CN105727844A - 一种等温反应器催化剂床层温度调节装置 - Google Patents

一种等温反应器催化剂床层温度调节装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种等温反应器催化剂床层温度调节装置，所述等温反应器催化剂床层温度调节装置包括水室、汽室、换热内套管、换热外套管、汽包、输水管、上升管、饱和蒸汽输出管、压力控制阀。本发明的催化剂床层温度调节装置可以通过调节压力控制阀的开合程度，很方便的调节等温反应器催化剂床层的温度，调节过程快，催化剂床层温度变化不会滞后，可以很好的满足工作需要。

Description

一种等温反应器催化剂床层温度调节装置
技术领域
本发明涉及一种等温反应器，具体涉及等温反应器催化剂床层的温度调节装置。
背景技术
煤、石油、天然气以及矿石的大量开采、加工及使用，燃煤过程产生的SO2和炼油炼钢过程产生的酸性水、酸性气和含硫烟气等会产生大量的硫化物，这些硫化物直接排放会造成严重的环境污染。随着国家对环保的要求越来越严格，工业气体、化工废气脱硫并进行硫回收的技术得到了广泛运用。
根据酸性气体中H2S浓度不同，硫回收技术主要有Claus工艺、直接氧化工艺和脱硫液喷射再生工艺。在这些工艺中，都要用到等温反应器，该反应器负责将含硫气体在催化剂作用下反应生成单质硫。比如采用直接氧化工艺，其主反应方程式如下：
H 2 S + 1 2 O 2 → 1 x S x + H 2 O + 205 K J / m o l
反应是在等温反应器的催化剂床层中进行的，反应压力为0.01-5.5MPa，反应温度为150℃-350℃。直接氧化是一个强放热反应，体积分数1％的H2S转化为硫的反应热导致的温升为70℃，因此，反应温度必须加以控制，既可防止超温而使催化剂失活，还可防止由于温度过高而增加SO2的生成量，造成总硫收率降低，使尾气中硫含量超标。为了控制反应温度，防止超温而使催化剂失活，必须快速把反应热移走。目前的等温反应器采取内置盘管结构或者螺旋绕管结构，管外为催化剂床层，管内有冷却水流动，利用盘管或者绕管与催化剂床层进行换热，快速把催化剂床层中的反应热移走。
实际运行过程中，经常需要调节等温反应器催化剂床层的温度。现有技术中一般是通过调节盘管或绕管中的冷却水的流量大小来调节催化剂床层的温度，因为冷却水的流量大，从催化剂床层带走的热量多，冷却水流量小，从催化剂床层带走的热量。这种温度调节方法实现起来比较缓慢，调节催化剂床层温度比较滞后，不能很好的满足工作的需要。
发明内容
本发明提供了一种等温反应器催化剂床层温度调节装置可以很好的解决以上问题。
本发明采用的技术方案是：
一种等温反应器催化剂床层温度调节装置，包括水室、汽室、换热内套管、换热外套管、汽包、输水管、上升管、饱和蒸汽输出管、压力控制阀，所述水室位于等温反应器内部顶端；所述汽室位于所述水室下方；所述换热内套管和换热外套管为空心管；所述换热内套管两端开口，顶端与所述水室连通，下端伸入所述换热外套管中，底端与所述换热外套管底端连通；所述换热外套管顶端开口，底部封闭，顶端与所述汽室连通，下端伸入等温反应器的催化剂床层中；所述汽包安装于等温反应器外部，通过所述输水管与所述水室连通，通过所述上升管与所述汽室连通；所述饱和蒸汽输出管安装在所述汽包上；所述压力控制阀安装在所述饱和蒸汽输出管上。
工作时，位于等温反应器外部的汽包，通过给水管道注入冷却水，汽包内的冷却水通过输水管注入等温反应器内的水室内，再流入换热内套管内，经换热内套管底部折返进入换热外套管与换热内套管之间的环隙。这时由等温反应器底部进入的未反应气正在催化剂床层进行剧烈的催化反应，产生了大量的反应热。这些反应热被环隙中的冷却水吸收，吸收了反应热的冷却水变成汽水混合物，沿着环隙上升至等温反应器内的汽室，再经过汽室与汽包之间的上升管回到汽包。这种汽水混合物的一部分以蒸汽形式通过饱和蒸汽输出管外送出去，一部分与汽包内的冷却水混合后，又经过输水管注入等温反应器内的水室，再一次的循环。而未反应气也不断的从等温反应器底部进入，在催化剂床层中进行催化反应，反应完的反应气再由等温反应器底部排出。
饱和蒸汽输出管上安装了压力控制阀，通过调节压力控制阀的开合程度，可控制汽包内饱和蒸汽压力。由于在密闭容器内，饱和蒸汽压力与温度存在一一对应关系，因此，控制了汽包内饱和蒸汽压力就等于控制了汽包内蒸汽温度，而在饱和状态下，汽包内水的温度又与蒸汽温度相同，控制了汽包内饱和蒸汽压力也就控制了冷却水的温度，而冷却水又通过换热内套管和换热外套管与催化剂床层进行换热，冷却水温度的改变，会使催化剂床层温度发生同样的改变，进而，控制汽包内饱和蒸汽压力也就控制了催化剂床层的温度。本发明的这种调节催化剂床层温度的装置，是通过调节压力控制阀来改变冷却水的温度进而调节催化剂床层温度，相比现在技术中调节盘管或绕管中冷却水的流量大小来调节催化剂床层温度的方法，调节过程要快，催化剂床层温度变化也不会滞后，可以很好的满足工作的需要。
与现在技术相比，本发明的有益效果是：
通过调节压力控制阀的开合程度，可以很方便的调节等温反应器催化剂床层的温度，调节过程快，催化剂床层温度变化不会滞后，可以很好的满足工作需要。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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是本发明应用于等温反应器中的结构示意图。
具体实施方式
一种等温反应器催化剂床层温度调节装置，如图1所示，包括水室1、汽室2、换热内套管3、换热外套管4、汽包5、输水管6、上升管7、饱和蒸汽输出管8、压力控制阀9，所述水室1位于等温反应器11内部顶端；所述汽室2位于所述水室1下方；所述换热内套管3和换热外套管4为空心管；所述换热内套管3两端开口，顶端与所述水室1连通，下端伸入所述换热外套管4中，底端与所述换热外套管4底端连通；所述换热外套管4顶端开口，底部封闭，顶端与所述汽室2连通，下端伸入等温反应器11的催化剂床层10中；所述汽包5安装于等温反应器11外部，通过所述输水管6与所述水室1连通，通过所述上升管7与所述汽室2连通；所述饱和蒸汽输出管8安装在所述汽包5上；所述压力控制阀9安装在所述饱和蒸汽输出管8上。
工作时，位于等温反应器11外部的汽包5，通过给水管道注入冷却水，汽包5内的冷却水通过输水管6注入等温反应器11内的水室1内，再流入换热内套管3内，经换热内套管3底部折返进入换热外套管4与换热内套管3之间的环隙。这时由等温反应器11底部进入的未反应气正在催化剂床层10进行剧烈的催化反应，产生了大量的反应热。这些反应热被环隙中的冷却水吸收，吸收了反应热的冷却水变成汽水混合物，沿着环隙上升至等温反应器11内的汽室2，再经过汽室2与汽包5之间的上升管7回到汽包5。这种汽水混合物的一部分以蒸汽形式通过饱和蒸汽输出管8外送出去，一部分与汽包5内的冷却水混合后，又经过输水管6注入等温反应器11内的水室1，再一次的循环。而未反应气也不断的从等温反应器11底部进入，在催化剂床层10中进行催化反应，反应完的反应气再由等温反应器11底部排出。
当需要调节等温反应器11的催化剂床层温度时，调节饱和蒸汽输出管8上的压力控制阀9的开合程度，改变汽包5内饱和蒸汽压力即可。由于在密闭容器内，饱和蒸汽压力与温度存在一一对应关系，因此，改变汽包5内饱和蒸汽压力就等于改变了汽包5内蒸汽温度，而在饱和状态下，汽包5内水的温度又与蒸汽温度相同，改变汽包5内饱和蒸汽压力也就改变了冷却水的温度，而冷却水又通过换热内套管3和换热外套管4与催化剂床层10进行换热，冷却水温度的改变，会使催化剂床层10温度发生同样的改变，进而，调节压力控制阀9改变汽包5内饱和蒸汽压力也就改变了催化剂床层10的温度。本发明的这种调节催化剂床层温度的装置，是通过调节压力控制阀来改变冷却水的温度进而调节催化剂床层温度，相比现在技术中调节盘管或绕管中冷却水的流量大小来调节催化剂床层温度的方法，调节过程要快，催化剂床层温度变化也不会滞后，可以很好的满足工作的需要。
如图1所示，一种等温反应器，包括催化剂床层10，还包括如图1中所示的等温反应器催化剂床层温度调节装置。该等温反应器可快速调节催化剂床层10的温度，调节方式简单，温度变化不滞后。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种等温反应器催化剂床层温度调节装置，其特征在于：包括水室(1)、汽室(2)、换热内套管(3)、换热外套管(4)、汽包(5)、输水管(6)、上升管(7)、饱和蒸汽输出管(8)、压力控制阀(9)，所述水室(1)位于等温反应器内部顶端；所述汽室(2)位于所述水室(1)下方；所述换热内套管(3)和换热外套管(4)为空心管；所述换热内套管(3)两端开口，顶端与所述水室(1)连通，下端伸入所述换热外套管(4)中，底端与所述换热外套管(4)底端连通；所述换热外套管(4)顶端开口，底部封闭，顶端与所述汽室(2)连通，下端伸入等温反应器的催化剂床层中；所述汽包(5)安装于等温反应器外部，通过所述输水管(6)与所述水室(1)连通，通过所述上升管(7)与所述汽室(2)连通；所述饱和蒸汽输出管(8)安装在所述汽包(5)上；所述压力控制阀(9)安装在所述饱和蒸汽输出管(8)上。
2.一种等温反应器，包括催化剂床层10，其特征在于：还包括权利要求1所述的等温反应器催化剂床层温度调节装置。
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