CN216638914U - 一种甲醇制氢转化器及甲醇制氢装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及了一种甲醇制氢转化器及甲醇制氢装置，所述甲醇制氢转化器包括：外腔机构，其竖直设置，用于容纳原料液；内腔机构，其两端密封、穿插设于所述外腔机构中；所述内腔机构中设有容纳空腔，用于容纳供热介质；转化机构，设于所述内腔机构中；所述转化机构包括转化管，竖直设置、被所述供热介质包裹，用于对汽化后的原料液进行催化反应、生成含有氢气的转化气；圆环换热管束机构，设于所述外腔机构中、套设于所述内腔机构外周；所述圆环换热管束机构包括换热管、上圆环管、下圆环管，用于流通导热油。通过上述设置，可解决目前甲醇制氢装置中转化器未集成设计导致的设备占地面积大、导热油热量利用率低、工程成本高的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及甲醇制氢化工设备技术领域，具体涉及一种甲醇制氢转化器及甲醇制氢装置。
背景技术
汽化过热器、转化器是甲醇制氢装置中的核心设备，原料液进入汽化过热器与导热油进行换热，汽化后进入转化器进行催化反应，生产含有氢气的转化气。
上述两套装置占地比较大，而且导热油系统需要先经过汽化过热器、然后进入转化器中才提供反应需要的热量，导热油系统的管道较粗，配管时不方便布置，外部循环也会造成一定的热量损失。
随着撬装甲醇制氢装置的发展，如何将汽化过热器、转化器的体积减小、并撬装成块，成为一个重要课题。
现有技术中，中国专利文献CN214407084U公开了一种用于甲醇制氢换热系统的热交换器，涉及换热器领域，用于甲醇制氢工艺中对原料液的换热；其包括换热器、汽化过热器，换热器和汽化过热器之间通过第二管板固定连接，换热器的管程和汽化过热器的壳程通过第二管板连通；此专利仅涉及换热器、汽化过热器合并设计，但并未涉及转化器的集成。
为了保证甲醇制氢装置能高效集成，并能充分保证换热效果，需要充分利用导热油的热量，尽量减少设备体外循环的管道长度。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种甲醇制氢转化器及甲醇制氢装置，所述甲醇制氢转化器用来解决目前甲醇制氢装置中转化器未集成设计导致的导热油热量利用率低的问题。
为了实现上述实用新型目的之一，本实用新型一实施方式提供一种甲醇制氢转化器，包括：
外腔机构，其竖直设置，用于容纳原料液；
内腔机构，其两端密封、穿插设于所述外腔机构中；所述内腔机构中设有容纳空腔，用于容纳供热介质；
转化机构，设于所述内腔机构中；所述转化机构包括转化管，竖直设置、被所述供热介质包裹，用于对汽化后的原料液进行催化反应、生成含有氢气的转化气；
圆环换热管束机构，设于所述外腔机构中、套设于所述内腔机构外周；所述圆环换热管束机构包括换热管、上圆环管、下圆环管，用于流通导热油。
作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述圆环换热管束机构还包括导热油下入口、导热油出口；所述导热油下入口与所述下圆环管连通，所述导热油出口与所述上圆环管连通。
作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述供热介质为导热油。
作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述内腔机构还包括导热油上进口、导热油下出口；所述导热油上进口与所述容纳空腔的顶部连通，所述导热油下出口与所述容纳空腔的底部连通。
作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述外腔机构包括原料液入口、汽化过热气出口；所述原料液入口设于所述外腔机构的底部，所述汽化过热气出口设于所述外腔机构的顶部；所述内腔机构还包括汽化过热气入口，其设于所述转化机构的顶部。
作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述转化管的两端凸伸于所述外腔机构外侧；所述转化机构还包括上封头、下封头，分别设于所述转化管的两端。
作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述上封头、所述下封头分别通过法兰连接于所述转化机构两端。
作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述转化机构还包括上管板、下管板；所述转化管的两端分别与所述上管板、所述下管板固定连接。
作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述甲醇制氢转化器还包括支撑脚，设于所述甲醇制氢转化器的底部。
本实用新型一实施方式还提供一种甲醇制氢装置，包括如上任一项所述的甲醇制氢转化器。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
(1)将汽化过热器、转化器集成设计后，减小占地面积，使装置更加紧凑，便于撬装和运输。
(2)充分利用导热油热量，减少热量损失，降低装置能耗，降低导热油供热系统负荷；
(3)减少管道、仪表自控措施，有利于装置的自动化控制，降低投资费用；
(4)有效利用导热油的热量；因内外腔温差不大，降低设备的热应力、延迟设备寿命，使设备更加安全稳定；
(5)降低催化剂开车还原时间、升温时间，可减短调试时间。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型一实施例中圆环换热管束机构的结构示意图；
图2是本实用新型一实施例中甲醇制氢转化器的结构示意图；
图3是本实用新型一实施例中甲醇制氢转化器的加工流程示意图。
其中附图中所涉及的标号如下：
外腔机构1，圆环换热管束机构2，上封头3，上管板4，转化管5，内腔机构6，下封头7，下管板8，原料液入口N1，汽化过热气出口N2，汽化过热气入口N3，转化气出口N4；导热油下入口N5，导热油出口 N6，导热油上进口N7，导热油下出口N8。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施方式及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
如图1至图3所示，本实用新型一实施例提供了一种甲醇制氢转化器，包括：
外腔机构1，其竖直设置，用于容纳原料液；
内腔机构6，其两端密封、穿插设于外腔机构1中；内腔机构6中设有容纳空腔，用于容纳供热介质；
转化机构，设于内腔机构6中；转化机构包括转化管5，竖直设置、被供热介质包裹，用于对汽化后的原料液进行催化反应、生成含有氢气的转化气；
圆环换热管束机构2，设于外腔机构1中、套设于内腔机构6外周；圆环换热管束机构2包括换热管、上圆环管、下圆环管，用于流通导热油。
本实用新型中的甲醇制氢转化器，将汽化过热器和转化器进行集成，形成具有多通道双腔体的换热器以及转化管5，从而，在保证换热效果的前提下，将两台设备体积减小；
在相同制氢规模下，能有效地降低换热面积，可提高换热效率、提高转化效率、降低导热油循环量和压降，并使装置更加紧凑，以方便撬装和运输。
在实际使用中，外腔内设置圆环式换热管束；热管束不局限光滑管，亦包含螺旋缠绕管、翅片管等；内腔中设置甲醇转化系统，外腔中设置汽化过热系统。
此外，外腔中圆环式换热管束采用整体热处理工艺来消除应力，转化管可采用DN45管道。
在实际操作中，上述一体化转化器中，外腔中操作压力可达到 2.5MPag，转化管中操作压力可达到25MPag。
进一步的，圆环换热管束机构2还包括导热油下入口N5、导热油出口N6；导热油下入口N5与下圆环管连通，导热油出口N6与上圆环管连通。
在实际使用中，换热管通过上下两个圆环相连接，导热油经下圆环流向上圆环。
进一步的，供热介质为导热油。
进一步的，内腔机构6还包括导热油上进口N7、导热油下出口N8；导热油上进口N7与容纳空腔的顶部连通，导热油下出口N8与容纳空腔的底部连通。
在实际使用中，内腔设置转化管5；转化管5之间采用导热油供热，此供热介质亦包含蒸汽、热水、其它道生油等。
由此，导热油在容纳空腔中自上而下流通。
进一步的，外腔机构1包括原料液入口N1、汽化过热气出口N2；原料液入口N1设于外腔机构1的底部，汽化过热气出口N2设于外腔机构1的顶部；内腔机构6还包括汽化过热气入口N3，其设于转化机构的顶部。
由此，原料液在外腔机构1中被汽化，汽化过热气从外腔机构1顶部排出、从转化机构的顶部进入，以便进行转化反应。
进一步的，转化管5的两端凸伸于外腔机构1外侧；转化机构还包括上封头3、下封头7，分别设于转化管5的两端。
进一步的，上封头3、下封头7分别通过法兰连接于转化机构两端。
在实际使用中，内腔伸出外腔，伸出外腔部分的上下封头7可采用法兰连接。
进一步的，转化机构还包括上管板4、下管板8；转化管5的两端分别与上管板4、下管板8固定连接。
在实际使用中，转化管5两端通过管板固定。
此外，内腔中管板与转化管5处可采用热处理来消除应力。
进一步的，甲醇制氢转化器还包括支撑脚，设于甲醇制氢转化器的底部。
在实际使用中，转化器外侧可采用支耳或者支腿的形式进行安装；管口可采用法兰连接。
本实用新型一实施方式还提供一种甲醇制氢装置，包括如上任一项的甲醇制氢转化器。
在具体实施例1中，
采用一体化化转化器时，同等条件下，圆环换热管管径DN50，32 根，直径2m，高3m，只需换热面积19.4㎡；转化管共230根，直径φ45*3，长度4.7米，换热面积152㎡，导热油循环量40立方米/小时，压降50Kpag。
而现有常规技术中，500Nm3/h甲醇制氢装置的汽化过热器需要面积 40㎡，转化管换热面积152㎡，导热油循环量45立方米/小时，压降2barg。
在具体实施例2中，
采用一体化转化器时，其整体直径2.5米，占地面积 0.785x2.5mx2.5m＝4.9平方米。
而现有常规技术中，500Nm3/h甲醇制氢装置的汽化过热器与转化器的占地面积需要3.5mx2m＝7㎡。
在具体实施例3中，
采用一体化转化器的同等规模装置时，只需要8个小时即可产出合格氢气；
而现有常规技术中，500Nm3/h甲醇制氢装置中，从导热油开始升温、还原催化剂至产出合格氢气，需要12h。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种甲醇制氢转化器，其特征在于，包括：
外腔机构，其竖直设置，用于容纳原料液；
内腔机构，其两端密封、穿插设于所述外腔机构中；所述内腔机构中设有容纳空腔，用于容纳供热介质；
转化机构，设于所述内腔机构中；所述转化机构包括转化管，竖直设置、被所述供热介质包裹，用于对汽化后的原料液进行催化反应、生成含有氢气的转化气；
圆环换热管束机构，设于所述外腔机构中、套设于所述内腔机构外周；所述圆环换热管束机构包括换热管、上圆环管、下圆环管，用于流通导热油。
2.根据权利要求1所述的甲醇制氢转化器，其特征在于，所述圆环换热管束机构还包括导热油下入口、导热油出口；所述导热油下入口与所述下圆环管连通，所述导热油出口与所述上圆环管连通。
3.根据权利要求2所述的甲醇制氢转化器，其特征在于，所述供热介质为导热油。
4.根据权利要求3所述的甲醇制氢转化器，其特征在于，所述内腔机构还包括导热油上进口、导热油下出口；所述导热油上进口与所述容纳空腔的顶部连通，所述导热油下出口与所述容纳空腔的底部连通。
5.根据权利要求4所述的甲醇制氢转化器，其特征在于，所述外腔机构包括原料液入口、汽化过热气出口；所述原料液入口设于所述外腔机构的底部，所述汽化过热气出口设于所述外腔机构的顶部；所述内腔机构还包括汽化过热气入口，其设于所述转化机构的顶部。
6.根据权利要求5所述的甲醇制氢转化器，其特征在于，所述转化管的两端凸伸于所述外腔机构外侧；所述转化机构还包括上封头、下封头，分别设于所述转化管的两端。
7.根据权利要求6所述的甲醇制氢转化器，其特征在于，所述上封头、所述下封头分别通过法兰连接于所述转化机构两端。
8.根据权利要求7所述的甲醇制氢转化器，其特征在于，所述转化机构还包括上管板、下管板；所述转化管的两端分别与所述上管板、所述下管板固定连接。
9.根据权利要求8所述的甲醇制氢转化器，其特征在于，所述甲醇制氢转化器还包括支撑脚，设于所述甲醇制氢转化器的底部。
10.一种甲醇制氢装置，其特征在于，包括如上权利要求1-9任一项所述的甲醇制氢转化器。
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