用于执行吸热过程的重整炉制造技术

本发明专利技术涉及一种用于执行吸热过程的重整炉。该重整炉包括形成有反应管的反应空间、装配有燃烧器的燃烧空间、以及与燃烧空间处于流体连接的烟道气体通道。这些燃烧器被布置在该重整炉的第一端面处并且产生朝向第二端面定向的火焰以燃烧这些反应管。根据本发明专利技术，提供的是，该烟道气体通道具有过渡区域和排出区域，其中，该烟道气体通道经由该过渡区域连接至该燃烧空间的第二端面，并且与该烟道气体通道的排出区域相比，该烟道气体通道的过渡区域的通道直径减小。该过渡区域因此包括相对于该排出区域的收缩部，其产生该燃烧空间与该烟道气体通道的排出区域之间的液压脱离联接。气体通道的排出区域之间的液压脱离联接。气体通道的排出区域之间的液压脱离联接。

【技术实现步骤摘要】
用于执行吸热过程的重整炉
[0001]专利技术

[0002]本专利技术涉及一种用于执行吸热过程的重整炉。本专利技术进一步涉及根据本专利技术的重整炉用于由含碳输入材料生产合成气体的用途。

技术介绍

[0003]用于利用蒸汽催化重整含碳输入材料的重整炉在许多实施例中是已知的。用于催化重整含碳输入材料的重整炉的公知示例是用于重整天然气和蒸汽以生产合成气体、一氧化碳和氢的混合物、以及经常还有不期望的伴随物(例如二氧化碳)的蒸汽重整器。这种重整过程吸热并缓慢地进行，并且因此利用蒸汽转化含碳输入材料需要外部燃烧源来用于加热重整炉的填充有催化剂的反应管。
[0004]在大型工业规模工厂的情况下，已经建立了采用具有竖直反应管的基本上箱形炉的配置。这些反应管的总和的内部形成重整炉的反应空间。这些反应管被布置成一排或平行的多排。
[0005]每个反应管排典型地通过两个燃烧器排来燃烧，其中一个反应管排居中地布置在平行于这些反应管排延伸的两个燃烧器排之间，以确保反应管的均匀燃烧。邻近壁的燃烧器排与非邻近壁的燃烧器排不同。对于邻近壁的燃烧器排，燃烧器被布置在重整炉的壁与反应管排之间。对于非邻近壁的燃烧器排，燃烧器被布置在两个反应管排之间。
[0006]燃烧器被布置在重整炉的所谓的燃烧空间内部。反应气体供应到反应管以及从反应管排出产物气体必然是在燃烧空间外部实现的，并且这些反应管的壁因此限定了反应空间与燃烧空间之间的空间间隔。
[0007]燃烧器排中的燃烧器经由进料导管被供应以空气和燃烧气体，并且在最常见的设计中被布置在重整炉的顶板或底板中，其中，燃烧器的火焰对应地竖直向下朝向重整炉底板定向或竖直向上朝向重整炉顶板定向。燃烧器的其他布置(例如在重整炉的侧壁处以用于侧向燃烧、或用于对角线燃烧的阶梯状布置)同样是已知的，但是采用得没有那么常见。
[0008]离开反应管的产物气体组合在燃烧空间外部的收集器导管中并被排出。气体离开温度为800℃至900℃或更高。在重整炉的燃烧空间中的温度为1000℃至1200℃或更高。因此，重整炉的壁内衬有耐火保护涂层。
[0009]由燃烧器产生的烟道气体的排出采用与重整炉的燃烧空间处于流体连接的所谓的烟道气体隧道。这些烟道气体隧道被布置在燃烧空间内部，或者在燃烧空间外部、在空间上与之分开。取决于重整炉的尺寸，所述炉具有一个或多个烟道气体隧道。烟道气体隧道相对于反应管竖直地布置，并且相对于重整炉的顶板和底板基本上水平地布置，并且还平行于燃烧器排。
[0010]例如在EP 3 153 465 A1中描述了被配置为用于生产合成气体的蒸汽重整器的典型重整炉。这里，这些烟道气体通道被布置在燃烧空间下方和外部并且在空间上与燃烧空间分开，并且展现出沿燃烧器废气的流动方向变宽的楔形纵向轮廓。由于这些烟道气体隧道仅一侧开放以用于燃烧器废气的排出，所以这种配置导致了废气量在废气通道的长度上
累积地增加。此外，在烟道气体通道与燃烧空间之间的开口可以展现出沿流动方向变窄、在整个通道长度上不间断的楔形轮廓，以促进沿烟道气体通道开口的方向增加的废气量的排出。这允许烟道气体通道中的均匀流动，即，烟道气体的流速在烟道气体通道中的任何点处是理想恒定的。在烟道气体通道中的均匀流动使燃烧空间中的温度分布改进，并且因此使炉管的加热更均匀。这避免了温度峰值，因此还使得可以控制在利用蒸汽对含碳输入材料的反应中不期望的副产物的量。
[0011]这种解决方案的缺点是与楔形烟道气体通道和/或在烟道气体通道与燃烧空间之间的开口的配置相关联的高构造成本和复杂性。
[0012]EP 2 791 052 B1披露了一种可运输的重整器，其中，烟道气体隧道被固定地连接到燃烧空间并且截面是U形、V形或梯形的。这些烟道气体隧道被布置成使得开口是向上定向的，以便在燃烧空间中形成的烟道气体可以流动到烟道气体隧道中，其中，这些开口是被设置有烟道气体进入装置的盖板覆盖的。在这些盖板中的烟道气体进入装置选自槽缝、孔、涡流板、或这些盖板之间的间隙的类型。
[0013]这种解决方案的缺点是使用额外的内部件(诸如盖板)的成本高且不方便。此外，在燃烧空间的烟道气体隧道侧端部与烟道气体隧道本身之间的距离仅由设置有槽缝、孔、涡流板或间隙的盖板限定。因此，燃烧空间和烟道气体通道不是彼此液压地脱离联接的，因此导致在这些烟道气体通道中的燃烧器废气的流动不均匀。这导致了上述问题，尤其是反应管的燃烧不均匀。此外，这些盖板典型地由多孔材料制造，该多孔材料额外地确保了在燃烧空间与烟道气体通道之间没有实现液压脱离联接，因为这些盖板的多孔材料不代表燃烧器废气的真实压力屏障。

技术实现思路

[0014]本专利技术的目的是至少部分地克服现有技术的上述缺点。
[0015]特别地，本专利技术的目的是使重整炉的烟道气体通道中的燃烧器废气的流动尽可能均匀，同时使烟道气体通道的构造配置尽可能简单。
[0016]本专利技术的另一个目的是将该烟道气体通道或这些烟道气体通道结合燃烧空间进行配置，其方式为确保这些燃烧器对反应管的尽可能均匀的燃烧。
[0017]独立权利要求为至少部分地实现上述目的中的至少一个提供了贡献。从属权利要求提供了优选实施例，其有助于至少部分地实现上述目的中的至少一个。在相关的情况下，对于根据本专利技术的相应另一个类别的相同命名或相应的成分，根据本专利技术的类别的成分的优选实施例是同样优选的。
[0018]术语“具有”、“包括”或“包含”等不排除可能存在另外的要素、成分等。不定冠词“一个/种(a)”不排除可能存在多个/种。
[0019]本专利技术的目的至少部分地通过一种用于执行吸热过程的重整炉解决，该重整炉包括：
[0020]反应空间、燃烧空间以及与该燃烧空间处于流体连接的烟道气体通道；其中，该反应空间是由穿过该燃烧空间的多个竖直布置的反应管形成的，其中，这些反应管在管内部中包括用于转化气态输入材料的催化剂，其中，这些反应管成一直线布置、并且形成一个或多个反应管排；并且其中，该燃烧空间是由多个耐火壁形成的，包括第一端面和第二端面，
并且包括被布置在该第一端面处的多个燃烧器，这些燃烧器产生沿该第二端面的方向定向的火焰，其中，这些燃烧器成一直线布置，并且形成多个燃烧器排，用于燃烧这些反应管的燃烧器排被布置成平行于反应管排；并且其中，用于排出燃烧器废气的该烟道气体通道被布置在该燃烧空间的第二端面的区域中，并且平行于这些燃烧器排并在该燃烧空间外部延伸。根据本专利技术，提供的是，该烟道气体通道具有过渡区域和排出区域，其中，该烟道气体通道经由该过渡区域连接至该燃烧空间的第二端面，并且与该烟道气体通道的排出区域相比，该烟道气体通道的过渡区域的通道直径减小。
[0021]该过渡区域和该排出区域优选地彼此直接连接。
[0022]在本专利技术的主题的背景下，术语“通道直径”或“直径”在结合烟道气体通道的过渡区域或排出区域的尺寸进行叙述时被理解为是指在观察烟道气体通道的在关于燃烧器废气流经过的区域的所讨论的点处的截面时该烟道气体通道在所讨论的点处的宽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于执行吸热过程的重整炉(10)，该重整炉包括反应空间(11)、燃烧空间(12)以及与该燃烧空间处于流体连接的烟道气体通道(13)；其中，该反应空间是由穿过该燃烧空间的多个竖直的反应管(14)形成的，其中，这些反应管在管内部中包括用于转化气态输入材料的催化剂，其中，这些反应管成一直线布置、并且形成一个或多个反应管排(15)；并且其中，该燃烧空间是由多个耐火壁(16)形成的，包括第一端面(17)和第二端面(18)，并且包括被布置在该第一端面处的多个燃烧器(19)，这些燃烧器产生沿该第二端面的方向定向的火焰(20)，其中，这些燃烧器成一直线布置，并且形成多个燃烧器排(21)，其中，用于燃烧这些反应管的燃烧器排被布置成平行于反应管排；并且其中，用于排出燃烧器废气(32)的该烟道气体通道被布置在该燃烧空间的第二端面的区域中，并且平行于这些燃烧器排并在该燃烧空间外部延伸，其特征在于，该烟道气体通道具有过渡区域(22)和排出区域(23)，其中，该烟道气体通道经由该过渡区域连接至该燃烧空间的第二端面，并且与该烟道气体通道的排出区域相比，该烟道气体通道的过渡区域的通道直径减小。2.根据权利要求1所述的重整炉，其特征在于，该过渡区域的通道直径与该排出区域的通道直径的比率是1:2到1:10、优选地1:5到1:7、特别优选地1:6。3.根据权利要求1或2所述的重整炉，其特征在于，该过渡区域的最小通道直径(24)小于该排出区域的最大通道直径(25)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的重整炉，其特征在于，该过渡区域的通道直径沿该排出区域的方向从该燃烧空间的第二端面变窄。5.根据权利要求4所述的重整炉，其特征在于，该过渡区域的通道直径沿该排出区域的方向从该燃烧空间的第二端面变窄、随后沿该排出区域的方向变宽。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼奥，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：