一種大型吊籃式密封換熱式一段轉化爐制造技術

本實用新型專利技術公開了一種大型吊籃式密封換熱式一段轉化爐，本實用新型專利技術公開了一種應用于以天然氣為原料的大中型換熱式轉化工藝的換熱式轉化一段爐。有承壓殼體、浮頭、轉化管、中心管等，轉化爐內件與承壓殼體間采用新型的自重型吊籃式密封形式；多中心管設計解決換熱式爐豬尾管徑向應力膨脹；換熱轉化管采用獨特的套管式設計。很好的解決了高溫密封性與轉化管膨脹問題，同時解決了換熱管換熱不均問題。密封結構簡單，熱效率高，換熱均勻，安全。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種轉化爐，具體地說，尤其涉及一種大型換熱式一段轉化爐。
技術介紹
目前國內外以天然氣為原料的合成氨裝置中的一段爐基本采用的箱式轉化爐具有輻射段和對流段及引風系統組成。整個爐的結構復雜而龐大，鋼才耗量多，占地面積大，投資高；反應熱量由數量眾多的外部燒嘴燃燒供熱，熱效率低，有大量的廢氣排放大氣；噸氨耗能高。中國成達公司開發的換熱轉化工藝在國內共有將近15套裝置，但基本上都是應用在4-8萬噸左右的小合成氨裝置，現有的小型換熱式轉化一段爐在大型化裝置上無法應用；在20萬噸以上大中型合成氨裝置上采用該工藝的還沒有，主要是無法解決大型化換熱式爐裝置所帶來的裝置密封、換熱管豬尾管軸、徑向應力及氣體均勻換熱等問題，都是制約換熱式轉化爐及換熱式轉化工藝大型化的主要因數
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種氣密性好、質量可靠的大型吊籃式密封換熱式。為達到上述目的，本技術采取的技術方案如下:一種大型吊籃式密封換熱式一段轉化爐，包括承壓外殼(I)、吊籃(3)、中心管(4)、轉化管(5)和套管￠)，其中所述承壓外殼(I)上部設置有天然氣進口(a)和一段轉化氣出口(b)，所述吊籃(3)位于承壓外殼(I)上部將承壓外殼(I)分隔為兩個腔室，所述中心管(4)、轉化管(5)豎向設置在承壓外殼⑴內，且固定在吊籃⑶上，所述中心管⑷上端穿過吊籃⑶與一段轉化氣出口(b)連通，所述轉化管(5)穿過吊籃(3)與吊籃(3)上部的腔室連通，所述承壓外殼⑴下部設置有二段轉化氣入口(d)，該承壓外殼(I)內位于吊籃(3)下方設置有隔板(10)，所述吊籃(3)與隔板(10)側壁開有二段轉化氣出口(C)，其關鍵在于:所述吊籃(3)外圍密封面與承壓外殼(I)上相對應的承重面之間設置有耐高溫的密封墊(9)，所述轉化管(5)外套有套管(6)，該套管(6)下端與加熱氣體入口(d)連通，所述套管(6)上端穿過隔板(10)與二段轉化氣出口(c)所在腔室連通。換熱式轉化爐內件自重(100多噸)，爐采取吊籃式自重密封獨特結構，只需在內件密封面與承壓外殼間加入一個耐高溫的密封墊就可以解決換熱式轉化爐內部的氣體密封問題。相較國內小型換熱式轉化爐多采用螺栓加墊子或焊接密封，隨著生產時間的加長及生產負荷的調整，會出現螺栓松動或焊縫斷裂等情況造成轉化爐內漏，結構簡單、維修成本低。同時換熱式轉化爐內件換熱管采用套管式換熱。傳統的換熱式轉化爐多采用折流板的形式進行換熱，由于每層折流板間溫差大，經常會形成換熱管換熱不均勻，使得換熱管在每層折流板間的膨脹程度不一樣，經常造成豬尾管斷裂。本技術取消了傳統的折流板設計，在每根換熱管(5)外套用一個套管￠)，高溫的二段轉化氣直接進入套管(6)與換熱管(5)內氣體換熱，減少了熱量的流失，每根換熱管在套管內的溫降程度相同，軸向膨脹均勻，同時套管又進一步減小了換熱管的徑向位移。上述吊籃(3)呈圓形，該吊籃(3)上設置有不少于24根中心管(4)。本技術采用多中心管(4)設計；在傳統的方箱式換熱爐及小型換熱式轉化爐多采用單中心管設計，經常會出現豬尾管斷裂的情況，主要是由于在換熱轉化管升溫或溫度急劇改變過程中換熱轉化管不光有上下膨脹的軸向變形，還具有左右移動的徑向位移，使得豬尾管不能及時的伸縮，多造成轉化管接頭與豬尾管連接焊縫斷裂。本技術的換熱式爐共有204根轉化管(5)，采用傳統的單中心管設計顯然不能達到需求，采用24根中心管(4)，中心管(4)與下方的浮頭(8)連接；在中心管周邊均勻分布了 6根換熱管(5)，換熱管下方用豬尾管(7)與浮頭(8);由于采用了多中心管連接浮頭，使得下方的浮頭軸、徑向變形達到最小，這樣就大大縮短了豬尾管的長度，減小了豬尾管的因為換熱管徑向位移造成豬尾管斷裂的可能性。本技術的有益效果是:克服了大型化換熱式爐裝置所帶來的裝置密封、換熱管豬尾管軸、徑向應力及氣體換熱不均勻等問題，提高了氣密性及整個設備運行的可靠性。附圖說明圖1為本技術的結構示意圖；圖2為圖1中A處放大圖；圖3為中心管和轉化管在吊籃上的分布圖；圖4為圖1中B處放大圖。具體實施方式以下結合附圖和實施例對本技術作進一步說明:如圖1、圖2、圖3和圖4所示:一種大型吊籃式密封換熱式一段轉化爐，由承壓外殼1、吊籃3、中心管4、轉化管5、套管管6、豬尾管7和浮頭8等組成，其中所述承壓外殼I上部設置有天然氣進口 a和一段轉化氣出口 b，所述吊籃3位于承壓外殼I上部將承壓外殼I分隔為兩個腔室，所述中心管4、轉化管5豎向設置在承壓外殼I內，且固定在吊籃3上，所述中心管4上端穿過吊籃3與一段轉化氣出口 b連通，所述轉化管5穿過吊籃3與吊籃3上部的腔室連通，所述承壓外殼I下部設置有二段轉化入口 d，轉化管5下端連接有豬尾管7，所述中心管4和豬尾管7都深入到浮頭8內。該承壓外殼I內位于吊籃3下方設置有隔板10，所述吊籃3與隔板10側壁開有二段轉化氣出口 C，所述吊籃3外圍密封面與承壓外殼I上相對應的承重面之間設置有耐高溫的密封墊9，所述轉化管5外套有套管6，該套管6下端與二段轉化氣入口 d連通，所述套管6上端穿過隔板10與二段轉化氣出口 c所在腔室連通。上述吊籃3呈圓形，該吊籃3上設置有不少于24根中心管4。具有一定壓力的天然氣原料氣經脫硫后在加熱爐內預熱到480-500°C，由承壓外殼I上的天然氣進口 a進入管箱2，均勻地分配到轉化管5中裝滿催化劑的每根轉化管中，吸收管外高溫氣得熱量，在催化劑的作用下，使天然氣進行轉化反應。反應后的一段轉化氣匯聚在浮頭8內，在經過中心管7通過一段轉化氣出口 b流出一段爐進入二段爐，通過二段爐的富氧燃燒提供熱量進一步對甲烷進行轉化反應，使二段爐轉化氣達到指標。二段爐氣溫度提高到1000°C經過二段轉化氣入口 d進入換熱式一段爐殼側，高溫的二段爐氣進入套管6內，為換熱管內氣體轉化提供熱量。二段爐氣溫度降至500-700°C，通過管道c流出，進入下游設備。權利要求1.一種大型吊籃式密封換熱式一段轉化爐，包括承壓外殼(I)、吊籃(3)、中心管(4)、轉化管(5)和套管￠)，其中所述承壓外殼(I)上部設置有天然氣進口(a)和一段轉化氣出口(b)，所述吊籃(3)位于承壓外殼(I)上部將承壓外殼(I)分隔為兩個腔室，所述中心管(4)、轉化管(5)豎向設置在承壓外殼(I)內，且固定在吊籃(3)上，所述中心管(4)上端穿過吊籃⑶與天然氣出口(b)連通，所述轉化管(5)穿過吊籃(3)與吊籃(3)上部的腔室連通，所述承壓外殼⑴下部設置有加熱氣體入口(d)，該承壓外殼⑴內位于吊籃(3)下方設置有隔板(10)，所述吊籃(3)與隔板(10)側壁開有加熱氣體出口(C)，其特征在于:所述吊籃(3)外圍密封面與承壓外殼(I)上相對應的承重面之間設置有耐高溫的密封墊(9)，所述轉化管(5)外套有套管￠)，該套管(6)下端與加熱氣體入口(d)連通，所述套管(6)上端穿過隔板(10)與加熱氣體出口(c)所在腔室連通。2.根據權利要求1所述一種大型吊籃式密封換熱式一段轉化爐，其特征在于:所述吊籃⑶呈圓形，該吊籃⑶上 設置有不少于24根中心管(4)。專利摘要本技術公開了一種大型吊籃式密封換熱式一段轉化爐，本技術公開了一種應用于本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種大型吊籃式密封換熱式一段轉化爐，包括承壓外殼(1)、吊籃(3)、中心管(4)、轉化管(5)和套管(6)，其中所述承壓外殼(1)上部設置有天然氣進口(a)和一段轉化氣出口(b)，所述吊籃(3)位于承壓外殼(1)上部將承壓外殼(1)分隔為兩個腔室，所述中心管(4)、轉化管(5)豎向設置在承壓外殼(1)內，且固定在吊籃(3)上，所述中心管(4)上端穿過吊籃(3)與天然氣出口(b)連通，所述轉化管(5)穿過吊籃(3)與吊籃(3)上部的腔室連通，所述承壓外殼(1)下部設置有加熱氣體入口(d)，該承壓外殼(1)內位于吊籃(3)下方設置有隔板(10)，所述吊籃(3)與隔板(10)側壁開有加熱氣體出口(c)，其特征在于：所述吊籃(3)外圍密封面與承壓外殼(1)上相對應的承重面之間設置有耐高溫的密封墊(9)，所述轉化管(5)外套有套管(6)，該套管(6)下端與加熱氣體入口(d)連通，所述套管(6)上端穿過隔板(10)與加熱氣體出口(c)所在腔室連通。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：梅勝明，江濤，鄭開元，陳明鳳，李文衛，冉東，
申請(專利權)人：中化化肥有限公司重慶磷復肥工程技術研究中心，
類型：實用新型
國別省市：