CN105879789A - 一种硫回收等温反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硫回收等温反应器，包括壳体、径向筐、换热管束，所述径向筐设置在所述壳体内部，径向筐与壳体之间有间隙，所述换热管束设置在所述径向筐内，换热管束与径向筐之间有空腔，使用过程中催化剂添加到空腔内。所述径向筐内还设置有支架，所述换热管束的一端固定设置在所述支架上，所述换热管束的下端与进水环管连接，所述换热管束的上端与出水环管连接，所述进水环管与冷水进口连通，所述出水环管与热水出口连通，所述热水出口与壳体采用密封填料密封，所述径向筐与壳体之间设置有封口环板。本发明一种硫回收等温反应器，能实现在化学反应中快速移走热量，其换热管束能轻松消除温差应力，不会被拉裂，能长周期稳定运行；采用径向流动气体流动阻力小，有利于节能降耗。

Description

一种硫回收等温反应器

技术领域

本发明涉及一种硫回收等温反应器。

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：

H₂S+12O₂→1x Sx+H₂O+205KJ/mol

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。

中国专利申请号CN200720169522.X中公开了一种反应器，该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，然而盘管或者螺旋绕管结构均存在这些问题：

1、盘管长达几十米，必须用多根直管拼接后再弯成盘管或者螺旋绕管，拼接处的焊缝是H₂S腐蚀容易发生的地方，拼接焊缝越多，发生H₂S腐蚀的风险越大；

2、反应器在工作中，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，盘管或者螺旋绕换热管是不能轴向自由伸缩，当反应器开工时或者温度发生剧烈变化时，盘管或者螺旋绕管在热胀冷缩下必然要自由伸缩，但受催化剂的压紧限制不能伸缩，不能释放温差应力，极有可能导致盘管或者螺旋绕管拉裂或者破坏，已经有工厂在用的采用盘管结构的硫回收反应器，盘管破裂导致不能正常稳定地长周期运行。

因此，有必要提供一种可以快速移热、结构安全可靠、设备成本较少的硫回收等温反应器以及硫回收。

发明内容

为解决上述技术方案中的问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种硫回收等温反应器，包括壳体、径向筐、换热管束，所述径向筐设置在所述壳体内部，径向筐与壳体之间有间隙，所述换热管束设置在所述径向筐内，换热管束与径向筐之间有空腔，使用过程中催化剂添加到空腔内。所述径向筐内还设置有支架，所述换热管束的一端固定设置在所述支架上，所述换热管束的下端与进水环管连接，所述换热管束的上端与出水环管连接，所述进水环管与冷水进口连通，所述出水环管与热水出口连通，所述热水出口与壳体采用密封填料密封，所述径向筐与壳体之间设置有封口环板。

优选为，所述硫回收等温反应器还设置有中心管，所述中心管一端设置在所述径向筐内部，所述中心管的另一端伸出所述径向筐外。

优选为，所述壳体顶部设置有装料管，底部设置有卸料管。

优选为，所述进水环管与所述出水环管设置在所述径向筐的外部。

(1)本发明由于在壳体内设置换热管束，换热管束的上下两端连接环管，冷水从下部进水，热水从上部出水，热水出口采用填料密封，不限制换热管束的自由伸缩，换热管束受温度变化，发生热胀冷缩，长度发生变化，由于下端固定于支架上，上端出口仅用填料密封，可以自由伸缩，变化的长度可以沿轴向在上端自由伸缩，释放温差应力，不会对换热管束的焊缝产生拉伸或者压缩的外力，从根本上解决了盘管或者螺旋绕管式换热管受催化剂限制在轴向方向不能自由伸缩造成拉裂破坏换热管的隐患；(2)管束式换热器没有管板结构，重量大大降低，设备成本减少；(3)采用径向结构，气体沿直径方向做径向流动，气体阻力小；(4)本发明一种硫回收等温反应器能长周期稳定运行。

附图说明

图1是本发明一种硫回收等温反应器结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明一种硫回收等温反应器包括壳体8，径向筐7、换热管束6，其中径向筐7设置在壳体8内部，换热管束6还设置在径向筐7内，径向筐7内还设置有支架10，换热管束6的一端固定设置在支架10上，换热管束6的下端与进水环管11连接，上端与出水环管3连接，其中，进水环管11与出水环管3均设置在径向筐7的外部，进水环管11与冷水进口12连通，出水环管3与热水出口1连通，因此，冷水从反应器的下端进入，热水从反应器的上端流出，热水出口1与壳体8采用密封填料2进行密封，径向筐7与壳体8之间设置有封口环板4，两者形成有间隙，本发明一种硫回收等温反应器内还设置有中心管5，中心管5一端设置在径向筐7内部，另一端伸出径向筐7外，壳体8的顶部上封头上设置有装料管13，底部下封头上设置有卸料管14。

在本发明一种硫回收等温反应器中，在使用过程中，将催化剂9添加到换热管束6与径向筐7之间的空腔，未反应气从壳体8的底部进入径向筐7与壳体8的环隙，由下往上，穿过径向筐7从圆周往中心作径向流动，经过催化剂床层，在催化剂9作用下发生催化反应，反应后的气体再经过中心管从反应器底部出来。气体流动属于全径向流动，流动阻力小，有利于降低能耗。冷却水从反应器底部进入内部的换热管束，从下往上流动，从反应器顶部出来。气体在反应过程中放出大量热量，通过密布的换热管，将每根换热管周围的热量由管内的水吸热快速带走，实现反应床层的温度恒定。

其由于在壳体8内设置换热管束6，换热管束6的上下两端连接环管，冷水从下部进水，热水从上部出水，热水出口1采用填料密封，不限制换热管束6的自由伸缩，因此，当硫回收等温反应器反应床层温度发生变化时，换热管束6受温度变化，发生热胀冷缩，长度发生变化，由于下端固定于支架10上，上端出口仅用填料密封，可以自由伸缩，变化的长度可以沿轴向在上端自由伸缩，释放温差应力，不会对换热管束的焊缝产生拉伸或者压缩的外力，从根本上解决了盘管或者螺旋绕管式换热管受催化剂限制在轴向方向不能自由伸缩造成拉裂破坏换热管的隐患；另外,管束式换热器没有管板结构，重量大大降低，设备成本减少；

采用径向结构，气体沿直径方向做径向流动，气体阻力小，以上效果确保硫回收等温反应器的长周期稳定运行。

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 (4)

1.一种硫回收等温反应器，其特征在于，包括壳体、径向筐、换热管束，所述径向筐设置在所述壳体内部，径向筐与壳体之间有间隙，所述换热管束设置在所述径向筐内，换热管束与径向筐之间有空腔，使用过程中催化剂添加到空腔内。所述径向筐内还设置有支架，所述换热管束的一端固定设置在所述支架上，所述换热管束的下端与进水环管连接，所述换热管束的上端与出水环管连接，所述进水环管与冷水进口连通，所述出水环管与热水出口连通，所述热水出口与壳体采用密封填料密封，所述径向筐与壳体之间设置有封口环板。

2.根据权利要求1所述的硫回收等温反应器，其特征在于，所述硫回收等温反应器还设置有中心管，所述中心管一端设置在所述径向筐内部，所述中心管的另一端伸出所述径向筐外。

3.根据权利要求2所述的硫回收等温反应器，其特征在于，所述壳体顶部设置有装料管，底部设置有卸料管。

4.根据权利要求1-2任一所述的硫回收等温反应器，其特征在于，所述进水环管与所述出水环管设置在所述径向筐的外部。