一種新型等溫變換反應器的制作方法

本實用新型涉及一種化工單元裝置，具體涉及一種新型的變換反應器，能夠將反應熱帶出反應系統，維持反應系統溫度，有利于放熱反應的進行，加快反應速度。從而能夠減少反應器的數量，并回收反應副熱。該裝置特別適用于煤化工企業生產合成氨，需要將一氧化碳轉換為氫氣的工藝。

背景技術：

氫氣是合成氨的基礎原料，煤化工企業生產合成氨工藝，造氣階段主要生產的是氫氣和一氧化碳，為生產合成氨需要盡可能多的氫氣，而且一氧化碳能夠使合成氨催化劑中毒，并產生甲烷等副產物。于是就產生了一氧化碳變換工藝變換，變換是合成氨企業的關鍵工序之一。

一氧化碳變換是放熱反應，傳統工藝采用絕熱反應器，為防止反應導致變換催化劑超溫并達到一氧化碳的濃度要求，通常需要串聯多個絕熱反應器。為回收反應副熱，變換反應器之間還需加入多個換熱設備。整個系統龐大，且操作困難。

近年來，有技術企業提出了等溫變換的概念，并開發了設備。等溫變換爐，能夠將反應副熱及時帶走，使一氧化碳變換能夠深度反應，使用較少的反應器就能夠滿足一氧化碳濃度需求。而且等溫反應器能夠維持催化劑床層溫度穩定，大大提高催化劑使用壽命。目前等溫變換工藝已經發展成熟，而等溫反應器設備卻普遍存在容易泄露的問題，主要原因等反應器換熱管數量多，設備停運與運行時溫差大，換熱管熱膨脹量大，換熱管固定位很容易泄露。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種新型等溫變換反應器，可以有效控制等溫變換反應器內部的溫度，解決換熱管熱脹冷縮導致的反應器泄露問題，能夠保證系統長周期運行，大大提高合成氨裝置工藝系統的穩定性。

實現發明的技術方案是，一種新型等溫變換反應器包括殼體，在所述殼體頂部安裝有汽包，進水管與汽包內部連通，殼體內部設有內殼體，內殼體壁設有小孔，內殼體內部裝有催化劑，殼體下部設有集氣管，集氣管表面設有集氣孔；

汽包下部連接多根換熱管，換熱管設在內殼體內。

進一步講，汽包內設置有隔板，將汽包分隔為上空間、下部空間，進水管與下部空間連通，換熱管進口與下部空間連通、出口與上部空間連通。

進一步講，多根所述換熱管在內殼體內均勻設置；

所述的換熱管包括多個呈三角形的第一管路及連接不同第一管路的進口管、出口管，進口管與下部空間連通，出口管與上部空間連通。

進一步講，殼體上還設有人孔。

進一步講，內殼體上還設有催化劑裝料孔、催化劑卸料孔。

本實用新型較其他等溫反應器不同在于，傳統等溫反應器水-蒸汽流程基本上是下部集箱布水，上部汽包集汽，換熱管是在反應器的上部和下部兩端固定，換熱管熱膨脹問題無法克服。本發明創造性的將換熱管固定在同變換反應器的同一端，即汽包的上下部，徹底解決換熱管的膨脹問題，從而解決等溫反應器出現泄漏的最重要原因。本發明在汽包內設置隔板，采用較大直徑的進水管，使檢修人員能進入汽包內，若單根換熱管發生泄露問題，可檢修處理。

為保證換熱管能夠均勻分布，本發明將換熱管設計成扇型或放射狀排布。根據反應的系統要求設置換熱管根數及排布密度。

本實用新型有如下有益效果：

1、本實用新型提供了一種新型的等溫反應器；

2、本新型等溫變換反應器徹底解決換熱管熱脹冷縮導致的反應器泄露問題。

3、本實用新型能夠保證系統長周期運行，大大提高合成氨裝置工藝系統的穩定性。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

圖1為本實用新型示意圖。

圖2為圖1的俯視圖。

圖3換熱管工作示意圖。

圖4為換熱管優選結構示意圖。

如圖中，殼體1、人孔2、催化劑裝料孔3、汽包4、隔板5、換熱管6、內殼體7、集氣管8、催化劑卸料孔9、進水管10。

具體實施方式

如圖1中，一種新型等溫變換反應器包括殼體1，在所述殼體1頂部安裝有汽包4，進水管10與汽包4內部連通，優選的，汽包4內設置有隔板5，將汽包4分隔為上空間、下部空間，進水管10與下部空間連通，換熱管6進口與下部空間連通、出口與上部空間連通，殼體1內部設有內殼體7，內殼體7壁設有小孔，內殼體7內部裝有催化劑，殼體1下部設有集氣管8，集氣管8表面設有集氣孔，換熱管6設在內殼體7內，優選的，多根所述換熱管6在內殼體7內均勻設置；優選的，殼體1上還設有人孔2；

內殼體7上還設有催化劑裝料孔3、催化劑卸料孔9，工作人員可以通過人孔2進入殼體1內。

如圖4中，換熱管6包括多個呈三角形的第一管路及連接不同第一管路的進口管、出口管，進口管與下部空間連通，出口管與上部空間連通。

如圖3中，水通過進水管10進入汽包4下部空間，水經汽包4下部空間通過換熱管6的進口進入換熱管6內部，換熱管6在內殼體7內換熱，換熱管6內變為水蒸汽從換熱管6的出口接入汽包4上部空間，并從汽包4上部空間離開反應器；

內殼體（7）內部裝有催化劑，下部放置瓷球，反應氣體進入筒體1并通過小孔與內筒體7的空隙進入催化劑層反應，然后通過集氣管8出筒體1。

具體實施過程：變換氣從設備工藝管口進入設備殼體1，通過殼體與內殼的間隙，然后穿過內殼體7進入催化劑床層，反應后進入集氣管出反應器。反應過程中，換熱管溫度升高，換熱管非固定端在催化劑床層任意自由膨脹。水可經過外部動力設備加入到汽包，經過汽包下部空間，換熱管換熱變為水蒸汽后進入汽包上部空間。

汽包4內設隔板5與進水管10采用可拆卸密封，隔板外圈焊接在汽包上，內圈與進水管10采用螺栓+壓塊+填料密封。進水管10采用較大管徑，人可從該管爬進汽包，且進水管10可整體抽出汽包。

換熱管6排布密度及插入催化劑床層的深度根據相關模型計算設置。