感應(yīng)加熱蒸汽重整裝置轉(zhuǎn)化爐制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)涉及對(duì)含烴、尤其具有甲烷的原料流(E)進(jìn)行蒸汽重整的轉(zhuǎn)化爐，具有：燃燒室(10)；至少一個(gè)反應(yīng)管(20)，所述反應(yīng)管以分段方式在燃燒室(10)中延伸，并且用于容納催化劑(K)以及引導(dǎo)原料流(E)通過；至少一個(gè)燃燒器(30)，所述燃燒器使得燃料在燃燒室(10)中燃燒，從而加熱至少一個(gè)反應(yīng)管(20)。按照本發(fā)明專利技術(shù)所述，至少一個(gè)反應(yīng)管(20)具有在燃燒室(10)上方以及下方延伸的管段(20a)，將感應(yīng)器(23)布置在該管段(20a)上，所述感應(yīng)器可用來感應(yīng)加熱管段(20a)。本發(fā)明專利技術(shù)還涉及一種相應(yīng)的方法。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種例如對(duì)含烴的原料氣流進(jìn)行蒸汽重整的轉(zhuǎn)化爐，以及一種相應(yīng)的方法。
技術(shù)介紹
尤其甲烷的蒸汽重整是一種廣為認(rèn)可的合成氣制備技術(shù)。與其它方法相比，當(dāng)前尤其偏愛將蒸汽重整用于制備氫。所述蒸汽重整涉及一種吸熱反應(yīng)，例如以天然氣或甲烷為原料的情況下，在有一種合適催化劑存在的條件下按照以下反應(yīng)方程式進(jìn)行的吸熱反應(yīng)：CH4+H2O→CO+3H2。優(yōu)選將高溫水蒸氣與將要重整的原料(例如天然氣或甲烷)混合，并且通過燃燒一種燃料連續(xù)供應(yīng)能量，在氣相中有催化劑存在的條件下使其反應(yīng)轉(zhuǎn)化成合成氣或氫。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
因此本專利技術(shù)的任務(wù)在于提供一種用于產(chǎn)生合成氣、尤其是產(chǎn)生氫的改良裝置或改良方法。這一任務(wù)是通過采用具有權(quán)利要求1所述特征的轉(zhuǎn)化爐來解決的。本專利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施方式均在相應(yīng)的從屬權(quán)利要求中給出，并且以下將對(duì)其進(jìn)行說明。根據(jù)權(quán)利要求1所述，其提供一種對(duì)尤其具有甲烷的含烴原料進(jìn)行蒸汽重整的轉(zhuǎn)化爐，所述轉(zhuǎn)化爐具有：-燃燒室，-至少一個(gè)反應(yīng)管，所述反應(yīng)管以分段方式在燃燒室中延伸，并且用于容納催化劑以及引導(dǎo)原料流通過，-至少一個(gè)燃燒器，所述燃燒器用來使燃料在燃燒室中燃燒，從而加熱所述至少一個(gè)反應(yīng)管，所述至少一個(gè)反應(yīng)管具有在燃燒室上方以及下方延伸的管段，其中在該管段上布置感應(yīng)器，所述感應(yīng)器可用來感應(yīng)加熱管段。就是說感應(yīng)器可用來產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，在管段的材料中感應(yīng)出渦流，渦流引起管段變熱。換句話說，至少一個(gè)反應(yīng)管可以經(jīng)由燃燒室的上方(尤其水平)延伸的殼壁從燃燒室通向外面，使得至少一個(gè)反應(yīng)管的那個(gè)管段在燃燒室上方以及之外延伸。與反應(yīng)管的電阻加熱方式相比，優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)管與其余結(jié)構(gòu)不會(huì)出現(xiàn)電隔離的問題。原則上轉(zhuǎn)化爐當(dāng)然可以具有多個(gè)反應(yīng)管，這些反應(yīng)管具有布置在燃燒室上方和之外的相應(yīng)管段，在所述管段上各自布置一個(gè)感應(yīng)器。本專利技術(shù)尤其利用公認(rèn)的蒸汽重整技術(shù)來制備合成氣或氫，根據(jù)本專利技術(shù)所述的技術(shù)方案，有利于節(jié)省至少一部分燃料，例如當(dāng)存在多余或者低價(jià)電能的時(shí)候，可以通過感應(yīng)加熱反應(yīng)管的方式輔助加熱原料流，或者臨時(shí)予以替代。按照本專利技術(shù)所述轉(zhuǎn)化爐的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述燃燒器或多個(gè)燃燒器布置在燃燒室的上方殼壁上，該殼壁向上形成燃燒室的邊界，所述燃燒器優(yōu)選向下點(diǎn)火進(jìn)入燃燒室之中。除此之外，也可以選擇將燃燒器布置在燃燒室的側(cè)面上，或者布置在燃燒室下方(例如燃燒室的底部)。此外按照本專利技術(shù)所述轉(zhuǎn)化爐的一種優(yōu)選實(shí)施方式所述，至少一個(gè)反應(yīng)管或者多個(gè)反應(yīng)管通入一個(gè)總管之中，可以通過該總管從反應(yīng)管中抽出在一種合適催化劑存在的條件下在反應(yīng)管中發(fā)生的蒸汽重整的相產(chǎn)物或粗合成氣流。至少一個(gè)反應(yīng)管適宜沿著平行于垂線的縱軸線或圓柱軸線延伸。如果采用了多個(gè)反應(yīng)管，那么這些反應(yīng)管優(yōu)選相互平行地各自沿者平行于垂線的縱軸線或圓柱軸線延伸。所述管段優(yōu)選相對(duì)于該縱軸線或垂線在燃燒室上方以及之內(nèi)延伸。總管相對(duì)于垂線布置在燃燒室下方以及之外(或者也可選擇在之內(nèi))，并且優(yōu)選垂直于至少一個(gè)反應(yīng)管或者沿著水平線延伸。若為布置在燃燒室下方的燃燒器(見上)，則還可以將總管布置在燃燒室上方。所述至少一個(gè)反應(yīng)管和/或者總管可以至少局部為空心柱體形狀，尤其是空心圓柱體形狀。可想而知也可以是其它橫斷面形狀。此外所述至少一個(gè)反應(yīng)管優(yōu)選由導(dǎo)電材料構(gòu)成，或者具有至少一種此等材料從而能夠感應(yīng)加熱至少一個(gè)反應(yīng)管。按照本專利技術(shù)的一種實(shí)施方式所述，將感應(yīng)器設(shè)置在所述管段上可以將原料流引入至少一個(gè)反應(yīng)管之中的某個(gè)部位的下游以及在所述燃燒室的下游(上方以及之外)。按照本專利技術(shù)的一種實(shí)施方式所述，感應(yīng)器還具有卷繞在所述管段周圍的線圈。按照本專利技術(shù)的一種實(shí)施方式所述，感應(yīng)器與電源相連或者可以與電源相連，所述電源可在感應(yīng)器中產(chǎn)生交變電流，從而產(chǎn)生所述的交變磁場(chǎng)，所述交變磁場(chǎng)在所述管段中引起渦流，所述渦流導(dǎo)致管段變熱。按照本專利技術(shù)的一種實(shí)施方式所述，所述管段同樣可用來容納催化劑，或者管段裝有催化劑。催化劑材料優(yōu)選不僅位于燃燒室之內(nèi)，而且也在燃燒室上方所述的管段之中，從而也能在那里使用感應(yīng)產(chǎn)生的熱量進(jìn)行蒸汽重整。尤其可以將感應(yīng)器與催化劑相鄰布置。例如所述的線圈各自可以包圍位于相應(yīng)管段中的催化劑，從而尤其可以直接在所包圍的催化劑材料中產(chǎn)生熱量，以便在那里進(jìn)行蒸汽重整。本專利技術(shù)的另一方面涉及權(quán)利要求4所述的蒸汽重整方法。本專利技術(shù)所述的方法首選使用本專利技術(shù)所述的轉(zhuǎn)化爐，并且尤其可以根據(jù)上述特征對(duì)其加以改進(jìn)。按照本專利技術(shù)所述的方法，使得含烴、尤其含甲烷以及具有水蒸氣的原料流經(jīng)過轉(zhuǎn)化爐的至少一個(gè)反應(yīng)管(或者多個(gè)反應(yīng)管)，并且在有合適的催化劑布置于所述至少一個(gè)反應(yīng)管中的條件下在此將其轉(zhuǎn)換成具有CO和H2的粗合成氣流，所述原料流在至少一個(gè)反應(yīng)管中經(jīng)過燃燒室，在燃燒室中可以燃燒或者燃燒一種燃料來加熱原料流。按照本專利技術(shù)所述，-感應(yīng)加熱所述至少一個(gè)反應(yīng)管，由此還至少暫時(shí)加熱所述至少一個(gè)反應(yīng)管中的原料流，或者-至少暫時(shí)感應(yīng)加熱至少一個(gè)反應(yīng)管，而不是通過燃燒燃料加熱原料流。以下將根據(jù)附圖描述實(shí)施例，對(duì)本專利技術(shù)的其它特征和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行解釋。附圖說明附圖1為本專利技術(shù)所述轉(zhuǎn)化爐的局部透視圖。具體實(shí)施方式附圖1所示為本專利技術(shù)所述用來對(duì)含烴、尤其含有甲烷的原料流E進(jìn)行蒸汽重整的轉(zhuǎn)化爐1。轉(zhuǎn)化爐1具有燃燒室10，該燃燒室具有輻射段11以及對(duì)流段12。在輻射段11中例如將燃燒器30設(shè)置在燃燒室10的上方水平殼壁13上，所述燃燒器可在燃燒室10或輻射段11中有氧氣存在的條件下使燃料燃燒，將所產(chǎn)生的熱量傳遞給多個(gè)反應(yīng)管20(或者至少一個(gè)反應(yīng)管20，見上)，這里為了簡(jiǎn)單起見僅僅繪出了三個(gè)。反應(yīng)管20各自沿著垂直縱軸線z穿過燃燒室10的輻射段11。將催化劑K設(shè)置在反應(yīng)管20之中。所述催化劑不僅在燃燒室10之內(nèi)延伸的相應(yīng)反應(yīng)管20的管段20b之中，而且也在燃燒室10上方以及之內(nèi)的相應(yīng)反應(yīng)管20的管段20a之中。輻射段11中產(chǎn)生的熱量尤其經(jīng)過適當(dāng)計(jì)算，使得送入反應(yīng)管20之中的、尤其預(yù)先在轉(zhuǎn)化爐1或燃燒室10的對(duì)流段12中經(jīng)過預(yù)熱的原料流E在反應(yīng)管20中在使用所述熱量的情況下通過蒸汽重整轉(zhuǎn)化為具有CO和H2的粗合成氣流R。反應(yīng)管20通入到燃燒室10下方的總管21之中，可以通過該總管從轉(zhuǎn)化爐1或反應(yīng)管20中抽出所產(chǎn)生的粗合成氣流R。重整氣R通常例如在780℃～1050℃、優(yōu)選在820℃～950℃溫度范圍內(nèi)離開重整轉(zhuǎn)化爐1的輻射段11。氣體的壓力范圍在10～50bar、優(yōu)選15～40bar范圍內(nèi)。按照本專利技術(shù)所述，除了有燃燒器30之外，轉(zhuǎn)化爐1現(xiàn)在還具有感應(yīng)器23，所述感應(yīng)器布置在上方管段20a上并且可用來感應(yīng)加熱管段20a。為此感應(yīng)器可以具有導(dǎo)電的線圈23，所述線圈各自卷繞在相應(yīng)管段20a周圍，各個(gè)感應(yīng)器或線圈23均與電源2相連，所述電源在感應(yīng)器23中產(chǎn)生電流，該電流產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)又在管段20a中產(chǎn)生渦流，渦流導(dǎo)致相應(yīng)的管段20a變熱。因此按照本專利技術(shù)所述，可以使用電能替代燃料來加熱原料流E，或者作為燃料的補(bǔ)充。所述電能適宜是多余的電能或者價(jià)格特別低廉的電能。本專利技術(shù)所述的轉(zhuǎn)化爐1特別適合用來執(zhí)行本專利技術(shù)所述的方法。就此而言，本專利技術(shù)的技術(shù)方案可以實(shí)現(xiàn)例如除了點(diǎn)火之外還可以暫時(shí)加熱反應(yīng)管20中的原料流E，方法是在同樣裝填了催化劑的反應(yīng)管20的管段中各自以上述方式利用感應(yīng)器或線圈23感應(yīng)產(chǎn)生電渦流。此外尤其還本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
對(duì)含烴原料流(E)進(jìn)行蒸汽重整的轉(zhuǎn)化爐(1)，具有：?燃燒室(10)，?至少一個(gè)反應(yīng)管(20)，所述反應(yīng)管以分段方式在燃燒室(10)中延伸，并且用于容納催化劑(K)以及引導(dǎo)原料流(E)通過，?至少一個(gè)燃燒器(30)，所述燃燒器用來使燃料在燃燒室(10)中燃燒，從而加熱所述至少一個(gè)反應(yīng)管(20)，其特征在于，所述至少一個(gè)反應(yīng)管(20)具有在燃燒室(10)上方以及下方延伸的管段(10a)，其中感應(yīng)器(23)布置在該管段(20a)上，所述感應(yīng)器用來感應(yīng)加熱管段。

【技術(shù)特征摘要】
2015.10.08 DE 102015013071.41.對(duì)含烴原料流(E)進(jìn)行蒸汽重整的轉(zhuǎn)化爐(1)，具有：-燃燒室(10)，-至少一個(gè)反應(yīng)管(20)，所述反應(yīng)管以分段方式在燃燒室(10)中延伸，并且用于容納催化劑(K)以及引導(dǎo)原料流(E)通過，-至少一個(gè)燃燒器(30)，所述燃燒器用來使燃料在燃燒室(10)中燃燒，從而加熱所述至少一個(gè)反應(yīng)管(20)，其特征在于，所述至少一個(gè)反應(yīng)管(20)具有在燃燒室(10)上方以及下方延伸的管段(10a)，其中感應(yīng)器(23)布置在該管段(20a)上，所述感應(yīng)器用來感應(yīng)加熱管段。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)化爐，其特征在于，感應(yīng)器具有卷繞在所述管段(20a)周圍的線圈(...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：D·米哈伊勒維奇，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：林德股份公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：德國(guó);DE