CN105854587B - 一种具有长度补偿功能的换热管装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有长度补偿功能的换热管装置。所述具有长度补偿功能的换热管装置，用于催化剂床层中，包括换热管，还包括安置在催化剂床层中的套筒，所述套筒包括用于供所述换热管伸入的容纳腔。因换热管安装在催化剂床层中，其周围和底部都填满了催化剂颗粒，当催化剂床层温度发生剧烈变化时，换热管长度较长，在长度方向发生的热胀冷缩较为明显，其长度变化较大，这种长度的变化可能造成换热管的破坏。本发明可实现换热管热胀冷缩时在长度方向自由伸缩，从而保护换热管不被破坏。

Description

一种具有长度补偿功能的换热管装置
技术领域
本发明涉及一种具有长度补偿功能的换热管装置，具体为能补偿换热管因热胀冷缩而在长度方向发生的变化的换热管装置，主要应用于石油化工、煤化工、合成工业等领域的硫回收等温反应设备中。
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，都要用到硫回收反应器，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：
反应是在装有催化剂的反应器中进行的，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，造成硫转化率降低，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，管外为催化剂反应床层，管内有冷却水流动，利用盘管或者绕管进行换热，快速把反应热移走。但盘管或绕管都是用多根直管拼接后再弯制而成，拼接处的焊缝很容易被H2S腐蚀，拼接焊缝越多，发生H2S腐蚀的风险越大。此外，盘管或者螺旋绕管是埋入催化剂床层中，在催化剂的压紧下，盘管或者螺旋绕管发生热胀冷缩时是不能轴向自由伸缩的，这样极有可能导致盘管或者螺旋绕管在拼接焊缝处拉裂或者破坏。
为了解决这些难题，可以采用直管式的换热管，该直管式换热管由整根空心圆管制成而成，中间不需要拼接焊接，因此可以克服H2S对焊缝的腐蚀风险。但直管式换热管也需要埋入催化剂床层中，其周围和底部都填满了催化剂颗粒，当催化剂床层温度发生剧烈变化时，因直管式换热管长度较长，在长度方向发生的热胀冷缩较为明显，其长度变化较大，但换热管底部填满了催化剂颗粒，造成换热管在长度方向不能完全的自由伸缩，这样也可能造成换热管的破坏。
发明内容
针对直管式换热管热胀冷缩时在长度方面不能自由伸缩的问题，本发明旨在提供一种具有长度补偿功能的换热管装置，该换热管装置能实现换热管热胀冷缩时在长度方向自由伸缩。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种具有长度补偿功能的换热管装置，用于催化剂床层中，包括换热管，还包括安置在催化剂床层中的套筒，所述套筒包括用于供所述换热管伸入的容纳腔。
催化剂床层温度发生剧烈变化时，因换热管下端伸入套筒的容纳腔内，容纳腔的空间可以使换热管热胀冷缩时，在长度方向自由的伸缩，即容纳腔的空间可以补偿换热管热胀冷缩时在长度方向上发生的长度变化，使换热管不因热胀冷缩导致破坏。
进一步的，所述套筒上端与所述换热管之间形成密封区。
进一步的，所述套筒底部密封。
进一步的，所述套筒上端内侧壁与所述换热管底部之间形成密封区。
进一步的，所述套筒上端与所述换热管外侧壁之间形成密封区。
这种密封结构可以防止催化剂颗粒进入容纳腔内阻碍换热管在容纳腔内的伸缩。
进一步的，所述套筒包括封板和支架，所述封板安装于所述套筒底部，所述支架焊接固定于所述套筒外部上端。
支架可以支撑套筒在催化剂床层内竖直埋入，封板将套筒底部封住，可以更好的防止催化剂颗粒从套筒底部进入容纳腔内。
由以上可知，本发明为一种具有长度补偿功能的换热管装置，与现有技术相比，有益效果是：能实现换热管热胀冷缩时在长度方向自由伸缩，从而保护换热管不因热胀冷缩而破坏。
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是本发明一种实施例的使用安装示意图；
图2是本发明应用于硫回收等温反应器中的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种具有长度补偿功能的换热管装置，用于催化剂床层中，包括换热管1，还包括安置在催化剂床层中的套筒2，所述套筒2包括用于供所述换热管1伸入的容纳腔21；所述套筒2上端与所述换热管1之间形成密封区；该密封区可以是套筒2的上端内侧壁与换热管1底部之间形成，也可以是套筒2上端与换热管1外侧壁之间形成。所述套筒2底部是密封的。所述套筒2包括封板22和支架23，所述封板22安装于所述套筒2底部，所述支架23焊接固定于所述套筒2外部上端。
当催化剂床层3温度发生剧烈变化时，因换热管1下端伸入套筒2的容纳腔21内，容纳腔21的空间可以使换热管1热胀冷缩时，在长度方向自由的伸缩，即容纳腔21的空间可以补偿换热管1热胀冷缩时在长度方向上发生的长度变化，使换热管1不因热胀冷缩导致破坏。封闭的容纳腔21可以防止催化剂颗粒进入容纳腔21内阻碍换热管1在容纳腔21内的伸缩。所述支架23可以支撑套筒2在催化剂床层内竖直埋入。
如图2所示，一种硫回收等温反应器，包括催化剂床层3，还包括如图1所示的具有长度补偿功能的换热管装置，该换热管装置置于催化剂床层3中。
这种硫回收等温反应器因为安装了具有长度补偿功能的换热管装置，从而可以保护换热管1不因热胀冷缩而破坏。
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 (6)

1.一种具有长度补偿功能的换热管装置，用于催化剂床层中，包括换热管(1)，其特征在于：还包括安置在催化剂床层中的套筒(2)，所述套筒(2)包括用于供所述换热管(1)伸入的容纳腔(21)；
所述套筒(2)上端与所述换热管(1)之间形成密封区。
2.根据权利要求1所述的具有长度补偿功能的换热管装置，其特征在于：所述套筒(2)底部密封。
3.根据权利要求1或2所述的具有长度补偿功能的换热管装置，其特征在于：所述套筒(2)上端内侧壁与所述换热管(1)底部之间形成密封区。
4.根据权利要求1或2所述的具有长度补偿功能的换热管装置，其特征在于：所述套筒(2)上端与所述换热管(1)外侧壁之间形成密封区。
5.根据权利要求1或2所述的具有长度补偿功能的换热管装置，其特征在于：所述套筒(2)包括封板(22)和支架(23)，所述封板(22)安装于所述套筒(2)底部，所述支架(23)焊接固定于所述套筒(2)外部上端。
6.一种硫回收等温反应器，包括催化剂床层(3)，其特征在于：还包括权利要求1-5中任一项所述的具有长度补偿功能的换热管装置，所述具有长度补偿功能的换热管装置置于所述催化剂床层(3)中。
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