CN111732075B - 复合式绝热串控温变换炉装置及变换工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了复合式绝热串控温变换炉装置，其包括绝热反应部、控温反应部和连接在绝热反应部与控温反应部之间的连接部；该绝热反应部包括第一外壳，设置在第一外壳内的内筒，第一内筒与第一外壳之间形成第一环隙，第一外壳上安装有一冷激气管、粗煤气进口管和一段变换气出口管；控温反应部包括第二外壳，设置在第二外壳内布气筒，布气筒与第二外壳之间形成第二环隙，在第二外壳上安装有汽水混合物出口管、二段变换气进口管、进水管和变换气排出管。相对独立的绝热反应部和控温反应部，可减少占地面积。本申请还公开了利用复合式绝热串控温变换炉装置的变化工艺。该工艺可降低变换气中的COS，使甲烷化副反应达到最小。

Description

复合式绝热串控温变换炉装置及变换工艺

技术领域

本发明涉及一种复合式绝热串控温变换炉装置，以采用该变换炉装置的变换工艺。

背景技术

在煤化工中，将粉煤气化后所制得的原料气进行变换反应，生成变换气，使原料气中的CO转化为CO₂，同时产生H₂，变换气用于制氨或制氢，在目前，在变换反应过程中，一般均要联产蒸汽，为适应自身各种压力蒸汽的需要，均通过变换反应获取多种压力的蒸汽，以供生产所需，因此常常导致反应时间过长，CO转化无法有效提高，且生产工艺流程长。

在目前，由于CO的变换反应的流程较长，一般均依照反应温度的不同设置多个反应器，各反应器之间采用管道进行连接，这种设备布置方式的优点是降温和设备间的换热方式灵活方便，且设备的检修方便，但是整套装置的布置面积较大，管线较多。

为了减少占地面积，开发了一种单炉多段式反应器，即在一个炉内既设置绝热段也设置控制段，或设置多个绝热段，这种反应器的优点是占地少，管线少，但是结构复杂，制造成本高，且催化剂的装填和排放均不方便。

另外，目前所采用的煤气化工艺中，所产出的合成气中的CO干基体积比一般为60％以上，水气比一般为0.7-1.0。当采用这种合成气生产合成氨原料气时，由于合成氨需要将合成气中的CO最大限度地转化为氢气，通常需要1.2以上的高水气比才能满足要求，但是高水气比会加大合成气的体积，需要更大的变换反应器，而且反应也更加剧烈，反应极易出现飞温现象，使得生产工艺的控制变得更加复杂。大型的变换反应器，不但制造成本，而且维护成本也较高。采用成本更大的变换反应器，并在复杂的控制条件下进行变换气的生产，其成本也相应地提高。同时高水气比，使得蒸汽的消耗量加大，成本增加。

如何合理地利用现有的合成气，并在更低的成本下生产变换气也成为一个现实问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明首先提出了一种复合式绝热串控温变换炉装置，其包括绝热反应部、控温反应部和连接在绝热反应部与控温反应部之间的连接部，绝热反应部位于控温反应部的上方；

该绝热反应部包括沿竖直方向延伸的第一外壳，该第一外壳呈筒状，在该第一外壳内设置有第一内件，该第一内件包括一沿竖直方向延伸的内筒、密封地安装在该内筒的下端的第一内下封头、以及安装在该内筒的上端的顶部格栅；该第一内筒与第一外壳之间形成环状的第一环隙，在顶部格栅与第一外壳的顶部之间形成一布气腔，在第一内下封头与第一外壳的底部之间形成一进气腔；该第一环隙的上端与下端分别连通布气腔与进气腔；第一内件支撑在第一外壳的底部，且第一内件与第一外壳的内周壁之间滑动连接，使第一内件能够在竖直方向上自由伸缩；

第一外壳上安装有一冷激气管，该冷激气管的出口端位于内筒的内腔中；

在第一外壳的底部安装有粗煤气进口管和一段变换气出口管，其中粗煤气进口管连通进气腔，一段变换气出口管的一端连通内筒的内腔，一段变换气出口管的另一端向下伸出第一外壳；

控温反应部包括沿竖直方向延伸的第二外壳，该第二外壳呈筒状，在该第二外壳内设置有第二内件，该第二内件包括一沿竖直方向延伸的布气筒、安装在该布气筒的上端的上管板、安装在该布气筒的下端的下管板，在上管板与下管板之间安装有换热列管；布气筒与第二外壳之间形成第二环隙，在布气筒上开设有连通第二环隙和布气筒的内腔的布气孔；

在第二外壳的顶部安装有汽水混合物出口管和二段变换气进口管，在第二外壳的底部安装有进水管，该换热列管的上端连通汽水混合物出口管，该换热列管的下端连通进水管；二段变换气进口管连通第二环隙；

在第二外壳的底部安装有变换气排出管，变换气集中管设置在布气筒的中心部、并沿竖直方向延伸，变换气集中管的顶端容纳在布气筒的内腔中，变换气集中管的下端向下延伸、并连通变换气排出管；在变换气集中管的管壁上设置有连通布气筒的内腔的呈通孔状的气孔。

该变换炉装置具有两个相对独立的绝热反应部和控温反应部，减少占地面积，采用该变换炉装置进行变换气的生产时，原料气首先进入到顶部的绝热反应部进行反应，然后向下进入到控温反应部进行反应，由于将绝热反应部设置在控温反应部的上方，在进行相应管道的布置时，可依托该变换炉装置进行，而设置独立的绝热反应器和控温反应器时，需要分别设置相应的安装平台来安装绝热反应器和控温反应器，造成施工费用高和施工周期长等问题。

该变换炉装置中的绝热反应部为一轴向反应段，设置有一个第一环隙，在生产时，原料气由粗煤气进口管首先进入到布气腔内，然后顺第一环隙上升到布气腔内，再向下进入到第一内筒内进行反应，由于第一环隙为充满原料气，该原料气的温度相对与第一内筒内部的温度要低，有利于降低第一外壳的温度，减少第一外壳的形变，以保证设备的使用寿命。由于第一内件支撑在第一外壳的底部，且能够沿竖直方向自由伸缩，因此在绝热反应部工作时，第一外壳不会受到内件由于热胀冷缩而产生变化的内应力的影响，使第一外壳仅受自身变形所产生内压力的影响。

该变换炉装置中的控温反应部为一径向反应段，在第二外壳内设置有第二内件，并第二内件的布气筒与第二外壳之间设置有第二环隙，在该控温反应部工作时，从绝热反应部排出的一段变换气经第二外壳顶部的二段变换气进口管进入到第二外壳内，然后沿第二环隙向下流动，并穿过布气筒进入到布气筒的内腔中进行反应，完成反应的气体经变换气集中管向下排出，进入到下道工序。

由于第二环隙内的一段变换气的阻隔作用，使第二外壳的温度要低于第二内筒的内腔的温度，利于降低第二外壳的温度，减少第二外壳的形变，以保证设备的使用寿命。

具体地，沿高度方向，在内筒中设置两层触媒支撑板，分别为第一触媒支撑板和第二触媒支撑板，第一触媒支撑板位于第二触媒支撑板的上方，在第一触媒支撑板与第二触媒支撑板之间设置有一中间格栅；该第一触媒支撑板与顶部格栅之前形成第一触媒腔，该中间格栅与第二触媒支撑板之间形成第二触媒腔，在第一触媒支撑板与中间格栅之间形成一冷激腔，该冷激气管的出口端位于该冷激腔内；第一触媒腔和第二触媒腔装填有触媒，在冷激腔内不装填触媒；

对应于每层触媒支撑板，均设置有一触媒出料管，每一触媒出料管均向下延伸并由第一外壳的底部伸出第一外壳。

绝热反应部中依次设置了第一触媒腔、冷激腔和第二触媒腔，冷激腔作为冷激气的分布腔。原料气分为两股进入到绝热反应部内，其中第一路原料气从上向下依次经过第一触媒腔、冷激腔和第二触媒腔，第一路原料气在经过第一触媒腔后，大量的CO已转化为CO₂,第二路原料气作为冷激气进入到冷激腔，随第一原料气进入到第二触媒腔内进行反应，将冷激腔设置在第一触媒腔与第二触媒腔之间，进入到冷激腔内第二路原料气还可以降低第一触媒腔的温度，避免反应温度的过高，在经过第一触媒腔的反应后，第一路原料气中的CO含量已大幅度降低，第二路原料气进入到冷激腔后，也主要进入到第二触媒腔内进行反应，使原料气在绝热反应部内反应更加均匀。

进一步，该冷激气管与内筒同轴设置，该冷激气管的进口端向上伸出第一外壳的顶部，该冷激气管的出口端向下自由地穿过顶部格栅与第一触媒支撑板后进入到冷激腔内。

该设计可以减少冷激气管对第一外壳的自由伸缩的限制，减少第一外壳在热胀冷缩时所产生的内应力。在绝热反应部工作时，在高温下，第一外壳和第一内件均会发生不同程度的膨胀，使冷激气管自由地穿过顶部格栅与第一触媒支撑板后，可以保证冷激气管与第一内件无接触，在冷激气管变形时，不会对顶部格栅与第一触媒支撑板等第一内件造成影响，同时第一内件的变形也不会对冷激气管的变形造成影响，最大限度地使各部件能够自由伸缩，减少内应力的聚集，保证设备的安全使用。

具体地，在变换气集中管上套设有一排料管，该排料管的上端连接在下管板上，该排料管的下端密封地安装在第二外壳的底部；在第二外壳的底部设置有一排料腔，在排料管上开设有连通排料腔的排料孔，在第二外壳的外侧安装有连通排料腔的卸料管，在排料管与变换气集中管之间形成呈环状的出料腔，该出料腔连通布气筒的内腔。

该设计可以顺利地将控温反应部内的触媒排出，在需要排出控温反应部内的触媒时，布气筒内的触媒会经出料腔进入到排料腔内，然后经卸料管排出，该设计利用重力使布气筒内的触媒顺利地排出，有利于加快触媒的更换。

进一步，在上管板的中心部开设有一安装孔，该安装孔用于将变换气集中管插入到布气筒内，在安装孔上可拆卸地安装有一密封盖，该密封盖包括一法兰和连接在该法兰上的密封罩，该密封罩呈向下突出的圆弧状。

利用该安装孔，可以顺利将变换气集中管插入到布气筒内进行安装，密封盖上的呈圆弧状的密封罩，不但可以使密封盖顺利地安装在安装孔上，圆弧状的密封罩还能够承受更大的压力，有利于减少密封罩的厚度。

其次，本申请还提供一种变换工艺，其上述任一项所述的复合式绝热串控温变换炉装置进行，其包括：

一级绝热变换：原料气经换热器后进行脱毒，脱毒后的原料气分为两路，其中一路为进料气，另一路为冷激气，该进料气经粗煤气进口管进入到绝热反应部的进气腔内，然后沿第一环隙向上流动进入到布气腔内，再经顶部格栅进入到内筒的内腔中进行反应；冷激气经冷激气管进入到内筒的内腔中，与进料气混合并进行反应；原料气经反应后生成一段变换气，并从一段变换气出口管排出；

二级控温变换：一段变换气进入到混合器内，调节蒸汽和调节水进入到混合器内对一段变换气进行水气比和温度的调节，从混合器排出的一段变换气经二段变换气进口管进入到控温反应部内，然后经第二环隙进入到布气筒的内腔中，进行反应生成二段变换气，二段变换气进入到变换气集中管内、然后经变换气排出管排出；二段变换器进入到换热器内对原料气加热；

汽包内的饱和水经进水管进入到换热列管内，进行换热后经汽水混合物出口管排出进入到汽包内副产蒸汽。

该变换工艺中，原料气首先经过绝热反应部的反应后生成一段变换气，然后对一段变换气的水气比和温度进行调节，在绝热反应部可以采用高温反应，以提高控温反应部的运行温度和提高喷水量，以降低变换气中的COS，同时可以采用低水气比，使甲烷化副反应达到最小。

进一步，汽包的副产蒸汽作为调节蒸汽。

汽包的副产蒸汽作为调节蒸汽返回到变换系统中，可以减少外部能源的消耗。

具体地，原料气中，干基CO的体积比为62-75％，水气比为0.48-0.54；

进料气和冷激气进入到绝热反应部的进口温度均为250-260℃；

在绝热反应部内，反应压力为6.0-6.2MPaG；MPaG表示表压；

一段变换气在绝热反应部的出口温度为430-435℃；

一段变换气的干基CO的体积比31-37％，

一段变换气经补水后，水气比为0.58-0.66；

一段变换气到控温反应部的进口温度为290-298℃；

二段变换气在控温反应部的出口温度为315-330℃；

二段变换气中的干基CO的体积比为2.5-3.5％；

汽包所副产蒸汽的压力为6.3-6.9MPaG。

在上述各工艺条件的限制下，原料气在绝热反应部反应时，采用低水气比，并使绝热反应部的反应温度达到430℃，可提高控温反应部的反应温度和喷水量，并降低气体中的COS，可使绝热反应部在低水气比反应时，可使甲烷化副反应达到最小，其中二段变换气中的COS体积比为0.0014％干基，甲烷的体积比为0.038％干基。

汽包的副产蒸汽的压力能够与控温反应部内的温度相适应，使自产蒸汽能够自然地加入到反应系统中，以方便地控制控温反应部内的温度。

由于采用了低水气比的运行，可节约大量的蒸汽并由此减少冷凝水量，同时较好地抑制了甲烷化副反应。

进一步，为使汽包的副产蒸汽的压力能够与控温反应部内的温度最大限度地相适应，汽包仅生产一种蒸汽。

附图说明

图1是复合式绝热串控温变换炉装置一实施例的结构示意图。

图2是图1中B部分的放大图，具体为绝热反应部的结构示意图。

图3是图2的左视图。

图4是图1中C部分的放大图，具体为控温反应部的结构示意图。

图5是图4的左视图。

图6是图5中A部分的放大图。

图7变换工艺的流程图。

具体实施方式

参阅图1-图6，一种复合式绝热串控温变换炉装置，其包括绝热反应部100、控温反应部300和连接在绝热反应部100与控温反应部300之间的连接部200，绝热反应部100位于控温反应部300的上方。

该绝热反应部100包括沿竖直方向延伸的第一外壳10，该第一外壳10呈筒状，该第一外壳具体包括呈筒状的第一筒体11和安装第一筒体11的上下两端的第一上封头12和第一下封头13。

在该第一外壳10内设置有第一内件，该第一内件包括一沿竖直方向延伸的内筒21、密封地安装在该内筒21的下端的第一内下封头22、以及安装在该内筒21的上端的顶部格栅23，第一内下封头22经支腿221支撑在第一下封头13上。该第一内筒21与第一外壳10的第一筒体11之间形成环状的第一环隙，在顶部格栅23与第一外壳的顶部之间形成一布气腔101，在第一内下封头22与第一外壳的底部之间形成一进气腔102。该第一环隙的上端与下端分别连通布气腔101与进气腔102。在内筒21的外侧的上部安装有支撑块211，该支撑块211抵压在第一筒体11的内壁上，使第一筒体11与内筒21之间形成第一环隙，在受热膨胀时，内筒能够沿竖直方向向上伸长，在遇冷收缩时，内筒能够沿竖直方向向下回缩，在内筒沿竖直方向伸长或回缩时，支撑块沿第一筒体11的内壁上下滑动。即第一内件支撑在第一外壳的底部，且第一内件与第一外壳的内周壁之间滑动连接，使第一内件能够在竖直方向上自由伸缩。

沿高度方向，在内筒中设置两层触媒支撑板，分别为第一触媒支撑板24和第二触媒支撑板26，第一触媒支撑板24位于第二触媒支撑板26的上方，在第一触媒支撑板与第二触媒支撑板之间设置有一中间格栅25。该第一触媒支撑板24与顶部格栅23之前形成第一触媒腔241，该中间格栅25与第二触媒支撑板26之间形成第二触媒腔261，在第一触媒支撑板与中间格栅25之间形成一冷激腔251；第一触媒腔和第二触媒腔装填有触媒，在冷激腔内不装填触媒。

对应于每层触媒支撑板，均设置有一触媒出料管，每一触媒出料管均向下延伸并由第一外壳的底部伸出第一外壳。具体在本实施例中，两根触媒出料管分别为第一触媒出料管331和第二触媒出料管332，其中第一触媒出料管331向上贯穿第一触媒支撑板24后连通第一触媒腔241，用于将第一触媒腔241内的触媒排出。第二触媒出料管332向上贯穿第二触媒支撑板26后连通第二触媒腔261，用于将第一触媒腔261内的触媒排出。

冷激气管35安装在第一上封头12上，并沿竖直方向延伸、且与内筒21同轴设置，冷激气管35的进口端351向上伸出第一上封头12，冷激气管的出口端向下伸入到冷激腔251内、并安装有一布气头352。即冷激气管的另一端向下伸入到内筒的内腔的中心部。外套管358套设在冷激气管35上，并沿竖直方向安装在顶部格栅23和第一触媒支撑板24上，在冷激气管与外套管358之间具有间隙，使冷激气管的出口端向下自由地穿过顶部格栅与第一触媒支撑板后进入到冷激腔内。使冷激气管在热胀冷缩时，能够沿竖直方向自由伸缩。

布气头352并位于内筒的内腔的中心部，具体在本实施例中，布气头352具体包括一安装冷激气管上的一个锥形管353，锥形管353的小端朝上并安装在冷激气管35上，在锥形管353的大端上焊接有若干根沿竖直方向延伸的立杆354，立杆354沿锥形管的大端的端面间隔设置，若干根分布杆355固定各立杆上，且若干根分布杆355沿竖直方向间隔设置，使分布杆和立杆共同形成为网格状，在立杆的下端安装有一朝向上方突出的弧形板356，该弧形板356使从冷激气管内喷出的气体沿倾斜方向向下流动。

粗煤气进口管32安装在第一下封头13上，并连通进气腔102。一段变换气出口管31安装在第一下封头13上，一段变换气出口管31的一端连通内筒的内腔，另一端向下伸出第一下封头13。具体在本实施例中，一段变换气出口管31的一端向上依次贯穿第一下封头13和第一内下封头22后伸入到第一内下封头22的内腔中，并经第二触媒支撑板26连通内筒的内腔。粗煤气进口管32的另一端位于第一外壳的外部。在一段变换气出口管31位于第一内下封头22的内腔中的一端安装有防护罩313，避免掉落的触媒进入到一段变换气出口管31内。

在第一上封头12上安装有第一上人孔121，在第一下封头13上安装有第一下人孔131。

该控温反应部300包括沿竖直方向延伸的第二外壳60，该第二外壳60呈筒状，该第二外壳具体包括呈筒状的第二筒体61和安装第二筒体61的上下两端的第二上封头62和第二下封头63。

在该第二外壳60内设置有第二内件，该第二内件包括一沿竖直方向延伸的布气筒71、安装在该布气筒71的上端的上管板72、安装在该布气筒的下端的下管板76。在上管板72的上侧安装有第二内上封头73，在下管板76的下侧安装有第二内下封头77。

换热列管75安装在上管板与下管板之间，并分别贯穿上管板与下管板。汽水混合物出口管85的下端连通第二内上封头73的内腔，上端向上伸出第二上封头62后安装有汽水排出管851。进水管86安装在第二下封头63上，并连通第二内下封头77的内腔，使进水管86经换热列管连通汽水排出管851。进水管86先倾斜向下延伸，然后再沿水平方向延伸形成一水平管段861。

在水平管段861的下侧安装有一排污管863，上侧安装有一进水口862。

在水平管段861的端部安装有一管帽867，在该管帽867与水平管段之间安装有蒸汽孔板865，在该蒸汽孔板865上开设有若干个蒸汽孔，对应于每个蒸汽孔，在背离管帽的一侧均安装有一多孔管866，在该管帽上安装有一开工蒸汽管864。由开工蒸汽管进入到管帽内的蒸汽经多孔管喷入到进水管内，然后进入到换热列管内，对设备进行加热。

在布气筒71与第二外壳的第二筒体61之间形成第二环隙，布气筒71上开设有连通第二环隙和布气筒的内腔的布气孔。

二段变换气进口管81安装在第二上封头62上，并连通第二上封头62与第二内上封头73之间的上腔室601，该上腔室601连通第二环隙。

在第二下封头63的底部开设有一排气孔631，变换气排出管821安装在排气孔631的外侧边缘上，并沿竖直方向向下延伸。在变换气排出管821上沿水平方向安装有一变换气水平管822，该变换气水平管的出口形成为变换气排出口823。

变换气集中管82设置在布气筒71的中心部、并沿竖直方向延伸，在变换气集中管82的管壁上设置有连通布气筒的内腔的呈通孔状的气孔。变换气集中管82的顶端封闭、且容纳在布气筒71的内腔中，变换气集中管82的下端向下延伸，在贯穿第二内下封头77后连接到排气孔631的内侧边缘上。

具体在本实施例中，在变换气集中管82上套设有一排料管78，该排料管78的上端连接在下管板76上，该排料管78的下端贯穿第二下内封头后密封地安装在第二下封头63的底部。第二下封头63与第二内下封头77之间形成排料腔602，即在第二外壳的底部设置有一排料腔。

在排料管78上开设有连通排料腔602的排料孔781，在第二外壳的第二下封头63的外侧安装有连通排料腔602的卸料管632，在排料管78与变换气集中管82之间形成呈环状的出料腔782，该出料腔782连通布气筒的内腔。布气筒的内腔中的触媒能够经出料腔782和排料孔781后进入到排料腔602内，然后从卸料管632排出。

在上管板72的中心部开设有一安装孔721，该安装孔721用于将变换气集中管82插入到布气筒71内，在安装孔721上可拆卸地安装有一密封盖74，该密封盖74包括一法兰741和连接在该法兰上741的密封罩742，该密封罩742呈向下突出的圆弧状，具体在本实施例中，该密封罩742采用半球形的管帽制作。

在第二上封头62上安装有第二上人孔621，在第二下封头63上安装有第二下人孔635。

本实施例中，连接部200呈沿竖直方向延伸的筒状。并在控温反应部300的第二下封头63的下侧安装有支撑筒400，该支撑筒400用于将复合式绝热串控温变换炉装置安装在相应的基础上。

实施例2

请参阅图7，一种变换工艺，其采用实施例1中所述的复合式绝热串控温变换炉装置进行，在图7中，为显示清楚，将复合式绝热串控温变换炉装置的设备管口布置在同一附图上，该变换工艺的具体流程包括：

一级绝热变换：原料气910进入到换热器430的冷媒流道内进行加热，从换热器430的冷媒流道排出的原料气经脱毒后分为两路，其中一路为进料气，另一路为冷激气。进料气沿进料管道432经粗煤气进口管32进入到绝热反应部100的进气腔102内，沿第一环隙向上流动进入到布气腔101内，再经顶部格栅23进入到内筒的内腔中进行反应。冷激气经沿冷激管道433经冷激气进口351进入到内筒的内腔中，与进料气混合并进行反应。原料气经反应后生成一段变换气，并从一段变换气出口管31排出。

二级控温变换：从绝热反应部100排出的一段变换气沿一段出料管421进入到混合器420内，调节蒸汽和调节水950进入到混合器420内对一段变换气进行水气比和温度的调节。本实施例中，调节蒸汽为下述的副产蒸汽，调节水采用锅炉用水。

完成水气比和温度的调节后，从混合器420排出的一段变换气经二段变换气进口管81进入到控温反应部300的上腔室601内，然后经第二环隙进入到布气筒的内腔中，进行反应生成二段变换气920，二段变换气进入到换热器430的热媒流道内，对原料气进行加热，从换热器430排出的二段变换气920进入到下道工序。

汽包410内的饱和水经进水口662进入到进水管86内，然后进入到换热列管75内，吸收反应热，形成为汽水混合物，进入到汽水混合物出口管85内，然后经汽水排出管851返回到汽包410内，进行副产蒸汽。

汽包410内所副产的蒸汽经主蒸汽管412排出后，分为两股，其中一股蒸汽从第一蒸汽支管413排出，形成外供蒸汽940，用于其它工艺需要，另一股蒸汽沿第二蒸汽支管414进入到混合器420内，作为调节蒸汽。

补充除盐水930经除盐水进管411进入到汽包410内，用于补充汽包内的水量。

在本实施例中，原料气中，干基CO的体积比为65％，水气比为0.51；进料气和冷激气进入到绝热反应部的进口温度均为257℃；在绝热反应部内，反应压力为6.15MPaG；一段变换气在绝热反应部的出口温度为431℃；一段变换气的干基CO的体积比31.4％，一段变换气经补水后，水气比为0.61；一段变换气到控温反应部的进口温度为294℃；二段变换气在控温反应部的出口温度为325℃。二段变换气中的干基CO的体积比为2.7％。

其中二段变换气中的COS的体积比为0.0014％干基，甲烷的体积比为0.038％干基。

本实施例中，汽包仅副产一种蒸汽，该蒸汽的压力为6.7MpaG。

Claims (7)

1.复合式绝热串控温变换炉装置，其特征在于，包括绝热反应部、控温反应部和连接在绝热反应部与控温反应部之间的连接部，绝热反应部位于控温反应部的上方；

该绝热反应部包括沿竖直方向延伸的第一外壳，该第一外壳呈筒状，在该第一外壳内设置有第一内件，该第一内件包括一沿竖直方向延伸的内筒、密封地安装在该内筒的下端的第一内下封头、以及安装在该内筒的上端的顶部格栅；该内筒与第一外壳之间形成环状的第一环隙，在顶部格栅与第一外壳的顶部之间形成一布气腔，在第一内下封头与第一外壳的底部之间形成一进气腔；该第一环隙的上端与下端分别连通布气腔与进气腔；第一内件支撑在第一外壳的底部，且第一内件与第一外壳的内周壁之间滑动连接，使第一内件能够在竖直方向上自由伸缩；

第一外壳上安装有一冷激气管，该冷激气管的出口端位于内筒的内腔中；

在第一外壳的底部安装有粗煤气进口管和一段变换气出口管，其中粗煤气进口管连通进气腔，一段变换气出口管的一端连通内筒的内腔，一段变换气出口管的另一端向下伸出第一外壳；

控温反应部包括沿竖直方向延伸的第二外壳，该第二外壳呈筒状，在该第二外壳内设置有第二内件，该第二内件包括一沿竖直方向延伸的布气筒、安装在该布气筒的上端的上管板、安装在该布气筒的下端的下管板，在上管板与下管板之间安装有换热列管；布气筒与第二外壳之间形成第二环隙，在布气筒上开设有连通第二环隙和布气筒的内腔的布气孔；

在第二外壳的顶部安装有汽水混合物出口管和二段变换气进口管，在第二外壳的底部安装有进水管，该换热列管的上端连通汽水混合物出口管，该换热列管的下端连通进水管；二段变换气进口管连通第二环隙；

在第二外壳的底部安装有变换气排出管，变换气集中管设置在布气筒的中心部、并沿竖直方向延伸，变换气集中管的顶端容纳在布气筒的内腔中，变换气集中管的下端向下延伸、并连通变换气排出管；在变换气集中管的管壁上设置有连通布气筒的内腔的呈通孔状的气孔；

沿高度方向，在内筒中设置两层触媒支撑板，分别为第一触媒支撑板和第二触媒支撑板，第一触媒支撑板位于第二触媒支撑板的上方，在第一触媒支撑板与第二触媒支撑板之间设置有一中间格栅；该第一触媒支撑板与顶部格栅之前形成第一触媒腔，该中间格栅与第二触媒支撑板之间形成第二触媒腔，在第一触媒支撑板与中间格栅之间形成一冷激腔，该冷激气管的出口端位于该冷激腔内；第一触媒腔和第二触媒腔装填有触媒，在冷激腔内不装填触媒；绝热反应部中依次设置了第一触媒腔、冷激腔和第二触媒腔，冷激腔作为冷激气的分布腔；

所述冷激气管与内筒同轴设置，该冷激气管的进口端向上伸出第一外壳的顶部，该冷激气管的出口端向下自由地穿过顶部格栅与第一触媒支撑板后进入到冷激腔内。

2.根据权利要求1所述的变换炉装置，其特征在于，

在变换气集中管上套设有一排料管，该排料管的上端连接在下管板上，该排料管的下端密封地安装在第二外壳的底部；在第二外壳的底部设置有一排料腔，在排料管上开设有连通排料腔的排料孔，在第二外壳的外侧安装有连通排料腔的卸料管，在排料管与变换气集中管之间形成呈环状的出料腔，该出料腔连通布气筒的内腔。

3.根据权利要求1所述的变换炉装置，其特征在于，

在上管板的中心部开设有一安装孔，该安装孔用于将变换气集中管插入到布气筒内，在安装孔上可拆卸地安装有一密封盖，该密封盖包括一法兰和连接在该法兰上的密封罩，该密封罩呈向下突出的圆弧状。

4.一种变换工艺，其采用权利要求1-3任一项所述的复合式绝热串控温变换炉装置进行，其特征在于，包括：

一级绝热变换：原料气经换热器后进行脱毒，脱毒后的原料气分为两路，其中一路为进料气，另一路为冷激气，该进料气经粗煤气进口管进入到绝热反应部的进气腔内，然后沿第一环隙向上流动进入到布气腔内，再经顶部格栅进入到内筒的内腔中进行反应；冷激气经冷激气管进入到内筒的内腔中，与进料气混合并进行反应；原料气经反应后生成一段变换气，并从一段变换气出口管排出；

二级控温变换：一段变换气进入到混合器内，调节蒸汽和调节水进入到混合器内对一段变换气进行水气比和温度的调节，从混合器排出的一段变换气经二段变换气进口管进入到控温反应部内，然后经第二环隙进入到布气筒的内腔中，进行反应生成二段变换气，二段变换气进入到变换气集中管内、然后经变换气排出管排出；二段变换器进入到换热器内对原料气加热；

汽包内的饱和水经进水管进入到换热列管内，进行换热后经汽水混合物出口管排出进入到汽包内副产蒸汽。

5.根据权利要求4所述的变换工艺，其特征在于，

汽包的副产蒸汽作为调节蒸汽。

6.根据权利要求4变换工艺，其特征在于，

原料气中，干基CO的体积比为62-75%，水气比为0.48-0.54；

进料气和冷激气进入到绝热反应部的进口温度均为250-260℃；

在绝热反应部内，反应压力为6.0-6.2MPaG；

一段变换气在绝热反应部的出口温度为430-435℃；

一段变换气的干基CO的体积比31-37%，

一段变换气经补水后，水气比为0.58-0.66；

一段变换气到控温反应部的进口温度为290-298℃；

二段变换气在控温反应部的出口温度为315-330℃；

二段变换气中的干基CO的体积比为2.5-3.5%；

汽包所副产蒸汽的压力为6.3-6.9MPaG。

7.根据权利要求4所述的变换工艺，其特征在于，

汽包仅生产一种蒸汽。

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