CN207478600U - 一种自预热流态化气固加热器和吸附剂反应还原系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自预热流态化气固加热器和吸附剂反应还原系统，所述加热器包括换热段和燃烧段，所述燃烧段采用燃烧烟气进行直接加热，所述加热器还设置待生剂预热段，所述待生剂预热段、换热段和燃烧段由上至下同轴设置；所述待生剂预热段设置有预热盘管，所述换热段的内部空间设置为流体隔绝的待生剂流动区和燃烧烟气流动区，所述燃烧段的燃烧烟气出口与所述燃烧烟气流动区的燃烧烟气入口连通，所述燃烧烟气流动区的燃烧烟气出口与预热盘管的燃烧烟气入口连通；所述待生剂预热段的待生剂出口与所述待生剂流动区的待生剂入口连通。本实用新型提供的加热器可以直接利用燃烧所产生的热量，提高加热效率。

Description

一种自预热流态化气固加热器和吸附剂反应还原系统

技术领域

本实用新型涉及一种自预热流态化气固加热器和吸附剂反应还原系统。

背景技术

在连续循环的气固流化床式反应体系中，必须达到一定温度目标反应才能发生。为满足不同反应温位可以采取不同措施，如通过高温介质换热、自身的反应放热、外加热等方式。

中国专利CN200810113392.7和CN200910162162.4针对连续循环的气固流化床式反应体系提出了以催化裂化再生器中的高温再生催化剂为热源，采用间接或直接接触的方式来加热相对低温的颗粒物。

中国专利CN201010267428.4、CN201010267743.9和CN201010283120.9针对连续循环的气固流化床式反应体系提出了利用可燃性气体部分燃烧产生的高温混合气体和另一股还原气体一同进入吸附剂再生器，采用直接加热的方式来加热待生吸附剂并在高温下进行脱附再生。

此外可以采用电加热方式(如电加热棒或电加热炉)来加热流态化的颗粒物，但采用电加热损耗电能，加热负荷某种程度上受限，难以满足工业操作条件多变的情况。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种自预热流态化气固加热器和吸附剂反应还原系统，本实用新型提供的加热器可以直接利用燃烧所产生的热量，提高加热效率。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种自预热流态化气固加热器，所述自预热流态化气固加热器包括换热段和燃烧段，所述燃烧段采用燃烧烟气进行直接加热，所述加热器还设置待生剂预热段，所述待生剂预热段、换热段和燃烧段由上至下同轴设置；所述待生剂预热段设置有上部的待生剂入口、顶部的松动气出口、底部的待生剂出口和由下至上穿过所述待生剂预热段的预热盘管，所述预热盘管设置有燃烧烟气入口和燃烧烟气出口；所述燃烧段设置有下部的空气入口、下部的燃料入口和顶部的燃烧烟气出口；所述换热段的内部空间设置为流体隔绝的待生剂流动区和燃烧烟气流动区，所述待生剂流动区设置有顶部的待生剂入口、底部的松动气入口和底部的待生剂出口，所述燃烧烟气流动区设置有燃烧烟气入口和燃烧烟气出口；所述燃烧段的燃烧烟气出口与所述燃烧烟气流动区的燃烧烟气入口连通，所述燃烧烟气流动区的燃烧烟气出口与预热盘管的燃烧烟气入口连通；所述待生剂预热段的待生剂出口与所述待生剂流动区的待生剂入口连通。

可选的，所述换热段由上至下排列有至少一根换热管，所述换热管与所述燃烧段的内壁形成壳程，所述待生剂流动区和燃烧烟气流动区的一者为所述换热管的管程，另一者为所述壳程。

可选的，所述待生剂流动区为所述换热管的管程，所述燃烧烟气流动区为所述壳程。

可选的，所述换热管为多根且并列排布。

可选的，所述待生剂流动区的顶部设置有待生剂汇集区，所述待生剂汇集区的开口由上至下逐渐缩小。

可选的，所述待生剂汇集区为圆台形且分隔所述待生剂预热段和换热段。

可选的，所述待生剂流动区的底部设置有待生剂出口区，所述待生剂出口区的底面形成为向下弯曲的弧形，所述待生剂流动区的底部的松动气入口和底部的待生剂出口设置于所述待生剂出口区的底部。

可选的，所述待生剂预热段的松动气出口处设置有过滤器。

可选的，所述过滤器为多孔陶瓷或多孔烧结金属管。

本实用新型还提供一种吸附剂反应还原系统，该系统包括吸附反应器、还原再生器和本实用新型所提供的加热器，所述吸附反应器设置有下部的吸附原料入口、下部的还原吸附剂入口、上部的待生吸附剂出口和上部的吸附产物出口，所述还原再生器设置有还原气入口、待生吸附剂入口、还原尾气出口和还原吸附剂出口，所述加热器的待生剂预热段的待生剂入口与所述吸附反应器的待生吸附剂出口连通，所述加热器的待生剂流动区的待生剂出口与所述还原再生器的待生吸附剂入口连通，所述还原再生器的还原吸附剂出口与所述吸附反应器的还原吸附剂入口连通。

可选的，所述还原再生器还设置有松动气入口，所述待生剂预热段的松动气出口与所述还原再生器的松动气入口连通。

可选的，所述系统还设置有吸附剂冷却器，所述还原再生器的还原吸附剂出口通过所述吸附剂冷却器与所述吸附反应器的还原吸附剂入口连通。

本实用新型提供的气固加热器结构简单，将燃烧段和换热段合二为一，降低了能耗，节省了设备投资；加热器上部设置待生剂预热段，实现了热量的再利用，提高了热量的利用效率。同时，待生剂可以由松动气松动采用流化态操作，提高了气固间的换热效率，为固体颗粒物的加热方式增加一条可行的路线。

本实用新型的加热器不限于吸附剂的加热，可以广泛适用于石油化工领域及环保行业中存在的气固换热需求。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型提供的吸附剂反应还原系统一种具体实施方式的结构示意图，也包括本实用新型提供的自预热流态化气固加热器一种具体实施方式的结构示意图。

附图标记说明

1待生剂预热段 11预热盘管 12过滤器

2换热段 21换热管 22壳程

23待生剂汇集区 24待生剂出口区

3燃烧段 4吸附反应器 5还原再生器

6吸附剂冷却器

G1管线 G2管线 G3管线

G4管线 G5管线 G6管线

G7管线 G8管线 G9管线

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

本实用新型中，若无特殊说明，“上、下”指加热器实际使用时的“上、下”。

如图1所示，本实用新型提供一种自预热流态化气固加热器，所述自预热流态化气固加热器包括换热段2和燃烧段3，所述燃烧段3采用燃烧烟气进行直接加热，所述加热器还设置待生剂预热段1，所述待生剂预热段1、换热段2和燃烧段3由上至下同轴设置；所述待生剂预热段1设置有上部的待生剂入口、顶部的松动气出口、底部的待生剂出口和由下至上穿过所述待生剂预热段1的预热盘管11，所述预热盘管设置有燃烧烟气入口和燃烧烟气出口；所述燃烧段3设置有下部的空气入口、下部的燃料入口和顶部的燃烧烟气出口；所述换热段2的内部空间设置为流体隔绝的待生剂流动区和燃烧烟气流动区，所述待生剂流动区设置有顶部的待生剂入口、底部的松动气入口和底部的待生剂出口，所述燃烧烟气流动区设置有燃烧烟气入口和燃烧烟气出口；所述燃烧段3的燃烧烟气出口与所述燃烧烟气流动区的燃烧烟气入口连通，所述燃烧烟气流动区的燃烧烟气出口与预热盘管11的燃烧烟气入口连通；所述待生剂预热段1的待生剂出口与所述待生剂流动区的待生剂入口连通。

本实用新型提供的加热器的具体运行流程如下：如图1所示，待生剂通过管线G1从待生剂预热段1的待生剂入口进入加热器中，经与预热盘管11接触预热后进入换热段2的待生剂流动区中。空气和燃料分别从管线G1和管线G2进入燃烧段3下部的空气入口和下部的燃料入口并发生燃烧反应，送燃烧段的燃料，可以是可燃性气体，例如天然气、液化石油气和炼油厂中的干气。所产生的烟气的温度可以为700-900℃，从燃烧段3顶部的燃烧烟气出口进入燃烧烟气流动区中与待生剂流动区中的由来自管线G3的松动气所流化的待生剂换热，换热至500-600℃的待生剂从管线G4送出，换热后的燃烧烟气从管线G5送入预热盘管11中用于预热待生剂后送出进行后续脱硫脱硝处理。

一种实施方式，如图1所示，所述换热段2由上至下排列有至少一根换热管21，所述换热管21与所述燃烧段2的内壁形成壳程22，所述待生剂流动区和燃烧烟气流动区的一者为所述换热管21的管程，另一者为所述壳程22。所述换热管21优选为多根且并列排布，换热管的管径可以为5-200mm，优选为10-150mm，具体换热管管径可以根据行业内公知的知识和具体工业实况进行确定。优选情况下，所述待生剂流动区为所述换热管21的管程，所述燃烧烟气流动区为所述壳程22。另外，为了方便待生剂的流化，待生剂流动区中优选为单程操作，而为了充分利用热量，燃烧烟气流动区优选为多程操作。

为了方便待生剂从待生剂预热段的收集和向待生剂流动区的分布，如图1所示，所述待生剂流动区的顶部可以设置有待生剂汇集区23，所述待生剂汇集区23的开口可以由上至下逐渐缩小，例如，所述待生剂汇集区23可以为圆台形且分隔所述待生剂预热段1和换热段2，圆台形可以防止形成待生剂死区，加速待生剂的流动。

为了方便加热后待生剂储存和输送出加热器，如图1所示，所述待生剂流动区的底部设置有待生剂出口区24，所述待生剂出口区24的底面形成为向下弯曲的弧形，所述待生剂流动区的底部的松动气入口和底部的待生剂出口设置于所述待生剂出口区24的底部。弧形的结构有助于催化剂的流化、储存和输送，弧形的结构可以为半球形。

为了减少待生剂被带出加热器，如图1所示，所述待生剂预热段1的松动气出口处设置有过滤器12，所述过滤器12可以为多孔陶瓷或多孔烧结金属管，从而减少待生剂的损失，多孔陶瓷或多孔烧结金属管的孔径为1-50μm,优选为3-20μm。

本实用新型设置松动气入口可以使待生剂处于流化下进行加热，松动气气体流速和待生剂在换热器内的颗粒物密度可以根据行业内公知的知识和具体工业实况进行确定。松动气可以是还原气体或惰性气体，优选为惰性气体。还原气体可以是选自氢气、一氧化碳和含有1-5个碳原子的烃类中的至少一种，惰性气体可以是选自周期表中零族元素、氮气、二氧化碳和水蒸气中的至少一种。

如图1所示，本实用新型还提供一种吸附剂反应还原系统，该系统包括吸附反应器4、还原再生器5和本实用新型所提供的加热器，所述吸附反应器4设置有下部的吸附原料入口、下部的还原吸附剂入口、上部的待生吸附剂出口和上部的吸附产物出口，所述还原再生器5设置有还原气入口、待生吸附剂入口、还原尾气出口和还原吸附剂出口，所述加热器的待生剂预热段1的待生剂入口与所述吸附反应器4的待生吸附剂出口连通，所述加热器的待生剂流动区的待生剂出口与所述还原再生器5的待生吸附剂入口连通，所述还原再生器5的还原吸附剂出口与所述吸附反应器4的还原吸附剂入口连通。

由于加热器中松动气(也可以称为提升气或流化气)可以采用还原气体，因此如图1所示，所述还原再生器5还可以设置有松动气入口，所述待生剂预热段1的松动气出口可以与所述还原再生器5的松动气入口连通，从而提高了松动气的利用率。

还原后的还原剂(或称为再生剂)温度高于吸附反应器的反应温度，如图1所示，所述系统还可以设置有吸附剂冷却器6，所述还原再生器5的还原吸附剂出口可以通过所述吸附剂冷却器6与所述吸附反应器4的还原吸附剂入口连通，从而将还原剂降温至合适的温度后再送入吸附反应器中。

下面以烟气脱硫脱硝反应为例来说明气固换热器在系统中的使用，但是并不因此而限制本实用新型：

如图1所示，将吸附剂加入到循环流化床的吸附反应器4内，待处理的烟气由吸附反应器4底部进入反应器4，与吸附剂床层接触反应，吸附脱除烟气中含有的SO_X和NO_X，净化后的尾气经常规脱尘后排出吸附反应器4，吸附反应器4的操作温度在200℃左右。吸附后的待生吸附剂由管线G7进入加热器中进行加热，松动气由松动气入口对待生剂进行提升，形成流化态操作，提高换热效率。松动气由经过滤器12离开后由管线G6输送至还原反应器5底部。换热段2底部和还原反应器5的温度相同，均在500-600℃。经过加热后的高温吸附剂经由管线G4进入还原反应器5中进行还原再生，还原性气体由再生器底部的管线G8通入，还原尾气经管线G9进行常规脱尘后排出还原反应器5进行后续处理。经过还原后的吸附剂输送至吸附剂冷却器6经冷却至吸附反应温度后输送至吸附反应器4，完成一个循环过程。

Claims (12)

1.一种自预热流态化气固加热器，所述加热器包括换热段(2)和燃烧段(3)，其特征在于，所述燃烧段(3)采用燃烧烟气进行直接加热，所述加热器还设置待生剂预热段(1)，所述待生剂预热段(1)、换热段(2)和燃烧段(3)由上至下同轴设置；

所述待生剂预热段(1)设置有上部的待生剂入口、顶部的松动气出口、底部的待生剂出口和由下至上穿过所述待生剂预热段(1)的预热盘管(11)，所述预热盘管(11)设置有燃烧烟气入口和燃烧烟气出口；所述燃烧段(3)设置有下部的空气入口、下部的燃料入口和顶部的燃烧烟气出口；所述换热段(2)的内部空间设置为流体隔绝的待生剂流动区和燃烧烟气流动区，所述待生剂流动区设置有顶部的待生剂入口、底部的松动气入口和底部的待生剂出口，所述燃烧烟气流动区设置有燃烧烟气入口和燃烧烟气出口；

所述燃烧段(3)的燃烧烟气出口与所述燃烧烟气流动区的燃烧烟气入口连通，所述燃烧烟气流动区的燃烧烟气出口与预热盘管(11)的燃烧烟气入口连通；所述待生剂预热段(1)的待生剂出口与所述待生剂流动区的待生剂入口连通。

2.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述换热段(2)由上至下排列有至少一根换热管(21)，所述换热管(21)与所述换热段(2)的内壁形成壳程(22)，所述待生剂流动区和燃烧烟气流动区的一者为所述换热管(21)的管程，另一者为所述壳程(22)。

3.根据权利要求2所述的加热器，其特征在于，所述待生剂流动区为所述换热管(21)的管程，所述燃烧烟气流动区为所述壳程(22)。

4.根据权利要求2所述的加热器，其特征在于，所述换热管(21)为多根且并列排布。

5.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述待生剂流动区的顶部设置有待生剂汇集区(23)，所述待生剂汇集区(23)的开口由上至下逐渐缩小。

6.根据权利要求5所述的加热器，其特征在于，所述待生剂汇集区(23)为圆台形且分隔所述待生剂预热段(1)和换热段(2)。

7.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述待生剂流动区的底部设置有待生剂出口区(24)，所述待生剂出口区(24)的底面形成为向下弯曲的弧形，所述待生剂流动区的底部的松动气入口和底部的待生剂出口设置于所述待生剂出口区(24)的底部。

8.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述待生剂预热段(1)的松动气出口处设置有过滤器(12)。

9.根据权利要求8所述的加热器，其特征在于，所述过滤器(12)为多孔陶瓷或多孔烧结金属管。

10.一种吸附剂反应还原系统，其特征在于，该系统包括吸附反应器(4)、还原再生器(5)和权利要求1-9中任意一项所述的加热器，所述吸附反应器(4)设置有下部的吸附原料入口、下部的还原吸附剂入口、上部的待生吸附剂出口和上部的吸附产物出口，所述还原再生器(5)设置有还原气入口、待生吸附剂入口、还原尾气出口和还原吸附剂出口，所述加热器的待生剂预热段(1)的待生剂入口与所述吸附反应器(4)的待生吸附剂出口连通，所述加热器的待生剂流动区的待生剂出口与所述还原再生器(5)的待生吸附剂入口连通，所述还原再生器(5)的还原吸附剂出口与所述吸附反应器(4)的还原吸附剂入口连通。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述还原再生器(5)还设置有松动气入口，所述待生剂预热段(1)的松动气出口与所述还原再生器(5)的松动气入口连通。

12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述系统还设置有吸附剂冷却器(6)，所述还原再生器(5)的还原吸附剂出口通过所述吸附剂冷却器(6)与所述吸附反应器(4)的还原吸附剂入口连通。