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    用于測量離開重整管的合成氣的溫度的系統技術方案

    技術編號:38551401 閱讀:24 留言:0更新日期:2023-08-22 20:57
    本發明專利技術涉及一種用于測量蒸汽甲烷重整爐中的至少一個重整管的特定溫度的系統,其中豎直成排布置的管在管出口處產生合成氣,通向縱向歧管的給定排的管包括測量離開管的合成氣的至少一個溫度的器件,該器件沿歧管的長度定位并且包括:管狀的第一部分,在該第一部分上至少一個溫度傳感器在要測量合成氣出口溫度的管的開口處定位在合成氣中;第二部分,該第二部分將第一部分延伸、用于將由傳感器捕獲的數據傳輸到外部直到第三部分,該第三部分包括用于根據捕獲的數據計算溫度的儀器。用于根據捕獲的數據計算溫度的儀器。用于根據捕獲的數據計算溫度的儀器。

    【技術實現步驟摘要】
    【國外來華專利技術】用于測量離開重整管的合成氣的溫度的系統
    [0001]本專利技術涉及通過蒸汽重整生產合成氣體的領域。
    [0002]本專利技術更特別地涉及一種用于測量在蒸汽重整爐中存在的重整管的特定溫度的系統。
    [0003]蒸汽甲烷重整(SMR)爐用于生產氫氣、一氧化碳和合成氣體。用于重整烴原料的反應是吸熱的;這些反應需要大量的熱。
    [0004]通常為平行六面體形狀的構造的重整爐(或重整器)是用陶瓷磚制成的元件生產的;重整爐具有燃燒器形式的熱源,燃燒器通常是對齊的并且通常沿豎直側壁安裝(更廣為人知的是側燃技術)或沿爐頂或爐底水平地安裝(分別為頂燃技術和底燃技術)。催化管豎直地成排設置在爐的燃燒室中;重整反應在這些催化管中進行,催化管的尺寸根據長度、直徑和壁厚確定,以允許反應完成,目標是使過程效率接近熱力學平衡。在給定的爐中,這些管具有統一的尺寸(典型地具有高度為12m,內直徑為10至13cm,壁厚為1至1.8cm的量級)。
    [0005]同一排的重整管在出口處連接到單個歧管管道,該歧管管道回收由這些管產生的合成氣。通常,重整氣體在重整管的底端離開,在下文中稱為“縱向歧管”(也稱為“出口收集器”)的該歧管縱向地放置在這排管下方。縱向歧管自身連接到橫向歧管(也稱為“十字集管”),該橫向歧管回收來自連接到各排管的所有縱向歧管的合成氣,從而收集在重整爐中產生的所有合成氣。
    [0006]在[圖3]所展示的構型中,橫向歧管設置在與縱向歧管相同的水平面中、垂直于縱向歧管;橫向歧管在一端連接到縱向歧管,因此每個縱向歧管具有通向橫向歧管的一端,另一端是封閉的。根據另一種構型,橫向歧管可以在與所述縱向歧管的平面平行的平面中設置在縱向歧管下方,橫向歧管在其中心部分連接到縱向歧管;每個縱向歧管在其端部處封閉,因此縱向歧管的位于橫向歧管的兩側上的兩個部分經由共同的出口通向橫向歧管。
    [0007]在爐中,燃燒器的火焰與重整管的內部之間的熱傳遞在該過程的效率中起主要作用,并且即使SMR爐以確保火焰與管之間盡可能均勻的熱傳遞的方式設計,爐的制造和管的填充差異仍可能導致管之間的溫度分散(或擴散),使得重整過程的效率降低。
    [0008]如果可以估計各個管之間的溫度分散,則可以減少溫度分散;存在針對此問題的有效解決方案,或者通過彼此獨立地作用于燃燒器的功率,或者通過調節供應每個重整管的原料氣體的流速。
    [0009]然而,無論使用何種有效方法,其效率仍取決于是否可獲得可靠準確的溫度。
    [0010]通常,為了獲得這些溫度,在爐的室中在管外部測量重整管的壁的溫度,該溫度被稱為表層溫度。該溫度可以使用例如以下獲得:
    [0011]●
    高溫計,或
    [0012]●
    紅外(IR)相機,例如在3.1μm波長下操作,或
    [0013]●
    通過在管的不同高度處將接觸式熱電偶焊接到管上。
    [0014]但是在惡劣的環境中并且在1200℃的量級的高溫下,在燃燒室中進行這種測量是困難的。
    [0015]也可以測量管內的溫度,但是這種測量難以實現:所安裝的測量系統將改變催化
    劑堆,導致出現優先通道,因此局部處于熱點,此外,在也從頂部向重整管供應氣態原料的頂部加熱爐中實際安裝該系統是棘手的。
    [0016]因此,需要一種可以單獨測量每個重整管的代表性溫度而不需要在重整管內部或在管外部在爐的室中進行測量的器件。
    [0017]專利技術人已經發現,在縱向歧管中在靠近重整管的出口處的合成氣體的行為(特別是該合成氣體不立即與來自相鄰管和/或在縱向歧管中循環的合成氣體混合的事實)使得可以通過在管的出口處測量縱向歧管中的合成氣體的溫度來獲得所述管的特定溫度,而無論管如何。
    [0018]因此,本專利技術的目的是在處于縱向歧管中重整管的開口處的合成氣體中進行代表離開管的合成氣體的溫度的溫度測量。測量可以用于提高合成氣體生產效率而不危及設備的安全。在歧管處獲得的單獨代表離開每個管的合成氣的溫度的這些測量結果可以特別突出管彼此之間的行為差異,因此突出管之間的熱傳遞的不均勻性。
    [0019]為此,本專利技術的第一方面涉及一種用于測量蒸汽甲烷重整爐中存在的至少一個重整管的特定溫度的系統,其中豎直成排設置的重整管在入口處被供應以氣態反應混合物,并在管出口處產生合成氣體,一組縱向管狀歧管設置在垂直于這些排的管的平面中、在所述排下方,以便收集產生的合成氣體,給定排的管通向與這些管相關聯的縱向歧管,所有縱向歧管通向橫向歧管,所有縱向歧管和橫向歧管形成用于收集合成氣體的系統,該系統的特征在于,對于至少一排管,該系統包括:
    [0020]●
    至少一個用于測量在管出口處的至少一個合成氣體溫度的器件;該器件沿與所述排的管相關聯的歧管的長度設置,并且至少包括管狀的第一部分、將第一部分延伸的第二部分以及第三部分,該第一部分沿所述縱向歧管的長度設置,并且設置有至少一個溫度傳感器以便獲取溫度數據,該傳感器在要測量出口合成氣體的溫度的該排的重整管的開口處定位在合成氣體中,該第二部分能夠確保將由傳感器獲取的溫度數據傳輸到縱向歧管的外部并且直到第三部分,該第三部分包括用于根據由器件的第一部分獲取的數據和由器件的第二部分傳輸的數據計算溫度的儀器,
    [0021]●
    用于將溫度傳感器定位在縱向歧管中的器件,該器件確保在管的開口處在合成氣體流與來自通向歧管的其他管的合成氣體混合之前將溫度傳感器定位在該合成氣體流中,
    [0022]●
    密封的出口器件,該密封的出口器件用于測量器件的第二部分、朝向用于收集合成氣體的系統的外部。
    [0023]因此,該測量系統使得可以藉由一組精確地定位在一排中的管的出口處的溫度傳感器來測量所述管的出口處的溫度、或者一排的多個重整管的出口處的溫度。可以對爐中的一排、多排或所有排的管進行配備;在配備的排中,可以控制一個管、多個管或所有管的溫度。因此,可以在所有管或選定的管的出口處獲得所有合成氣體溫度。
    [0024]除了在前面段落中闡述的特征之外,根據本專利技術的第一方面的溫度測量系統可以具有單獨或以任何技術上可能的組合考慮的下面中的一個或多個附加特征。
    [0025]根據一個非限制性的實施例,
    [0026]●
    對于至少一排管,該系統包括一個或多個測量器件,該一個或多個測量器件的第一部分設置有使用專用的定位器件定位在管的開口處的單個溫度傳感器,該溫度傳感器
    測量該管的出口合成氣體的溫度,并且該測量部件的第二部分具有朝向用于收集合成氣體的系統的外部的密封的出口器件,該第二部分將該第一部分延伸并且能夠確保將由傳感器獲取的溫度數據傳輸到儀器,
    [0027]●
    沿縱向歧管的長度設置的測量器件是具有多個傳感器的多點測量器件,該多個傳感器沿測量器件的第一部分設置以便放置在要測量出口合成氣體的溫度的管的開口處,
    [0028]●
    測量重整管的出口處的合成氣體溫度的傳感器沿管的在管通向歧管處的軸線以一定距離定位在歧管中,在從管通向歧管處測量的該距離最大是在管通向歧管處本文檔來自技高網
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    【技術保護點】

    【技術特征摘要】
    【國外來華專利技術】1.一種用于測量蒸汽甲烷重整爐中存在的至少一個重整管的特定溫度的系統,其中:

    豎直成排設置的重整管在入口處被供應以氣態反應混合物,并在管出口處產生合成氣體,

    一組縱向管狀歧管設置在垂直于這些排的管的平面中、在所述排下方,以便收集產生的合成氣體,給定排的管通向與這些管相關聯的縱向歧管,所有縱向歧管通向橫向歧管,所有縱向歧管和橫向歧管形成該用于收集合成氣體的系統,其特征在于,對于至少一排管,該系統至少包括:

    用于測量在該管出口處的至少一個合成氣體溫度的器件,該器件沿與所述排的管相關聯的歧管的長度設置,并且該器件至少包括:

    管狀的第一部分,該第一部分沿所述縱向歧管的長度設置,并且設置有至少一個溫度傳感器以便獲取溫度數據,該傳感器在要測量出口合成氣體的溫度的該排的重整管的開口處定位在合成氣體中;

    第二部分,該第二部分將該第一部分延伸、能夠確保將由該傳感器獲取的溫度數據傳輸到該縱向歧管的外部并且直到第三部分;

    第三部分,該第三部分包括用于根據由該器件的第一部分獲取的數據和由該器件的第二部分傳輸的數據計算溫度的儀器;

    用于將該溫度傳感器定位在該縱向歧管中的器件,該器件確保在該管的開口處在合成氣體流與來自通向該歧管的其他管的合成氣體混合之前將該溫度傳感器定位在該合成氣體流中;

    密封的出口器件,該密封的出口器件用于測量器件的第二部分、朝向該用于收集合成氣體的系統的外部。2.如權利要求1所述的測量系統,其中,對于至少一排管,該系統包括一個或多個測量器件,該一個或多個測量器件的第一部分設置有使用專用的定位器件定位在管的開口處的單個溫度傳感器,該溫度傳感器測量該管的出口合成氣體的溫度,并且該測量部件的第二部分具有朝向該用于收集合成氣體的系統的外部的密封的出口器件,該第二部分將該第一部分延伸并且能夠確保將由該傳感器獲取的溫度數據傳輸到該儀器。3.如權利要求1所述的測量系統,其中,沿該縱向歧管的長度設置的該測量器件是具有多個傳感器的多點測量器件,該多個傳感器沿該測量器件的第一部分設置以便放置在要測量出口合成氣體的溫度的這些管的開口處。4.如權利要求1至3之一所述的測量系統,其中,測量重整管的出口處的合成氣體溫度的該傳感器沿該管的在該管通向該歧管處的軸線以一定距離定位在該歧管中,在從該管通向該歧管處測量的該距離最大是在該管通向該歧管處測量的該管的內直徑的兩倍。5.如權利要求4所述的系統,其特征在于,經由多個單獨的緊固器件來確保這些傳感器的定位,這些緊固器件沿溫度測量器件的第一部分分布以確保將該測量器件在其第一部分處整體緊固到該歧管。6.如權利要求5所述的系統,其特征在于,確保整體緊固的這些單獨的緊固器件包括支撐元件和定位件,該測量器件擱置在該支撐元件上,該定位件剛性地連接到該支撐元件并且剛性地連接到該歧管或通向該歧管的重整管的至少一個...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:G
    申請(專利權)人:喬治洛德方法研究和開發液化空氣有限公司
    類型:發明
    國別省市:

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