技术领域：
本发明属于变换炉技术领域，具体涉及一种高效变换炉。
背景技术：
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变换炉通常包括外部的承压壳体，内部的外分布器以及设置在外分布器中心的集气筒，外分布器与集气筒之间充满催化剂，然后将工艺气通过外分布器扩散到催化剂中反应生成产品气，经集气筒收集。
传统的变换炉的结构限制了工艺气只能经过一次催化，导致产品气中存在残余的工艺气，产品气的纯度不高，为了提高产品气的纯度，直接的方法是加厚催化剂层，增加工艺气从外分布器向集气筒流动的行程，以此来促进工艺气的转化率，提高产品气纯度，但是，这种方法直接加大了工艺气的流动阻力，使变换炉的压力等级进一步提升，提高了变换炉的生产成本和安全生产风险。
技术实现要素：
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本发明要解决的技术问题是：提供一种高效变换炉，在不增加催化剂层厚度的前提下，提高工艺气的转化率，提高产品气的纯度。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：高效变换炉，包括外壳体、连接在外壳体内部的筒状外分布器、与外分布器同轴设置的中心集气管、以及设置在外分布器与中心集气管之间的移热系统，所述外分布器上端封闭，下端与外壳体内壁连接，外分布器与外壳体之间形成缓冲分布腔，外分布器与中心集气管之间形成催化腔，外壳体上端设置有与缓冲分布腔连通的进气口，外分布器侧壁上布满第一布气孔，中心集气管管壁上设置有大量集气孔，所述催化腔向下延伸至缓冲分布腔的下方，所述中心集气管包括相互连接的集气段和布气段，集气段与缓冲分布腔对应用于收集产品气，布气段位于缓冲分布腔下方，布气段下端封闭，用于将产品气再次分布到催化腔内，集气孔分布在集气段，布气段管壁上设置有大量第二布气孔，外壳体下部设置有与催化腔连通的若干出气口，各出气口上覆盖有第一拦截件，所述中心集气管与外壳体固定连接或与外分布器顶端固定连接或与移热系统固定连接。
所述移热系统包括分布在催化腔内的若干换热管、与外分布器上端连接的上集箱、与外壳体下端连接的下集箱，各换热管上端与上集箱连通，下端与下集箱连通，上集箱上连接有伸出外壳体外的第一连接管，下集箱上连接有伸出外壳体外的第二连接管，所述中心集气管的上端与上集箱的下端连接，中心集气管的下端与下集箱的上端连接。
所述外分布器的顶面上周向均布有多个装填口，每个装填口上设置有盖体，所述上集箱的底部开设有与中心集气管连通的人孔，人孔上设置有可开闭的人孔盖，人孔盖密封扣接在人孔上。
所述中心集气管还包括位于集气段和布气段之间的渐变段和扩张段，扩张段的直径大于集气段的直径，渐变段为锥筒体，用于连接集气段和扩张段，所述布气段成锥筒体，布气段的上端直径大于下端直径，布气段的上端与扩张段的下端密封对接。
所述布气段的外壁上贴接有用于阻挡催化剂进入中心集气管的第二拦截件。
所述外壳体上设置有与缓冲分布腔下端连通的吹扫口，吹扫口上可拆卸地密封连接有封盖。
本发明的有益效果是：通过对外分布器、中心集气管以及催化腔的合理布局，使经过一次催化后的工艺气经中心集气管的引导再次进入催化腔进行二次催化，且两次催化所在的催化腔的位置不同，不会造成催化剂过渡反应而丧失催化能力，从而实现在不增加催化剂层厚度的前提下，提高工艺气的转化率，提高产品气的纯度的技术目标。
本发明进一步利用移热系统的上集箱和下集箱来固定中心集气管，使中心集气管的安装结构更为简单，扩大催化腔的体积，使工艺气反应更充分。
本发明进一步通过在上集箱底部开设人孔，便于人员进入中心集气管内清扫检修。
本发明进一步通过在中心集气管的集气段和布气段之间增加渐变段和扩张段，利用渐变段吸收中心集气管工作时产生的应力，提高变换炉的工作稳定性，同时利用扩张段降低产品气的流速，使产品气通过布气段均匀地向催化腔扩散，进行均匀的二次催化。
本发明进一步通过在外壳体上设置吹扫口，可定期检查和清除缓冲分布腔底部沉积的灰尘，避免灰尘进入催化腔。
附图说明：
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：
图1是本发明的结构示意图。
图1中：1、外壳体，2、外分布器，3、中心集气管，301、集气段，302、分布段，303、渐变段，304、扩张段，4、移热系统，401、换热管，402、上集箱，403、下集箱，404、第一连接管，405、第二连接管，5、缓冲分布腔，6、催化腔，7、进气口，8、第一布气孔，9、集气孔，10、第二布气孔，11、出气口，12、第一拦截件，13、装填口，14、盖体，15、人孔，16、人孔盖，17、第二拦截件，18、吹扫口，19、封盖，20、卸料口。
具体实施方式：
下面结合附图，详细描述本发明的具体实施方案。
如图1所示，高效变换炉包括外壳体1、连接在外壳体1内部的筒状外分布器2、与外分布器2同轴设置的中心集气管3、以及设置在外分布器2与中心集气管3之间的移热系统4，所述外分布器2上端封闭，下端与外壳体1内壁连接，外分布器2与外壳体1之间形成缓冲分布腔5，外分布器2与中心集气管3之间形成催化腔6，外壳体1上端设置有与缓冲分布腔5连通的进气口7，外分布器2侧壁上布满第一布气孔8，中心集气管3管壁上设置有大量集气孔9，所述催化腔6向下延伸至缓冲分布腔5的下方，所述中心集气管3包括相互连接的集气段301和布气段302，集气段301与缓冲分布腔5对应用于收集产品气，布气段302位于缓冲分布腔5下方，布气段302下端封闭，用于将产品气再次分布到催化腔6内，集气孔9分布在集气段301，布气段302管壁上设置有大量第二布气孔10，外壳体1下部设置有与催化腔6连通的若干出气口11，各出气口11上覆盖有第一拦截件12，第一拦截件12可以是丝网、约翰逊网、孔眼板中的任意一种。
所述移热系统4包括分布在催化腔6内的若干换热管401、与外分布器2上端连接的上集箱402、与外壳体1下端连接的下集箱403，各换热管401上端与上集箱402连通，下端与下集箱403连通，上集箱402上连接有伸出外壳体1外的第一连接管404，下集箱403上连接有伸出外壳体1外的第二连接管405，所述中心集气管3与外壳体1固定连接或与外分布器2顶端固定连接或与移热系统4固定连接。本实施例中优选将中心集气管3与移热系统4固定连接，具体连接结构是：中心集气管3的上端与上集箱402的下端连接，中心集气管3的下端与下集箱403的上端连接。
在具体实施过程中，中心集气管3能够通过支架等辅助结构进行固定，该固定结构可根据变换炉内部空间随意设置，属于常规定位结构，本实施例中不做详细描述。
在本实施例中，外分布器2的顶面上周向均布有多个与催化腔6连通的装填口13，每个装填口13上设置有盖体14，打开盖体14，就可通过装填口13向催化腔6内填充催化剂。
所述上集箱402的底部开设有与中心集气管3连通的人孔15，人孔15上设置有可开闭的人孔盖16，人孔盖16密封扣接在人孔15上，当人孔15关闭的时候，上集箱402内走水，当需要对中心集气管3进行清理检修的时候，放光上集箱402内部的冷却水，工人可通过第一连接管404进入上集箱402内，然后打开人孔盖16，从人孔15进入中心集气管3，当然，为了能够顺利到达中心集气管3的各个高度，可采用悬吊的方式将工人吊下去，或者在中心集气管3的内壁上设置爬梯。
在本实施例中，由于催化腔6一直延伸至外壳体1的底部，因此，在外壳体的底部设置有卸料口20，通过卸料口20可将催化剂卸除，当然，在变换炉工作状态，卸料口20是被封闭的。
在本实施例中，中心集气管3还包括位于集气段301和布气段302之间的渐变段303和扩张段303，扩张段304的直径大于集气段301的直径，渐变段303为锥筒体，用于连接集气段301和扩张段304，所述布气段302成锥筒体，布气段302的上端直径大于下端直径，布气段302的上端与扩张段304的下端密封对接。利用渐变段303吸收中心集气管3工作时产生的应力，提高变换炉的工作稳定性，同时利用扩张段304降低产品气的流速，使产品气通过布气段302均匀地向催化腔6扩散，进行均匀的二次催化。
如图1所示，所述布气段302的外壁上贴接有用于阻挡催化剂进入中心集气管3的第二拦截件17。第二拦截件17可以是丝网、约翰逊网、孔眼板中的任意一种。
所述外壳体1上设置有与缓冲分布腔5下端连通的吹扫口18，吹扫口18上可拆卸地密封连接有封盖19。吹扫口用于定期检查和清除缓冲分布腔5底部沉积的灰尘，避免灰尘进入催化腔6。
本发明工作过程是：如图1所示，工艺气通过进气口7进入缓冲分布腔5内，经缓冲和均布后，通过外分布器2向催化腔6内扩散，催化腔6内填充有催化剂，工艺气通过催化剂的时候进行化学反应，生成产品气，同时释放热量，产品气在工艺气压的推动下向中心集气管3移动，并通过集气孔9进入中心集气管3的集气段301，然后沿集气段301向下移动，进入渐变段303和扩张段304时，由于流动面积的扩大，使得产品气的流动速度下降，从而使产品气区域稳定，再通过分布段302上的第二布气孔10再次扩散到催化腔6内，产品气中残留的工艺气其催化剂反应，再生成产品气，从而提高工艺气的转化效率，提高产品气的纯度。
二次催化后的产品气位于第一次催化的工艺气的下方，由于上方工艺气压强较大，因此再次进入催化腔的产品气和新产生的产品气向下方流动，最后通过外壳体1下部的出气口11排出。
在催化剂催化过程中，产生了大量的热能，移热系统4从第二连接管405引进冷却水，冷却水进入下集箱403后，均匀地向各换热管401输送，冷却水沿换热管401从下向上流动，将催化剂内产生的热量转移，被加热的冷却水汇集到上集箱402，然后经第一连接管404排出，移热系统如此持续不断地引导冷却水通过催化腔6，将催化腔6内的工作温度控制在一个稳定的范围，使变换炉能够稳定、持续的工作。
上述实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
1.高效变换炉，包括外壳体(1)、连接在外壳体(1)内部的筒状外分布器(2)、与外分布器(2)同轴设置的中心集气管(3)、以及设置在外分布器(2)与中心集气管(3)之间的移热系统(4)，所述外分布器(2)上端封闭，下端与外壳体(1)内壁连接，外分布器(2)与外壳体(1)之间形成缓冲分布腔(5)，外分布器(2)与中心集气管(3)之间形成催化腔(6)，外壳体(1)上端设置有与缓冲分布腔(5)连通的进气口(7)，外分布器(2)侧壁上布满第一布气孔(8)，中心集气管(3)管壁上设置有大量集气孔(9)，其特征在于，所述催化腔(6)向下延伸至缓冲分布腔(5)的下方，所述中心集气管(3)包括相互连接的集气段(301)和布气段(302)，集气段(301)与缓冲分布腔(5)对应用于收集产品气，布气段(302)位于缓冲分布腔(5)下方，布气段(302)下端封闭，用于将产品气再次分布到催化腔(6)内，集气孔(9)分布在集气段(301)，布气段(302)管壁上设置有大量第二布气孔(10)，外壳体(1)下部设置有与催化腔(6)连通的若干出气口(11)，各出气口(11)上覆盖有第一拦截件(12)，所述中心集气管(3)与外壳体(1)固定连接或与外分布器(2)顶端固定连接或与移热系统(4)固定连接。
2.根据权利要求1所述的高效变换炉，其特征在于，所述移热系统(4)包括分布在催化腔(6)内的若干换热管(401)、与外分布器(2)上端连接的上集箱(402)、与外壳体(1)下端连接的下集箱(403)，各换热管(401)上端与上集箱(402)连通，下端与下集箱(403)连通，上集箱(402)上连接有伸出外壳体(1)外的第一连接管(404)，下集箱(403)上连接有伸出外壳体(1)外的第二连接管(405)，所述中心集气管(3)的上端与上集箱(402)的下端连接，中心集气管(3)的下端与下集箱(403)的上端连接。
3.根据权利要求2所述的高效变换炉，其特征在于，所述外分布器(2)的顶面上周向均布有多个装填口(13)，每个装填口(13)上设置有盖体(14)，所述上集箱(402)的底部开设有与中心集气管(3)连通的人孔(15)，人孔(15)上设置有可开闭的人孔盖(16)，人孔盖(16)密封扣接在人孔(15)上。
4.根据权利要求1所述的高效变换炉，其特征在于，所述中心集气管(3)还包括位于集气段(301)和布气段(302)之间的渐变段(303)和扩张段(303)，扩张段(304)的直径大于集气段(301)的直径，渐变段(303)为锥筒体，用于连接集气段(301)和扩张段(304)，所述布气段(302)成锥筒体，布气段(302)的上端直径大于下端直径，布气段(302)的上端与扩张段(304)的下端密封对接。
5.根据权利要求1所述的高效变换炉，其特征在于，所述布气段(302)的外壁上贴接有用于阻挡催化剂进入中心集气管(3)的第二拦截件(17)。
6.根据权利要求1所述的高效变换炉，其特征在于，所述外壳体(1)上设置有与缓冲分布腔(5)下端连通的吹扫口(18)，吹扫口(18)上可拆卸地密封连接有封盖(19)。
技术总结