[实用新型]一种等温变换炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及化工设备领域，具体涉及一种用于CO转换的等温变换炉。

背景技术

目前，用于粉煤气化生成的高浓度CO变换装置，一般采用等温反应炉，由于粗合成气中CO含量高，且反应过程是强放热过程，因此变换单元一般均采用多台绝热反应炉串联使用，同时移走反应热，这使得整个变换装置流程复杂，反应器台数较多，系统压降大，反应炉温度控制困难，常发生超温现象，存在一定的安全隐患。

另外，目前的等温反应炉采用全封闭式结构，换热管束均与炉体的筒体焊接连接，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比较复杂，而且如果发生换热管破裂，也无法进行修补和封堵。由于换热管采用了焊接连接，在高温下，换热管会产生一定的伸长，由于炉体的限制，换热管会产生较大的内应力，这些内应力无法释放，会造成炉体的变形，形成安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的是为解决现有技术的上述的问题，而提出了一种等温变换炉，具体的技术方案如下：

一种等温变换炉，其包括壳体，该壳体包括筒体，安装在筒体的上端的上筒体封头和安装在筒体的下端的下筒体封头；在上筒体封头安装有变换气进口管和至少两个冷却水出口管，在下筒体封头安装有变换气出口管和与冷却水出口管数量相同的冷却水进口管；在筒体内安装有径向分布筒和集气筒，径向分布筒和集气筒同轴设置，且均沿筒体的轴线方向延伸，集气筒位于径向分布筒的内部；集气筒的上端封闭，下端连通变换气出口管；

在壳体内设有换热管组件，换热管组件与冷却水出口管和冷却水进口管数量相同且一一对应；每一换热管组件包括：一上管板；一上封头，上封头安装在所述上管板上，并连通冷却水出口管；一下管板；一下封头，下封头安装在所述下管板上，并连通冷却水进口管；一换热管组，所述换热管组设置在径向分布筒与集气筒之间的环形空腔内，该换热管组由均匀布置的换热管所组成，换热管的一端安装在上封头上，另一端安装在下封头上；所述换热管组的换热管为折弯管。

本方案中，采用换热管组的传热方式，换热管内外的气体交错流动，进行热量交换，使炉内的温度保持平稳；变换气经变换气进口管进入炉内后，在换热管之间进行多向侧流，整个变换气的流动方向由外向内流动，使气体的分布均匀。换热管连接在上管板和下管板上，在部分换热管发生泄露后，可通过换热管板将泄露的换热管进行封堵，由于所用换热管为折弯管，在高温下，换热管利用自身的折弯会消除由于热胀而带来的内应力，减少换热管对炉体的推力，提高了生产过程中变换炉的安全性，且由于采用多个上管板、下管板、上封头以及下封头，避免采用大型的管板和封头，减少了设备的造价。

进一步，换热管组的换热管围成一个用于放置催化剂的空腔，所述空腔为上、下两端收缩，中间大的空腔。上述设计使催化剂具有一个稳定的堆放空间的同时，还有利于反应的进行，由于换热管环绕在催化剂的周围，能够使催化剂处于一个稳定的温度环境下，在变换气经过催化剂时，能够使反应平稳地进行。

进一步，在所述上封头与冷却水出口管之间安装有金属膨胀节。利用金属膨胀节，可进一步地削减换热管在高温状态下的膨胀量，提高变换炉的安全性。

进一步，冷却水进口管包括进水管体、安装在进水管体下端的进水管帽，在进水管体的侧壁上设置有进水口；冷却水出口管包括出水管体、安装在出水管体上端的出水管帽，在出水管体的侧壁上设置有出水口。上述设计可有效地减少冷却水对炉内部件的冲击，冷却水在进出变换炉时，首先需要转换流动方向，避免对封头和换热管造成直接的冲击，提高变换炉的安全运行时间。

进一步，在冷却水进口管上安装有开工蒸汽管和排污管。

虽然CO变换反应为放热反应，但在其反应需要在一定温度下进行，为了提高反应效率，在合成反应前，首先通过开工蒸汽管将蒸汽通入到换热管内，对合成塔进行升温，在达到设定的温度后，再通入原料气进行反应，同时关闭蒸汽，开通冷却水，进入正常的生产反应状态。排污管用于对换热管内的残留废水进行排空。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面的结合附图和实施范例对本实用新型进一步的说明。