CN1291908C - 用于克劳斯设备的裂变反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于克劳斯设备的裂变反应器(1)，具有一用耐火材料加衬的锅炉(9)，此锅炉具有一个包括一用于由包含燃气、空气和H2S的酸性气体组成的混合物的入口的燃烧室(2)、一个带有催化剂散料的催化剂室(10)和一个包括一用于包含高温元素态硫的反应气体的气体出口的输出端空腔(11)。按照本发明，锅炉做成卧式圆柱形锅炉，燃烧室(2)、催化剂室和输出端空腔(11)并排设置在此锅炉内。催化剂室在流动方向两端由透气的格子形砖(14)定界，并具有外壳侧的装料口(15)，以装入催化剂散料。

Description

用于克劳斯设备的裂变反应器
技术领域
本发明涉及一种用于克劳斯(Claus)设备的裂变反应器，具有一用耐火材料加衬的锅炉，所述锅炉具有一个包括一用于由包含燃气、空气和H2S的酸性气体组成的混合物的入口、一个带有催化剂散料的催化剂室和一个在流出端的包括一用于含有元素态硫的反应热气体的气体出口的空腔。
背景技术
在克劳斯设备中硫化氢转变成元素态硫(单质硫)，它通过反应气流的冷却凝结和分离。克劳斯设备在其基本结构方面由上述裂变反应器、一余热锅炉以及至少一个催化剂级组成。包含H2S的酸性气体和空气及燃气一起输入裂变反应器的燃烧室。这里在放热反应中在催化剂散料上约60-70％的硫化氢转变成硫。反应气体以约1200℃的温度离开裂变反应器，并在余热锅炉内冷却到170℃以下的温度。在冷凝的硫分离后反应气体重新加热并输入催化器级，在它里面在低于300℃的工作温度下还包含在反应气体中的硫化氢转变成元素态硫。
在已知措施的范围内，采用一垂直的井式炉作为裂变反应器，它在其上端有一燃烧室，在燃烧室下方有一散装催化剂层。从上向下流通的炉子具有一大的高度。由于稳定性的原因需要复杂的炉座，以承受作用在炉子上的风力。其次存在这样的问题，即来自燃烧室的火焰可能一直冲到催化剂散料处，损坏催化器。
发明内容
本发明的目的是，减少用于克劳斯设备裂变反应器的设备费用。裂变反应器应该在结构紧凑的情况下功能可靠地工作。
为此，本发明提供一种用于克劳斯设备的裂变反应器，克劳斯设备除裂变反应器外还包括一余热锅炉和至少一个催化器级，所述裂变反应器具有一用耐火材料加衬的锅炉，所述锅炉具有一个包括一用于由包含燃气、空气和H2S的酸性气体组成的混合物的入口的燃烧室、一个带有催化剂散料的催化剂室和一个包括一可连接到余热锅炉上的用于包含高温元素态硫的反应气体的气体出口的输出端空腔，其特征为：锅炉做成卧式圆柱形锅炉，燃烧室、催化剂室和输出端空腔并排设置在此锅炉内，并且催化剂室在流动方向两端由透气的格子形砖定界，以及具有一外壳侧的装料口，用以装入催化剂散料。
本发明提出，将锅炉做成卧式圆柱形锅炉，在锅炉内燃烧室、催化剂室和输出端空腔相互并排设置，催化剂室沿流动方向在两侧由透气的格子形砖定界，并具有一外壳侧的装料口，以加入催化剂散料。流入口和气体出口最好设置在锅炉的相对置的两个端面上。本发明以这样的认识为基础，即，如果催化剂散料装在两端由透气的格子形砖定界的催化剂室内的话，那么裂变反应器的卧式布局是可以实现的。通过按本发明的布局产生显著的优点。裂变反应器可以紧凑地具有短的燃烧室，因为由耐火材料组成的透气的格子形砖有效地防止来自燃烧室的火焰冲到催化剂散料上。其次通过锅炉的卧式布局消除了在裂变反应器安装时的静力学问题。取消了用来承受风力的炉座。按照本发明一种优选的结构，由耐火材料组成的格子形砖具有长孔，它们不会被大多是球形的催化剂堵死。
在裂变反应器的另一种结构中，本发明提出，在输出端空腔的外围上连接一用耐火材料加衬的支路管，它通入一与锅炉相邻的由较冷的反应气体流过的反应气体管。在支路管的出口区设置一可调的阀体，用它可以调节从支路管流出的热气流的流量。这里通过反应气体管引导的较冷的反应气体冷却阀体和配设于阀体的调整装置，使得对于阀体和调整装置可以采用普通的金属材料。
按一种有利的结构设计，在连接到气体出口上的余热锅炉中，从锅炉流出的高温反应气体得到冷却，以冷凝元素态硫，并产生蒸汽，支路管通入反应气体管，反应气体管与余热锅炉连接，并将冷却的反应气体输送给克劳斯设备的催化器级。
附图说明
下面借助于一实施例加以阐述。附图示意表示：
图1一带有按本发明设计的裂变反应器的克劳斯设备，
图2以一相对于图1放大的视图表示的裂变反应器。
具体实施方式
在图1中所示的克劳斯设备中将硫化氢转变成元素态硫。设备的基本结构包括一带燃烧室2和一催化剂散料3的裂变反应器1、一连接在裂变反应器1的气体出口上的余热锅炉4以及至少一个催化器级5。包含硫化氢的酸性气体6和空气7及燃气8一起输入裂变反应器1的燃烧室2。在放热反应中，一部分硫化氢借助于催化器转变成元素态硫。反应气体用1200℃的温度离开裂变反应器1，并在余热锅炉4中冷却到一对于硫的冷凝所需要的低于170℃的温度、冷凝的硫被分离出来。在硫分离后冷却的反应气体被加热并输送给催化器级5，在催化器级中硫化合物借助于催化器转化成元素态硫，催化器级5在低于300℃的温度下运行。离开催化器级5的反应气体同样在余热锅炉4内冷却到对于硫冷凝所需要的温度，并将冷凝的硫分离出来。
由对图1和2的比较考察可以看出，裂变反应器1由一衬有耐火材料的卧式圆柱形锅炉9组成，在锅炉内并排设置燃烧室2、一用于催化剂散料3的催化剂室10以及一输出端空腔11。在锅炉9对置的端面上设一用于由包含燃气、空气和H2S的酸性气体组成的混合物的入口12、以及一用于包含高温元素态硫的反应气体的气体出口13、催化剂室10两端由透气的耐火材料格子形砖14定界，并具有一外壳侧的装料口15，以装入催化剂散料。格子形砖14适宜于包含长孔。在输出端空腔圆周上连接一用耐火材料加衬的支路管16，它通入一与锅炉相邻的反应气体管17。反应气体管17连接余热锅炉4的气体出口和催化器级5，并由反应气体流过，使得以低于170℃的温度流出余热锅炉4，并在进入催化器级5之前加热到210℃至250℃之间的工作温度。加热通过添加由支路管16输入的高温反应气体进行。在支路管16的出口区内设一可调的阀体18，用它可以调节从支路管16流出的高温气流的流量。阀体18和配设于阀体的调整装置19被流过反应气体管17的较冷的反应气体冷却，因此可以使用普通金属材料。
此外裂变反应器具有清洗和注射口20以及一用于温度测量装置的通道21。
余热锅炉4具有一被一耐压外壳包围的蒸汽发生室，它上面连接一用于锅炉供水的输入装置22以及一用于低压蒸汽的输出装置23。余热锅炉4含有一长的由换热管组成的管束，换热管穿过蒸汽发生室，并在两端装在管底内，这些管底围成蒸汽发生室，此外设有由较短的换热管组成的至少另一个管束，它们在其输出端同样装在管底内，而在其输入端处通入一流入空腔24。长管束由从裂变反应器流出的高温反应气体流过。流入空腔24设置在蒸汽发生室内部，并通入来自催化器级5的较冷的反应气体。此外余热锅炉4具有一头部25，它在输出端连接在管底上，并分成多个区。头部25的每个区分别配设一管束。在各区上连接用来引出冷凝硫的装置。

Claims (5)

1.用于克劳斯设备的裂变反应器，克劳斯设备除裂变反应器外还包括一余热锅炉(4)和至少一个催化器级(5)，所述裂变反应器具有一用耐火材料加衬的锅炉(9)，所述锅炉具有一个包括一用于由包含燃气、空气和H2S的酸性气体组成的混合物的入口(12)的燃烧室(2)、一个带有催化剂散料(3)的催化剂室(10)和一个包括一可连接到余热锅炉(4)上的用于包含高温元素态硫的反应气体的气体出口(13)的输出端空腔(11)，其特征为：锅炉(9)做成卧式圆柱形锅炉，燃烧室(2)、催化剂室(10)和输出端空腔(11)并排设置在此锅炉内，并且催化剂室(10)在流动方向两端由透气的格子形砖(14)定界，以及具有一外壳侧的装料口(15)，用以装入催化剂散料(3)。
2.按权利要求1的裂变反应器，其特征为：入口(12)和气体出口(13)设置在锅炉(9)相互对置的端面上。
3.按权利要求1或2的裂变反应器，其特征为：格子形砖(14)包含长孔。
4.按权利要求1至2之任一项的裂变反应器，其特征为：在输出端空腔(11)的圆周上连接一用耐火材料加衬的支路管(16)，它通入一与锅炉(9)相邻的反应气体管(17)内，在支路管(16)的出口区内设置一可调的阀体(18)，用该阀体可以调节从支路管(16)中流出的高温气流的流量，反应气体管(17)由较冷的反应气体流过，所述较冷的反应气体冷却阀体(18)和一配设于阀体的调整装置(19)。
5.按权利要求4的裂变反应器，其特征为：在连接到气体出口(13)上的余热锅炉(4)中，从锅炉(9)流出的高温反应气体得到冷却，以冷凝元素态硫，并产生蒸汽，支路管(16)通入反应气体管(17)，反应气体管与余热锅炉(4)连接，并将冷却的反应气体输送给克劳斯设备的催化器级(5)。
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