一种节能型甲醇裂解制氢反应装置的制作方法

本技术属于一种反应装置，尤其涉及化工行业甲醇裂解转化制氢的装置。

背景技术：

1、甲醇裂解反应器是一种广泛使用的用于甲醇裂解转化制氢的反应容器，一般为列管式反应器。在管束内填充催化剂颗粒，由管束外的热介质提供热量，甲醇蒸汽在通过管束内的催化剂时吸热并促成裂解反应。

2、现有的甲醇裂解反应器仅是单一的反应容器，还需要另外的为反应所需热量的供热介质生成设备和产生甲醇蒸汽的汽化过热器。通常需要布置较多数量的设备、管道和附件，占地多，能耗高，不能适应节能集约化反应装置的需要。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种节能型甲醇裂解制氢反应装置，以解决现有技术中的诸多问题。

2、本实用新型的目的通过下述技术方案来实现：

3、一种节能型甲醇裂解制氢反应装置，该装置的主体结构为一台管壳式容器，该管壳式容器包括容器本体和设置在容器本体上的上封头、容器本体下的下封头；该装置还包括设置在管壳式容器内的预热模块和裂解转化模块，以及设置在该管壳式容器的一侧的烟风模块。

4、进一步的，该装置还包括燃料进口和烟风出口，燃料进口设置在管壳式容器的一侧，烟风出口设置在管壳式容器的另外一侧。

5、进一步的，所述的烟风模块设置在烟风进口(燃料进口)与容器本体之间。

6、进一步的，所述的烟风模块包括矩形空腔和设置在矩形空腔内的规整催化剂填料，通过催化反应提高烟风(燃料)的温度。

7、进一步的，所述的预热模块内设置着竖直排列的换热管束，预热模块设置在靠近烟风模块的一侧；烟风通过管壁对管束内的原料实现预热。

8、进一步的，所述的裂解转化模块内设置着填充了裂解催化剂颗粒的竖直排列的换热管束，裂解转化模块设置在预热模块的另一侧，即靠近烟风出口侧，烟风通过管壁对管束内的裂解转化实现供热。

9、进一步的，在管壳式容器下端，即下封头内还设置有分程隔板，分程隔板焊接在管壳式容器下封头内。分程隔板将下封头分为两个腔室，分别为分程腔室一和分程腔室二；分程腔室一设置在裂解转化模块对应的下方，分程腔室二设置在预热模块对应的下方。两个分程腔室的大小不一。通过分程隔板分程出来的两个空间：一个空间是把原料液(甲醇)分配到预热模块的管束中，再回来的时候就是气化后的反应气到另一个的空间中。分程隔板的位置可根据预热模块和裂解转化模块中各自的管束数量比例来对应分配空间。如预热模块部分的管束少，那么分程隔板所在侧空间就小(即预热模板对应下来的分程空间就小些)，与设备结构对应。

10、作为本申请中一种较好的实施方式，所述的预热模块中的换热管束较裂解转化模块中的换热管束少。

11、作为本申请中一种较好的实施方式，所述的预热模块中的换热管束(数量)占预热模块与较裂解转化模块中的总换热管束(数量)的10～18％(具体可为10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％等)。

12、进一步的，下封头上设置着甲醇进口和转化气出口；分程隔板设置在管壳式容器底部的甲醇进口与转化气出口之间，即甲醇进口与分程腔室二连通，方便甲醇进入，转化气出口与分程腔室一连通，方便转化气输出。

13、该节能型甲醇裂解制氢反应装置的具体反应过程为：

14、烟风模块设置在管壳式容器的烟风进口处，燃料在烟风模块催化反应，由烟风将反应热量横向带入管壳式容器壳程，为管壳式容器管束内的甲醇提供汽化和反应所需的热量，所述的预热模块和裂解转化模块集成在一台管壳式容器中，一部分管束为预热模块的换热管，另一部分管束为裂解转化模块的反应管；原料甲醇从管壳式容器下部的分程腔室二进入预热模块的换热管实现预热；甲醇蒸汽经上封头进入填充了催化剂的反应管束完成裂解转化反应，转化气从下部的分程腔室一离开。

15、烟风模块、预热模块和裂解转化模块整合到一个设备腔体内，使三个模块间的热量可以按温度梯度进行传递，烟风模块催化反应产生热量温度最高，经预热模块吸取热量后温度降低，再经裂解转化模块吸附热量后温度进一步降低，烟风又返回烟风模块进口，继续催化反应。

16、与现有技术相比，本实用新型的积极效果是：

17、(一)本实用新型的供热介质为工艺系统内的psa(变压吸附)提氢解吸气或原料甲醇反应后的烟风，不需附加的供热系统。

18、(二)通过将工艺路线中所需的供热、预热、反应三种设备集成一体，使甲醇裂解反应装置的工艺设备的数量减少，结构布局紧凑，实现了热量集成利用，降低生产能耗，节省装置占地，适应各种规格装置的灵活应用。

技术特征：

1.一种节能型甲醇裂解制氢反应装置，该装置的主体结构为一台管壳式容器，该管壳式容器包括容器本体和设置在容器本体上的上封头、容器本体下的下封头；其特征在于，该装置还包括设置在管壳式容器内的预热模块(2)和裂解转化模块(3)，以及设置在该管壳式容器的一侧的烟风模块(1)。

2.根据权利要求1所述的甲醇裂解制氢反应装置，其特征在于，该装置还包括烟风进口(4)和烟风出口(5)，烟风进口(4)设置在管壳式容器的一侧，烟风出口(5)设置在管壳式容器的另外一侧。

3.根据权利要求2所述的甲醇裂解制氢反应装置，其特征在于，所述的烟风模块(1)设置在烟风进口(4)与容器本体之间。

4.根据权利要求1所述的甲醇裂解制氢反应装置，其特征在于，所述的烟风模块(1)包括矩形空腔和设置在矩形空腔内的规整催化剂填料。

5.根据权利要求1所述的甲醇裂解制氢反应装置，其特征在于，所述的预热模块(2)内设置着竖直排列的换热管束，预热模块(2)设置在靠近烟风模块(1)的一侧。

6.根据权利要求5所述的甲醇裂解制氢反应装置，其特征在于，所述的裂解转化模块(3)内设置着填充了裂解催化剂颗粒的竖直排列的换热管束，裂解转化模块(3)设置在预热模块(2)的另一侧，靠近烟风出口(5)侧。

7.根据权利要求1所述的甲醇裂解制氢反应装置，其特征在于，在下封头内设置有分程隔板(6)，分程隔板(6)焊接在管壳式容器下封头内，分程隔板(6)将下封头分为两个腔室，分别为分程腔室一和分程腔室二；分程腔室一设置在裂解转化模块(3)对应的下方，分程腔室二设置在预热模块(2)对应的下方。

8.根据权利要求6所述的甲醇裂解制氢反应装置，其特征在于，所述的预热模块(2)中的换热管束较裂解转化模块(3)中的换热管束少。

9.根据权利要求8所述的甲醇裂解制氢反应装置，其特征在于，所述的预热模块(2)中的换热管束数量占预热模块(2)与裂解转化模块(3)中的总换热管束数量的10～18％。

10.根据权利要求7所述的甲醇裂解制氢反应装置，其特征在于，在下封头上设置着甲醇进口(7)和转化气出口(8)；分程隔板(6)设置在管壳式容器底部的甲醇进口(7)与转化气出口(8)之间，即甲醇进口(7)与分程腔室二连通，转化气出口(8)与分程腔室一连通。

技术总结本技术公开了一种节能型甲醇裂解制氢反应装置，该装置的主体结构为一台管壳式容器，该管壳式容器包括容器本体和设置在容器本体上的上封头、容器本体下的下封头；该装置还包括设置在管壳式容器内的预热模块(2)和裂解转化模块(3)，以及设置在该管壳式容器的一侧的烟风模块(1)。本技术通过将工艺路线中所需的供热、预热、反应三种设备集成一体，使甲醇裂解反应装置的工艺设备的数量减少，结构布局紧凑，实现了热量集成利用，降低生产能耗，节省装置占地，适应各种规格装置的灵活应用。技术研发人员：张杰,刘昕,余秋兰,杨宁,闫飞,郝明涛,周锡金,徐晓峰,黎翔,赵合楠受保护的技术使用者：西南化工研究设计院有限公司技术研发日：20231212技术公布日：2024/12/12