[实用新型]一种CO全径向等温变换炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及到化工设备领域，具体指一种CO全径向等温变换炉。 

背景技术

目前国内在粉煤气化生成的高浓度CO变换流程设计过程中，变换炉均采用绝热反应器。由于粗合成气中CO含量高，同时变换反应又是强放热过程，因此，变换单元在流程设置上均采用多台绝热炉串联进行CO变换反应，炉间移走反应热。这也造成了传统高浓度CO变换流程复杂、反应器台数多、系统压降大、设备投资高、变换炉温度控制困难，在催化剂硫化和正常运行时容易超温，存在安全隐患；绝热温升抑制了CO反应平衡，单台变换炉CO转化率低等一系列问题。 

基于绝热变换炉在高浓度CO变换过程中存在的各种问题，近年来国内一些工程公司对全等温变换炉也进行了研究和开发。等温变换炉的工作原理较简单，在等温变换炉内置入换热管道，当炉内发生CO变换反应时，通过锅炉给水副产蒸汽的方式移走反应热，这样就可以保持催化剂床层温度基本恒定。相比绝热变换炉可以省去炉间的热能回收设备，简化了工艺流程，降低了设备投资。等温变换炉工作原理虽然简单，但在工程设计和装置实际运行过程中，等温炉要能够及时移走反应热、炉子的结构要简单、炉子的催化剂更换和检维修要方便快捷、变换气分布要均匀，同时解决好炉内热应力问题也非常关键和重要。 

公告号为CN101721956A的中国专利申请了一种《等温低温CO变换反应器》，该等温反应器内用于移走反应热的锅炉水从换热管道顶部进入，产生的蒸汽也是从换热管道顶部以自蒸发的形式移出，这使锅炉水的流动性很差，通过锅炉水移走反应热的能力有限，反应器仍然存在超温的风险。 

该等温反应器对自身所产的饱和中压蒸汽进行了过热，在工程化过程中此设计方案很难实施，原因是饱和中压蒸汽的比热很小，在等温反应器内由饱和中压蒸汽变成过热中压蒸汽的过程中，吸收的热量很少，不能有效的移走变换反应热量，肯定会导致等温反应器局部超温，烧坏局部超温处的变换催化剂。 

该等温反应器采用全封闭型式，只能在设备制造过程中进行催化剂的装填，催化剂失活后的装卸更换无法实现，另外如果换热管破裂，也无法进行修补和封堵。 

该等温反应器内部分为汽室和水室，下部有换热管和倒U形管，结构复杂，制造 加工难度大，成本高。 

该等温反应器内CO变换反应发生在250℃以上，换热管束所在内部筒体上下部分均与反应器外部筒体焊接连接，在高温下炉内热应力无法释放，会造成内部筒体弯曲变形。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的状况提供一种CO全径向等温变换炉，在满足高浓度CO变换反应过程中连续、快速地移走反应热，使反应器能够维持在恒温状态下进行变换反应，同时优化和简化设备构造，为催化剂的快速装卸、更换和设备检维修提供便利，还要解决高温工况下反应器的热应力释放问题。 

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：该CO全径向等温变换炉，包括炉体，所述炉体内设有由多根换热管组成的换热管束，所述炉体顶部设有反应气入口和检修人孔，炉体的上部侧壁上设有冷却水出口，炉体底部设有变换气出口和冷却水入口，所述炉体的中心设有气体收集器；其特征在于所述炉体包括可拆卸连接的上部第一段炉体和下部第二段炉体，所述第二段炉体内设有气体分布器，该气体分布器的上、下两端分别连接在上管板和下管板上，所述上管板与所述炉体的内壁间隔有间隙，所述下管板的周缘密封连接所述炉体的内周壁；所述上管板的上方设有上封头，所述下管板的下方设有下封头，所述的换热管束设置在所述的气体分布器内，并且各所述换热管的两端分别固定在所述的上、下管板上并分别连通由上封头和上管板、下封头和下管板构成的空腔；所述气体收集器的上端连接所述的上管板，气体收集器的下端穿过所述的下封头位于下封头和所述炉体底部构成的空腔内；所述上封头上设有冷却水出口，该冷却水出口通过出水管连接所述的冷却水出口，并且所述的出水管包括可拆卸连接在一起的两部分；所述下封头上设有冷却水入口，该冷却水出口通过进水管连接所述的冷却水入口，并且所述的进水管包括可拆卸连接在一起的两部分 

较好的，第一段炉体和第二段炉体之间可以通过法兰连接，炉体可以支撑在裙座上立式放置。 

为了方便催化剂的装填，所述气体分布器可以包括可拆卸连接在一起的多个分段，并且各分段又由两个半圆筒可拆卸连接构成。