专利名称：换热式一段转化炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种用于以天然气为原料生产合成氨和甲醇的工艺中或用于其它烃类加压蒸气转化制取氢气或氢／氮气的生产中的换热式一段转化炉。
目前在烃类加压蒸汽转化制取氢气或氢／氮气生产中，一般都采用直接火加热的一段转化炉，如美国的顶部烧嘴箱型炉，法国的侧壁烧嘴双室炉、梯台炉等，但这种直接火加热的一段转化炉耗费大量的燃料气，故耗能。人们又进行了更进一步的研究，研制出了新的烃类加压蒸汽转化炉，即换热式一段转化炉，如美国M、W、Kellogg公司的列管一浮头膨胀节式一段转化炉，包括管箱、与管箱连接的含一段转化气入口接管和二段转化气出口接管的承压壳体、置于承压壳体内的浮头、拆流板、转化管束、置于管箱与承压壳体内一端与浮头连通而另一端伸出管箱的一段转化气中心管。不用直接火加热的方式，而是利用二段转化气出口的高温气体返回一段转化炉的管间，提供一段转化所需的热量，从而节省了大量的燃料气，降低了能耗。但此种转化炉在结构设计上只考虑了承压壳体与管束间的热膨胀差而忽略了转化管之间由于温度不同而引起的热膨胀差，故易使转化管和管板焊缝被破坏，同时其转化管束是向上膨胀，在高温下转化管也易产生失稳而弯曲。所以这种转化炉未解决高温热膨胀和高温密封的问题。
鉴于以上原因，本实用新型的目的是为了提供一种能很好地解决高温热膨胀和高温密封的问题，结构简单、高温密封性好、热效率高、安全、使用寿命长的换热式一段转化炉。
本实用新型是在公知的换热式一段转化炉的基础上的改进，其特征是转化管束中的转化管下端有一端与转化管连通而另一端与浮头连通的猪尾管(参见
图1)，众所周知，转化管束中的每根转化管内填装催化剂的量不可能做到完全相等，就必然存在温差，每根转化管的膨胀量也不相等，故采用猪尾管便能很好解决热膨胀的问题，密封好。
上述的转化管束置于承压壳体内，转化管束上端的管板通过联接件与承压壳体连接(参见
图1、图2)，只承受压差而不是操作压力故可采用较薄的管板，密封性好，转化管束固定在承压壳体上，使其在高温下可以自由向下膨胀，从而可更进一步解决转化管束与承压壳体间的热膨胀的问题。
上述的猪尾管可采用膨胀节替代。
上述的转化管束中的转化管数为30～250根，可根据实际生产能力需要而定。
上述的一段转化气中心管出口处有置于管箱内的填料盒密封(参见
图1、图3)，既能起密封作用又能使中心管上段可自由向上膨胀。
上述的承压壳体内在与二段转化气入口处相对应位置上设置了与拆流板连接的防冲均气装置(参见
图1)，使高温气体既不会冲蚀转化管又可以均分布在转化管间，提供转化管内反应所需的热量。
上述的承压壳体内在与二段转化气出口相对应位置上设置了与拆流板连接的防短路装置(参见
图1)，使二段转化气能充分与转化管内原料气进行热交换，使管内气体尽快升到反应温度，提高转化管的利用率，增加设备的使用寿命。
上述的防冲均气装置可采用钢板制成的圆筒，圆筒周壁上有气孔，在圆筒上相对二段转化气入口的位置上的气孔孔径不大于其它各处的气孔孔径(参见
图1、图5、图6)，采用不均匀开孔孔径的方式达到均匀分气的目的。
上述的防短路装置可采用轴截面形状为梯形的梯形筒、梯形筒的大端置于二段转化气入口处(参见
图1、图7、图8)，可再次均匀分气。
上述的承压壳体内侧设置了含耐火层和绝热层的衬里，承压壳体外侧设置了冷却水夹套(参见
图1、图2)，采用不同的耐热材料，不但能降低热损失，又可节省投资，采用冷却水夹套可保证承压壳体的安全。
本实用新型很好地解决了高温热膨胀和高温密封的问题，结构简单、高温密封性好，热效率高，安全，使用寿命长，设备投资少。用本实用新型换热式一段转化炉与相同规模的年产15，000吨合成氨厂所用的直接火加热的箱型炉比较，可节省设备投资50％，占地减少50％，热损失降低50％。
以下结合附图详细说明本实用新型的实施例，但本实用新型的保护范围不仅限于下面的实施例
图1本实用新型结构示意图图2
图1的Ⅰ部放大图图3
图1的A－A剖面图图4
图1的Ⅱ部放大图图5防冲均气装置结构示意图图6图5的B向展开图图7防短路装置结构示意图图8图7的俯视图参考
图1，在管箱1上有接管2，承压壳体3上设置了二段转化气入口接管4、二段转化气出口接管5、拆流板6，浮头7置于承压壳体3内。一段转化气中心管8的一端置于管箱、承压壳体内而与浮头7连通而另一端伸出管箱。含不同耐火材料制成的耐火层9、绝热层10的衬里11是浇注在承压壳体3内侧壁上，冷却水夹套12焊接在承压壳体3的外侧壁上。参考图2、图3，承压壳体3的上部设有支撑环13，列管式转化管束14上端的管板15置于支撑环13上并用联接件－－螺栓16紧固在支撑环13上。转化管束14中的转化管数依需要而定，可为30～250根，在本实施例中，转化管数为30根。转化管的布置可采用同心圆错排式，也可采用三角形布置。每根转化管17的下端与猪尾管18连通，猪尾管18的另一端与浮头7连通。猪尾管18也可采用膨胀节替代。
参考
图1、图4，填料盒密封19中的滑筒20、填料盒21装在中心管8和管箱1间，填料22置于填料盒21内后再用填料压板23紧固。
参考
图1、图5、图6，防冲均气装置24可采用钢板制成的圆筒，圆筒周壁上有气孔，圆筒置于承压壳体3内在与二段转化气入口处相对应位置上且与拆流板6连接。在圆筒上相对二段转化气入口位置的气孔25孔径不大于其它各处的气孔26的孔径。
参考
图1、图7、图8，防短路装置27可采用轴截面形状为梯形的梯形筒，梯形筒置于承压壳体内在与二段转化气出口处相对应位置上且与拆流板6连接，梯形筒的大端置于二段转化气出口处。
参考
图1，具有一定压力的烃类原料气经脱硫后在加热炉内预热到500～600℃，由管箱1上的接管2进入管箱1，均匀地分配到转化管束14中装满催化剂的每根转换管17中，吸收管外高温气的热量，在催化剂的作用下，使烃类进行转化反应。反应后的一段转化气1汇集在浮头7内，再经中心管8流出一段转化炉而流入二段转化炉，进一步对残余甲烷进行转化反应，使二段转化气达到工艺所要求的指标。同时二段转化气的温度升高到850～1000℃经过一段转化气入口进入一段转化炉的壳侧，提供一段转化所需的热量。二段转化气的温度降低至550～700℃，由二段转化气出口接管5流出，进入下游设备。
权利要求1.换热式一段转化炉，包括管箱、与管箱连接的含二段转化气入口接管和二段转化气出口接管的承压壳体、置于承压壳体内的浮头、拆流板、转化管束、置于管箱与承压壳体内一端与浮头连通而另一端伸出管箱的一段转化气中心管，其特征在于所述的转化管束中的转化管下端有一端与转化管连通而另一端与浮头连通的猪尾管。
2.如权利要求1所述的换热式一段转化炉，其特征在于所述的转化管束置于承压壳体内，转化管束上端的管板通过联接件与承压壳体连接。
3.如权利要求2所述的换热式一段转化炉，其特征在于所述的猪尾管也可采用膨胀节。
4.如权利要求1所述的换热式一段转化炉，其特征在于所述的转化管束中的转化管数为30～250根。
5.如权利要求1所述的换热式一段转化炉，其特征在于所述的一段转化气中心管出口处有置于管箱内的填料盒密封。
6.如权利要求1所述的换热式一段转化炉，其特征在于所述的承压壳体内在二段转化气入口处相对应位置上设置了与拆流板连接的防冲均气装置，在承压壳体内在二段转化气出口处相对应位置上设置了与拆流板连接的防短路装置。
7.如权利要求6所述的换热式一段转化炉，其特征在于所述的防冲均气装置可采用钢板制成的圆筒，圆筒的周壁上有气孔，在圆筒上相对二段转化气入口位置上的气孔孔径不大于其它各处的气孔孔径。
8.如权利要求6所述的换热式一段转化炉，其特征在于所述的防短路装置可采用轴截面为梯形的梯形筒，梯形筒的大端置于二段转化气入口处。
9.如权利要求1所述的换热式一段转化炉，其特征在于所述的承压壳体内侧设置了含耐火层和绝热层的衬里，承压壳体外侧设置了冷却水夹套。
专利摘要本实用新型提供了一种用于以天然气为原料生产合成氨和甲醇的工艺中或用于其它烃类加压蒸气转化制取氢气或氢/氮气的生产中的换热式一段转化炉。有管箱、承压壳体、浮头、折流板、转化管束、一段转化气中心管，其特征是转化管束中的转化管下端有一端与转化管连通而另一端与浮头连通的猪尾管。很好地解决了高温热膨胀和高温密封的问题。高温密封性能好，热效率高，安全，使用寿命长，投资少。
文档编号C01B3/00GK2151134SQ9323829
公开日1993年12月29日 申请日期1993年3月10日 优先权日1993年3月10日
发明者刘武烈 申请人:四川蜀华化工新技术开发有限公司