CN220715797U - 耐硫变换评价用多功能变换反应装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及硫变换领域，公开了一种耐硫变换评价用多功能变换反应装置。所述反应装置包括外加热保温层、反应管、换热介质供给单元；其中，所述反应管贯穿设置于外加热保温层；位于所述外加热保温层中的所述反应管从上至下设置为预热段、装填耐硫变换催化剂的恒温段，以及保温段；所述反应管的恒温段外套设有至少3段换热盘管段，所述换热介质供给单元分别与各段换热盘管段独立循环连通。本实用新型的反应装置上实现目前现有的单绝热反应器或单等温反应器的单炉变换炉反应工艺。
Description
技术领域
本实用新型涉及硫变换技术领域，具体涉及一种耐硫变换评价用多功能变换反应装置。
背景技术
耐硫变换技术涉及的变换反应为CO和水反应生成CO2和H2，在耐硫变换技术中需要使用耐硫变换催化剂，耐硫变换催化剂需要具有CO变换活性高，并且对有机硫具有很高的加氢转化性能，用过调整合成气中H2和CO，满足氨合成气、羰基合成气、氢气和煤气过程中的变换工艺，因此，耐硫变化催化剂是耐硫变换技术中不可或缺的，耐硫变换催化剂评价装置能够为耐硫变换工艺提供数据支持。
变换反应在耐硫变换催化剂评价装置的反应器中进行，现有的反应器一般分为等温反应器和绝热反应器，因变换反应的工况较多，在评价硫变换催化剂时，需要根据不同工段选择不同的耐硫变换催化剂评价装置，导致评价时间长，效率低。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术耐硫变换评价用变换反应装置存在的时间长，效率低问题，提供一种耐硫变换评价用多功能变换反应装置。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种耐硫变换评价用多功能变换反应装置，所述反应装置包括外加热保温层、反应管、换热介质供给单元；其中，所述反应管贯穿设置于外加热保温层；位于所述外加热保温层中的所述反应管从上至下设置为预热段、装填耐硫变换催化剂的恒温段，以及保温段；所述反应管的恒温段外套设有至少3段换热盘管段，所述换热介质供给单元分别与各段换热盘管段独立循环连通。
优选地，所述反应管的恒温段外套设有3-6段换热盘管段。
优选地，所述换热介质供给单元与各段换热盘管段的连接管线上各自设有阀门。
优选地，所述换热介质供给单元包括并联设置的液相换热介质储罐和气相换热介质储罐；所述液相换热介质储罐通过连接管线与各段换热盘管段独立循环连通；所述气相换热介质储罐出口的气相换热介质入口管线通过连接管线与各段换热盘管段独立循环连通。
优选地，所述气相换热介质入口管线上设有阀门。
优选地，所述外加热保温层包括筒体和位于筒体内的加热件和测温件，所述反应管贯穿所述筒体；所述加热件用于加热所述反应管；所述测温件用于监测所述反应管内外的温差和/或监测反应管外与加热件设定温度的温差。
优选地，所述反应管的恒温段与保温段外设有所述加热件。
优选地，所述反应管的内径为25-35mm。
优选地，所述反应管的高度为150-200mm。
通过上述技术方案，在使用本实用新型提供的耐硫变换评价用多功能变换反应装置时，能够根据需要模拟等温反应器，还能够根据需要模拟绝热反应器，单独使用该耐硫变换评价用多功能变换反应装置进行耐硫变换催化剂评价时，可在该反应装置上实现目前现有的单绝热反应器或单等温反应器的单炉变换炉反应工艺，能够模拟不同工段催化剂运行的情况，能够降低催化剂评价的时间、效率高。
附图说明
图1是本实用新型所述的耐硫变换评价用多功能变换反应装置的一种实7气相换热介质入口管线8气相循环介质出口
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。
在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”、“下”、“顶”、“底”通常是指装置或设备处于使用状态下的方位。需要说明的是，这仅是为了便于描述本实用新型，不应理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内、外”是指相对于各部件本身轮廓的内、外。
如图1所示，本实用新型提供一种耐硫变换评价用多功能变换反应装置，所述反应装置包括外加热保温层3、反应管6、换热介质供给单元；其中，所述反应管6贯穿设置于外加热保温层3；位于所述外加热保温层3中的所述反应管6从上至下设置为预热段、装填耐硫变换催化剂的恒温段，以及保温段；所述反应管6的恒温段外套设有至少3段换热盘管段4，所述换热介质供给单元分别与各段换热盘管段4独立循环连通。
根据本实用新型的一种实施方式，所述反应管6的恒温段外套设有3-6段换热盘管段4。
本实用新型中所述预热段能够控制原料气进入反应单元A中的入口温度；保温段A能够控制原料气流出反应单元A中的出口温度。
使用本实用新型的反应装置评价耐硫变换催化剂时，原料气(即主要组分为CO的其气体)和蒸汽进入反应管6中进行变换反应，本实用新型中所述的加热保温层与换热介质供给单元配合使用，可以根据实际评价工艺的需要将本实用新型的反应装置设置为等温模式或是绝热模式；具体地，通过换热介质供给单元向或不向各段换热盘管段4通入换热介质，同时通过外加热保温层3单独通或与换热介质供给单元、换热盘管段4配合作用实现等温模式或是绝热模式，使本实用新型的反应装置具有多功能模式，能够单等温炉和单绝热炉等变换工艺；另外，还能将本实用新型中的反应装置串联使用，能够实现两段绝热反应器的煤制甲醇工艺(“绝热+绝热”)、等温反应器+绝热反应器的煤制氢工艺(“等温+绝热”)。
本实用新型中所述换热介质可以为水、二氧化碳、空气等，优选便宜易得的空气，优选为压缩空气。
根据本实用新型的一种实施方式，所述换热介质供给单元与各段换热盘管段4的连接管线上各自设有阀门(包括入口阀门和出口阀门(未图示))，其中，入口阀门指换热介质供给单元与各段换热盘管段4的入口的连接管线上设置的阀门，出口阀门指各段换热盘管段4的出口与换热介质供给单元的连接管线上的设置的阀门)。
在本实用新型中可通过调节阀门开度控制进入各段换热盘管段4中换热介质的流量大小，进而控制催化剂床层各段的温度，使催化剂床层各段温差较小(例如为0-5℃)，达到等温模式的功能；或是关闭阀门，使其为一个密闭系统，通过外加热保温层3控制反应管6与外部无热传导，达到绝热效果，以实现绝热模式的功能。
本实用新型中所述的换热盘管段4的选择没有特殊限制，其材质可选择耐高温且传热快的材料，如铜、铝等，优选为铜。
根据本实用新型的一种实施方式，所述换热介质供给单元包括并联设置的液相换热介质储罐1和气相换热介质储罐；所述液相换热介质储罐1通过连接管线与各段换热盘管段4独立循环连通；所述气相换热介质储罐出口的气相换热介质入口管线7通过连接管线与各段换热盘管段4独立循环连通。
在本实用新型中，可根据所需不同的换热介质选择使用液相换热介质储罐1和气相换热介质储罐，从换热盘管段4循环流出的液相换热介质可直接循环回液相换热介质储罐1中，从换热盘管段4循环流出的气相换热介质通过气相循环介质出口8流出后再经过本领域常规的处理可循环回气相换热介质储罐。
根据本实用新型的一种实施方式，所述液相换热介质储罐1的出口设有换热介质泵2。
在本实用新型中，可通过换热介质泵2控制液相换热介质的引出或是不引出。
根据本实用新型的一种实施方式，所述气相换热介质入口管线7上设有阀门。
在本实用新型中，可通过气相换热介质入口管线7上的阀门控制气相换热介质的引出或是不引出。
根据本实用新型的一种实施方式，所述外加热保温层3包括筒体和位于筒体内的加热件5和测温件，所述反应管6贯穿所述筒体；所述加热件5用于加热所述反应管6；所述测温件用于监测所述反应管6内外的温差和/或监测反应管6外与加热件5设定温度的温差。
本实用新型中通过在反应管6内外设置测温件，达到监测所述反应管6内外的温差的目的，通过在加热件5对应位置的反应管6外设置测温件达到监测反应管6外与加热件5设定温度的温差的目的。
本实用新型中通过加热件5对反应管6进行加热，能够为原料气在催化剂存进行变换反应提供热量，通过测温件监测反应管6内外温度以及反应管6外的温度与加热件5设定的温度；测温件可为本领域常规的部件，测温件设置的位置在本实用新型中称为测温点。
根据本实用新型的一种实施方式，每段换热盘管段4外设有所述加热件5。
在本实用新型中，在实际使用时，由上至下，当恒温段中装填有耐硫变换催化剂时，每段换热盘管段4与恒温段中装填耐硫变换催化剂床层对应，其耐硫变换催化剂床层可对应分为多段催化剂床层，本实用新型中每段换热盘管段4外设有所述加热件5，能够实现每段催化剂床层单独控温，同时本实用新型中可通过控制换热盘管段4内的换热介质的种类和流量，以实现每段换热盘管段4外的测温点之间的温差，例如，由上至下，第一段换热盘管段4对应的装填有装填耐硫变换催化剂的恒温段的第一段催化剂床层，由于变换反应为放热反应，可通过控制换热盘管段4内的换热介质的种类和流量，以降低催化剂床层热点温度，实现反应管6中各段催化剂床层对应的测温点温差较小(例如为0-5℃)达到等温反应器效果；关闭换热介质供给单元与各段换热盘管段4的连接管线上的阀门(包括入口阀门以及出口阀门)，使其为一个密闭系统，通过控制反应管6外加热量，实现管外测温点与外部加热件5温度偏差较小(例如小于5℃，优选小于3℃)，这时可认为反应管6与外部加热件5之间无热传导，达到绝热反应器效果。
根据本实用新型的一种实施方式，所述反应管6的恒温段与保温段外设有所述加热件5。
本实用新型中所述的加热件5可为本领域常规的具有加热功能的零件或设备，例如电加热丝。
本实用新型中可通过设置于反应管6外不同位置的加热件5进行控制反应管6不同位置的温度，并通测温点处设置的加热件5监测反应管6内外温度催化剂床层的温度，进而能够更好地进行控制温度。
本实用新型中所述预热段是为了对进入反应管6中的原料气进行预热，可通过加热件5进行预热，预热段中内可根据需要装填惰性材料，包括瓷球、瓷环、氧化硅球等；原料气预热至反应温度后进入恒温段，当恒温段装填有硫变换催化剂时，预热后的原料气进行变换反应，变换反应得到的反应产物再进入保温段，保温段A外部通过加热件5控制保温段温度。
本实用新型中所述反应管6的预热段、恒温段，以及保温段的划分为本领域常规的选择，本实用新型对此不多过多赘述。
在本使用新型中，恒温段中装填耐硫变换催化剂的量可根据具体工艺进行选择，例如恒温段内耐硫变换催化剂装填高径比为4-8、装量50-100mL。
本实用新型中所述反应管6的大小可根据具体的工艺进行选择，例如在小试阶段，所述反应管6A的内径为25-35mm(例如为25mm、30mm或35mm)，高度为150-200mm(150mm、170mm或200mm)。
具体的，如图1所示，在本实用新型的一种示例的实施方式中，耐硫变换评价用多功能变换反应装置包括外加热保温层3、反应管6(内径30mm、高度170mm，)、换热介质供给单元；反应管6贯穿设置于外加热保温层3；位于外加热保温层3中的反应管6从上至下设置为预热段(装填有惰性陶瓷)、恒温段(装填有100mL耐硫变换催化剂)，以及保温段；反应管6的恒温段外套设有4段换热盘管段4；换热介质供给单元分别与4段换热盘管段4独立循环连通；换热介质供给单元与各段换热盘管段4的连接管线上各自设有阀门(包括入口阀门和出口阀门(未图示))；换热介质供给单元包括并联设置的液相换热介质储罐1和气相换热介质储罐(未图示)，液相换热介质储罐1的出口设有换热介质泵2；气相换热介质入口管线7上设有阀门；液相换热介质储罐1通过连接管线与各段换热盘管段4独立循环连通；气相换热介质储罐出口的气相换热介质入口管线7通过连接管线与各段换热盘管段4独立循环连通；外加热保温层3包括筒体和位于筒体内的加热件5和测温件，反应管6贯穿筒体；4段换热盘管段4外设有所述加热件5，每段换热盘管段4与恒温段中装填耐硫变换催化剂床层对应，其耐硫变换催化剂床层可对应分为4段催化剂床层；恒温段与保温段外设有加热件5，通过不同部位的加热件5控制反应管6的温度；加热件5对应位置的反应管6内外均设有测温件，用于达到监测反应管6外与加热件5设定温度的温差、以及反应管6内外温度的目的；
采用该反应装置模拟等温反应器进行模拟单等温模式评价耐硫变换催化剂时：通过4段换热盘管段4外设的加热件5、恒温段与保温段外设的加热件5对反应管6各段进行加热，同时通过调节气相换热介质入口管线7与4段换热盘管的连接管线上的4个阀门的开度控制压缩空气的流量大小进而控制4段催化剂床层各段之间的温差为0-5℃，达到等温模式的功能；原料气经过预热段预热至反应温度后进入恒温段在耐硫变换催化剂存在下进行变化反应，变换反应得到的反应产物再进入保温段，实现模拟单等温炉变换工艺。
采用该反应装置模拟绝热反应器进行模拟单绝热模式评价耐硫变换催化剂时：关闭气相换热介质入口管线7与段换热盘管段4的连接管线上的阀门，使外加热保温层3为一个密闭系统，通过4段换热盘管段4外设的加热件5、恒温段与保温段外设的加热件5对反应管6各段进行加热控制反应管6与外部无热传导，达到绝热效果；原料气经过预热段预热至反应温度后进入恒温段在耐硫变换催化剂存在下进行变化反应，变换反应得到的反应产物再进入保温段，实现模拟单绝热炉变换工艺。
以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种耐硫变换评价用多功能变换反应装置，其特征在于，所述耐硫变换评价用多功能变换反应装置包括外加热保温层(3)、反应管(6)、换热介质供给单元；
其中，所述反应管(6)贯穿设置于外加热保温层(3)；
位于所述外加热保温层(3)中的所述反应管(6)从上至下设置为预热段、装填耐硫变换催化剂的恒温段，以及保温段；
所述反应管(6)的恒温段外套设有至少3段换热盘管段(4)，
所述换热介质供给单元分别与各段换热盘管段(4)独立循环连通。
2.根据权利要求1所述的耐硫变换评价用多功能变换反应装置，其特征在于，
所述反应管(6)的恒温段外套设有3-6段换热盘管段(4)。
3.根据权利要求1所述的耐硫变换评价用多功能变换反应装置，其特征在于，
所述换热介质供给单元与各段换热盘管段(4)的连接管线上各自设有阀门。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的耐硫变换评价用多功能变换反应装置，其特征在于，
所述换热介质供给单元包括并联设置的液相换热介质储罐(1)和气相换热介质储罐；
所述液相换热介质储罐(1)通过连接管线与各段换热盘管段(4)独立循环连通；
所述气相换热介质储罐的出口的气相换热介质入口管线(7)通过连接管线与各段换热盘管段(4)独立循环连通。
5.根据权利要求4所述的耐硫变换评价用多功能变换反应装置，其特征在于，
所述液相换热介质储罐(1)的出口设有换热介质泵(2)。
6.根据权利要求4所述的耐硫变换评价用多功能变换反应装置，其特征在于，
所述气相换热介质入口管线(7)上设有阀门。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的耐硫变换评价用多功能变换反应装置，其特征在于，
所述外加热保温层(3)包括筒体和位于筒体内的加热件(5)和测温件，所述反应管(6)贯穿所述筒体；
所述加热件(5)用于加热所述反应管(6)；
所述测温件用于监测所述反应管(6)内外的温差和/或监测反应管(6)外与加热件(5)设定温度的温差。
8.根据权利要求6所述的耐硫变换评价用多功能变换反应装置，其特征在于，
每段换热盘管段(4)外设有加热件(5)。
9.根据权利要求6所述的耐硫变换评价用多功能变换反应装置，其特征在于，
所述反应管(6)的恒温段与保温段外设有加热件(5)。
10.根据权利要求1-3中任意一项所述的耐硫变换评价用多功能变换反应装置，其特征在于，
所述反应管(6)的内径为25-35mm；和/或
所述反应管(6)的高度为150-200mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |