量的进一步的降低。
26.总之，根据本发明的重整炉的进一步的特征结构，能够实现燃烧器的燃烧量的进一步的降低。
27.本发明的重整炉的进一步的特征结构在于，前述空气预热用热交换器被构成为使空气在圆筒状的内壁与圆筒状的外壁之间流动的圆筒状；在前述空气预热用热交换器的下方侧部位，设有空气导入部；将前述空气预热用热交换器的上方侧部位与前述燃烧器连接的多个空气供给管在沿着前述燃烧器的周围以放射状配置的状态下设在前述顶棚壁的内部。
28.即，由于空气预热用热交换器被构成为使空气在圆筒状的内壁与圆筒状的外壁之间流动的圆筒状，所以该空气预热用热交换器作为将外方壁的内表面覆盖的绝热体发挥功能，能够使抑制由燃烧器的燃烧产生的热散逸到炉主体的外部的绝热性进一步提高。
29.此外，由于从设在空气预热用热交换器的下方侧部位的空气导入部导入的空气经过将空气预热用热交换器的上方侧部位与燃烧器连接的多个空气供给管流动到燃烧器，而且多个空气供给管在沿着燃烧器的周围以放射状配置的状态下设在顶棚壁的内部，所以能够在利用顶棚壁作为绝热体的同时，抑制经过空气供给管流动的空气的冷却，所以能够将由空气预热用热交换器加热的空气在抑制温度的下降的同时向燃烧器适当地供给。
30.总之，根据本发明的重整炉的进一步的特征结构，能够使抑制由燃烧器的燃烧产生的热散逸到炉主体的外部的绝热性进一步提高，并且，能够将由空气预热用热交换器加热的空气在抑制温度的下降的同时向燃烧器适当地供给。
附图说明
31.图1是表示重整炉的纵剖正视图。
32.图2是表示重整炉中的空气供给管的配置结构的俯视图。
33.图3是表示反应管的部分省略纵剖正视图。
具体实施方式
34.〔实施方式〕以下，基于附图说明本发明的实施方式。
35.（重整装置的整体结构）如图1所示，重整炉是将为天然气、石脑油等烃类气体的原料气体g借助水蒸气重整处理重整为氢成分较多的重整气体k的装置，设有具备重整反应管1及将该重整反应管1加热的燃烧器b的炉主体h。
36.炉主体h被构成为具备顶棚壁2u、底壁2d、以及配置在顶棚壁2u与底壁2d之间的圆筒状的侧壁2s的形态。
37.而且，在炉主体h的顶棚壁2u的中央部位，以朝下燃烧的形态设有燃烧器b，在侧壁2s的上方侧部位，开口有将燃烧器b的燃烧气体排出的排出部2e。
38.构成重整反应管1的多个反应管部a以从炉主体h的顶棚壁2u垂下的姿势设在燃烧器b的周围。
39.即，如图1及图2所示，重整反应管1被构成为将以从炉主体h的顶棚壁2u垂下的姿势设置的多个反应管部a沿着燃烧器b的周围隔开间隔排列的形态。
40.另外，在本实施方式中，例示作为多个反应管部a设置4个反应管部a的情况，但也可以以设置3个或5个以上的反应管部a的形态实施。
41.此外，如图1所示，圆筒状的外方壁2g以配置在顶棚壁2u与底壁2d之间的状态设在炉主体h的侧壁2s的外方侧部位。
42.而且，在侧壁2s与外方壁2g之间的外部空间f，配置有生成向重整反应管的上部供给的水蒸气的水蒸气生成用热交换器j，此外，在外方壁2g的下方侧部位，设有将从排出部2e经由外部空间f流动的燃烧气体排出的外部排出口2z。
43.进而，如图1所示，在外部空间f中的水蒸气生成用热交换器j与外方壁2g之间，设有将向燃烧器b供给的空气预热的空气预热用热交换器n。
44.（反应管部的详细情况）反应管部a如图3所示，具备底部被封闭的外管3和配置在该外管3的内部的内管4，内管4被形成为将底部开口的状态，在外管3与内管4之间，以形成填充部的状态配置有粒状的催化剂s。
45.外管3的上端侧部分在将炉主体h的顶棚壁2u贯通的状态下被支承于该顶棚壁2u，内管4的上端侧部分在将外管3的管上壁3u贯通的状态下被支承于该管上壁3u。
46.另外，在外管3与内管4之间，以被支承于内管4的下端部的状态设有承接支承催化剂s的多孔体t。
47.在外管3的从顶棚壁2u向上方突出的部分，连接着将原料气体g导入的原料气体管5，在内管4的从外管3的管上壁3u突出的部分，连接着导引重整气体k的重整气体导引管6。
48.另外，虽然图示省略，但原料气体管5以朝向多个（4个）反应管部a各自的外管3分支的状态设置。
49.同样，重整气体导引管6以朝向多个（4个）反应管部a各自的内管4分支的状态设置。
50.顺便说一下，对于原料气体管5，如后述那样，供给由水蒸气生成用热交换器j生成
的水蒸气，成为经由原料气体管5将原料气体g与水蒸气以混合的状态向外管3供给。
51.反应管部a通过被燃烧器b加热到重整反应用的目标温度，外管3被加热到高温（例如，平均温度为800℃左右），随之，催化剂s、内管4被加热到比外管3低的温度（例如，平均温度为650℃左右）。
52.而且，构成为，被从原料气体管5导入的混合有水蒸气的原料气体g经过外管3与内管4之间的催化剂s的填充部朝向下方流动，从而借助水蒸气重整处理被重整为氢成分较多的重整气体k，重整气体k经过内管4的内部流动到上方后，经过重整气体导引管6被排出。
53.另外，经过重整气体导引管6被排出的重整气体k虽然详细的说明省略，但被输送到co转换器，在将重整气体k中包含的一氧化碳用co转换器转换处理为二氧化碳后，例如被向压力变动吸附装置（psa）供给，生成为氢成分较高的制品气体。
54.（水蒸气生成用热交换器的详细情况）水蒸气生成用热交换器j如图1所示，被构成为将传热用管7沿着炉主体h的侧壁2s的外周以螺旋状配置的形态。
55.即，在传热用管7的下端部，形成有被供给纯水w的纯水导入管部7a，在传热用管7的上端部，形成有将水蒸气向原料气体管5供给的水蒸气排出管部7b。
56.因而，水蒸气生成用热交换器j构成为，使被供给到纯水导入管部7a的纯水w经过被传热用管7加热的传热用管7的内部而流动，从而生成水蒸气，所述传热用管7被在外部空间f流动的燃烧气体加热，而且水蒸气生成用热交换器j构成为，将所生成的水蒸气由水蒸气排出管部7b向原料气体管5供给。
57.（空气预热用热交换器的详细情况）空气预热用热交换器n如图1及图2所示，被构成为使空气在圆筒状的内壁8n与圆筒状的外壁8g之间流动的圆筒状。
58.而且，在空气预热用热交换器n的下方侧部位设有空气导入部8d。
59.将空气预热用热交换器n的上方侧部位与燃烧器b连接的多个空气供给管9在沿着燃烧器的周围以放射状配置的状态下设在炉主体h的顶棚壁2u的内部。
60.因而，空气预热用热交换器n构成为，使被供给到空气导入部8d的燃烧用空气r经过被在外部空间f流动的燃烧气体加热的内壁8n与外壁8g之间流动，从而加热为高温状态，而且构成为，将被加热为高温的空气经由空气供给管9向燃烧器b供给。
61.顺便说一下，燃烧器b的详细的结构省略，但在燃烧器b，除了连接空气供给管9以外，还连接供给燃料气体m的燃料气体管10，构成为，借助经由空气供给管9供给的燃烧用空气使由燃料气体管10供给的燃料气体m燃烧。
62.〔其他实施方式〕接着，列举其他实施方式。
63.（1）在上述实施方式中，例示了重整反应管1被构成为将多个反应管部a沿着燃烧器b的周围隔开间隔排列的状态的情况，但作为重整反应管1，可以构成为将催化剂s填充到把燃烧器b的周围覆盖的双重管状的管体的内部的形态等，重整反应管1的具体结构能够进行各种变更。
64.（2）在上述实施方式中，例示了作为水蒸气生成用热交换器j供给纯水w而生成水蒸气的情况，但也可以作为水蒸气生成用热交换器j，以供给原料气体g和纯水w而生成原料
气体g与水蒸气的混合气体的形态实施。
65.（3）在上述实施方式中，例示了作为水蒸气生成用热交换器j构成为沿着炉主体h的侧壁2s的外周以螺旋状配置传热用管7的形态的情况，但作为水蒸气生成用热交换器j，例如构成为翅管（fin
‑
tube）式热交换器等，可以构成为各种形态。
66.另外，在上述实施方式（包括其他实施方式，以下相同）中公开的结构只要不发生矛盾，就能够与在别的实施方式中公开的结构组合而应用，此外，在本说明书中公开的实施方式是例示，本发明的实施方式并不限定于此，能够在不脱离本发明的目的的范围内适当改变。
67.附图标记说明1
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重整反应管2d
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底壁2e
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排出部2g
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外方壁2s
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侧壁2u
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顶棚壁2z
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外部排出口3
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外管4
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内管7
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传热用管8d
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空气导入部8n
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内壁8g
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外壁9
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空气供给管a
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反应管部b
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燃烧器j
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水蒸气生成用热交换器n
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空气预热用热交换器s
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催化剂。