專(zhuān)利名稱(chēng)：一種制酸過(guò)程中高溫過(guò)程氣與低溫過(guò)程氣的換熱方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硫酸裝置轉(zhuǎn)化器中熱量回收的方法，具體涉及一種制酸過(guò)程中高溫過(guò)程氣與低溫過(guò)程氣直接進(jìn)行換熱的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的硫酸制取裝置回收熱量的方法是高溫過(guò)程氣與低溫過(guò)程氣采用間接換熱的方式，采用翅片管換熱器，換熱器管內(nèi)采用熔鹽或過(guò)熱水蒸汽，冷卻工藝氣，取走反應(yīng)熱后，去加熱轉(zhuǎn)化前的過(guò)程氣。面臨的主要問(wèn)題是翅片管冷卻器體積巨大，翅片管數(shù)量多，必須在現(xiàn)場(chǎng)安裝施工，并且彎頭部位施焊困難，導(dǎo)致焊縫質(zhì)量得不到保證，影響設(shè)備的使用。 還需設(shè)置過(guò)程氣加熱器，熔鹽或蒸汽系統(tǒng)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制酸過(guò)程中高溫過(guò)程氣與低溫過(guò)程氣的換熱方法，該方法采用轉(zhuǎn)化反應(yīng)中的高溫過(guò)程氣直接加熱低溫過(guò)程氣，進(jìn)行氣體-氣體直接換熱，簡(jiǎn)化了工藝，占地少，減小了設(shè)備投資和熱量損失。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種制酸過(guò)程中高溫過(guò)程氣與低溫過(guò)程氣的換熱方法，該方法利用經(jīng)過(guò)催化劑床層轉(zhuǎn)化的高溫過(guò)程氣直接加熱低溫過(guò)程氣，使高溫過(guò)程氣與低溫過(guò)程氣進(jìn)行氣體與氣體直接換熱。高溫過(guò)程氣從上一段催化劑床層先后進(jìn)入床間冷卻器、下一段催化劑床層、過(guò)程氣冷卻器，在催化劑床層高溫過(guò)程氣與催化劑發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)，放出熱量；在床間冷卻器及過(guò)程氣冷卻器中高溫過(guò)程氣與低溫過(guò)程氣進(jìn)行兩次換熱，加熱低溫過(guò)程氣；經(jīng)過(guò)程氣冷卻器換熱的低溫過(guò)程氣經(jīng)過(guò)程氣連接管進(jìn)入床間冷卻器，在床間冷卻器再一次與高溫過(guò)程氣換熱升溫后，由低溫過(guò)程氣出口流出。具體步驟如下1)所采用的裝置為筒體結(jié)構(gòu)，自上而下依次為上一段轉(zhuǎn)化器、床間冷卻器、下一段轉(zhuǎn)化器、過(guò)程氣冷卻器，上一段轉(zhuǎn)化器及下一段轉(zhuǎn)化器內(nèi)設(shè)有催化劑床層，床間冷卻器與過(guò)程氣冷卻器通過(guò)過(guò)程氣連接管連接；所述的床間冷卻器與過(guò)程氣冷卻器中部設(shè)有高溫過(guò)程氣通過(guò)的內(nèi)筒結(jié)構(gòu)；內(nèi)筒與外部筒體之間的空間為低溫過(guò)程氣通道；過(guò)程氣冷卻器的外壁上設(shè)有低溫過(guò)程氣進(jìn)口，床間冷卻器的外壁上設(shè)有低溫過(guò)程氣出口 ；2)高溫過(guò)程氣由裝置頂部的高溫過(guò)程氣入口進(jìn)入，在上一段轉(zhuǎn)化器內(nèi)與催化劑進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，然后進(jìn)入床間冷卻器，在床間冷卻器內(nèi)筒中高溫過(guò)程氣與內(nèi)筒外部的低溫過(guò)程氣進(jìn)行換熱；然后進(jìn)入下一段轉(zhuǎn)化器內(nèi)再次與催化劑進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化反應(yīng)后進(jìn)入過(guò)程氣冷卻器，在過(guò)程氣冷卻器內(nèi)筒中與內(nèi)筒外部的低溫過(guò)程氣進(jìn)行換熱，最后由高溫過(guò)程氣出口流出；3)經(jīng)過(guò)程氣冷卻器換熱的低溫過(guò)程氣經(jīng)過(guò)程氣連接管進(jìn)入床間冷卻器，在床間冷卻器再一次與高溫過(guò)程氣換熱后，由低溫過(guò)程氣出口流出。所述的床間冷卻器與過(guò)程氣冷卻器的換熱元件采用熱管，熱管傾斜設(shè)置，熱管一端位于內(nèi)筒，另一端位于內(nèi)筒外部，位于內(nèi)筒的一端低于內(nèi)筒外部的一端。所述的熱管外部設(shè)有翅片結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1)流程短，占地少，投資省。動(dòng)力設(shè)備少，電能消耗少，運(yùn)行費(fèi)用低，操作經(jīng)濟(jì)，易于維護(hù)裝置，設(shè)備安裝方便，結(jié)構(gòu)緊湊，工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單。2)采用參與轉(zhuǎn)化反應(yīng)的高溫過(guò)程氣直接與轉(zhuǎn)化前的低溫過(guò)程氣換熱，大大簡(jiǎn)化了設(shè)備結(jié)構(gòu)，有效地利用了熱能；由于高溫過(guò)程氣在轉(zhuǎn)化反應(yīng)中是放熱反應(yīng)，因此，低溫過(guò)程氣的加熱效果更好。3)床間冷卻器與過(guò)程氣冷卻器采用熱管技術(shù)，采用冷熱流體的流向控制，可避免露點(diǎn)腐蝕的發(fā)生；熱管外部設(shè)置翅片，可強(qiáng)化換熱效果。


圖1是本發(fā)明制酸過(guò)程中高溫過(guò)程氣與低溫過(guò)程氣的換熱方法示意圖。圖2是熱管結(jié)構(gòu)圖。圖中1-高溫過(guò)程氣入口 2-上一段轉(zhuǎn)化器(上一段催化劑床層)3-床間冷卻器 4-低溫過(guò)程氣出口 5-下一段轉(zhuǎn)化器(下一段催化劑床層)6-過(guò)程氣冷卻器7-低溫過(guò)程氣入口 8-高溫過(guò)程氣出口 9-內(nèi)筒10-過(guò)程氣連接管11-熱管12-翅片
具體實(shí)施例方式一種制酸過(guò)程中高溫過(guò)程氣與低溫過(guò)程氣的換熱方法，該方法回收催化劑床層轉(zhuǎn)化反應(yīng)產(chǎn)生的反應(yīng)熱，直接加熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)前的過(guò)程氣體。利用經(jīng)過(guò)催化劑床層轉(zhuǎn)化的高溫過(guò)程氣直接加熱低溫過(guò)程氣，使高溫過(guò)程氣與低溫過(guò)程氣進(jìn)行氣體與氣體直接換熱。見(jiàn)圖1，高溫過(guò)程氣從上一段催化劑床層2先后進(jìn)入床間冷卻器3、下一段催化劑床層5、過(guò)程氣冷卻器6，在上一段催化劑床層2及下一段催化劑床層5內(nèi)高溫過(guò)程氣與催化劑發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)，放出熱量；在床間冷卻器2及過(guò)程氣冷卻器6中高溫過(guò)程氣與低溫過(guò)程氣進(jìn)行兩次換熱，加熱低溫過(guò)程氣；經(jīng)過(guò)程氣冷卻器6換熱的低溫過(guò)程氣經(jīng)過(guò)程氣連接管 10進(jìn)入床間冷卻器3，在床間冷卻器3再一次與高溫過(guò)程氣換熱升溫后，由低溫過(guò)程氣出口 4流出。具體步驟如下1)所采用的裝置為筒體結(jié)構(gòu)，自上而下依次為上一段轉(zhuǎn)化器2、床間冷卻器3、下一段轉(zhuǎn)化器5、過(guò)程氣冷卻器6，上一段轉(zhuǎn)化器2及下一段轉(zhuǎn)化器5內(nèi)設(shè)有催化劑床層，床間冷卻器3與過(guò)程氣冷卻器6通過(guò)過(guò)程氣連接管10連接；所述的床間冷卻器3與過(guò)程氣冷卻器6中部設(shè)有高溫過(guò)程氣通過(guò)的內(nèi)筒9結(jié)構(gòu)；內(nèi)筒9與外部筒體之間的空間為低溫過(guò)程氣通道；過(guò)程氣冷卻器6的外壁上設(shè)有低溫過(guò)程氣進(jìn)口 7，床間冷卻器3的外壁上設(shè)有低溫過(guò)程氣出口 4 ；2)高溫過(guò)程氣由裝置頂部的高溫過(guò)程氣入口 1進(jìn)入，在上一段轉(zhuǎn)化器2內(nèi)與催化劑進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，然后進(jìn)入床間冷卻器3，在床間冷卻器3內(nèi)筒9中高溫過(guò)程氣與內(nèi)筒外部的低溫過(guò)程氣進(jìn)行換熱；然后進(jìn)入下一段轉(zhuǎn)化器5內(nèi)再次與催化劑進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化反應(yīng)后進(jìn)入過(guò)程氣冷卻器6，在過(guò)程氣冷卻器6內(nèi)筒中與內(nèi)筒外部的低溫過(guò)程氣進(jìn)行換熱，最后由高溫過(guò)程氣出口 8流出；3)經(jīng)過(guò)程氣冷卻器6換熱的低溫過(guò)程氣經(jīng)過(guò)程氣連接管10進(jìn)入床間冷卻器3，在床間冷卻器3再一次與高溫過(guò)程氣換熱后，由低溫過(guò)程氣出口 4流出。見(jiàn)圖1、圖2，床間冷卻器3與過(guò)程氣冷卻器6的換熱元件采用熱管，熱管11傾斜設(shè)置，熱管一端位于內(nèi)筒9，另一端位于內(nèi)筒外部，位于內(nèi)筒的一端低于內(nèi)筒外部的一端。熱管11外部設(shè)有翅片12結(jié)構(gòu)。本發(fā)明采用參與轉(zhuǎn)化反應(yīng)的高溫過(guò)程氣與反應(yīng)前的低溫過(guò)程氣直接換熱，有效回收了高溫過(guò)程氣及轉(zhuǎn)化反應(yīng)放出的熱量，充分加熱了低溫過(guò)程氣，采用該換熱方法，與傳統(tǒng)的采用翅片管換熱器熔鹽或過(guò)熱水蒸汽的間接換熱方式相比，大大簡(jiǎn)化了工藝，節(jié)省了占地和設(shè)備投資，并減小了能源消耗。
權(quán)利要求
1.一種制酸過(guò)程中高溫過(guò)程氣與低溫過(guò)程氣的換熱方法，其特征在于，該方法利用經(jīng)過(guò)催化劑床層轉(zhuǎn)化的高溫過(guò)程氣直接加熱低溫過(guò)程氣，使高溫過(guò)程氣與低溫過(guò)程氣進(jìn)行氣體與氣體直接換熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制酸過(guò)程中高溫過(guò)程氣與低溫過(guò)程氣的換熱方法，其特征在于，高溫過(guò)程氣從上一段催化劑床層先后進(jìn)入床間冷卻器、下一段催化劑床層、過(guò)程氣冷卻器，在催化劑床層高溫過(guò)程氣與催化劑發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)，放出熱量；在床間冷卻器及過(guò)程氣冷卻器中高溫過(guò)程氣與低溫過(guò)程氣進(jìn)行兩次換熱，加熱低溫過(guò)程氣；經(jīng)過(guò)程氣冷卻器換熱的低溫過(guò)程氣經(jīng)過(guò)程氣連接管進(jìn)入床間冷卻器，在床間冷卻器再一次與高溫過(guò)程氣換熱升溫后，由低溫過(guò)程氣出口流出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種制酸過(guò)程中高溫過(guò)程氣與低溫過(guò)程氣的換熱方法，其特征在于，具體步驟如下1)所采用的裝置為筒體結(jié)構(gòu)，自上而下依次為上一段轉(zhuǎn)化器、床間冷卻器、下一段轉(zhuǎn)化器、過(guò)程氣冷卻器，上一段轉(zhuǎn)化器及下一段轉(zhuǎn)化器內(nèi)設(shè)有催化劑床層，床間冷卻器與過(guò)程氣冷卻器通過(guò)過(guò)程氣連接管連接；所述的床間冷卻器與過(guò)程氣冷卻器中部設(shè)有高溫過(guò)程氣通過(guò)的內(nèi)筒結(jié)構(gòu)；內(nèi)筒與外部筒體之間的空間為低溫過(guò)程氣通道；過(guò)程氣冷卻器的外壁上設(shè)有低溫過(guò)程氣進(jìn)口，床間冷卻器的外壁上設(shè)有低溫過(guò)程氣出口 ；2)高溫過(guò)程氣由裝置頂部的高溫過(guò)程氣入口進(jìn)入，在上一段轉(zhuǎn)化器內(nèi)與催化劑進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，然后進(jìn)入床間冷卻器，在床間冷卻器內(nèi)筒中高溫過(guò)程氣與內(nèi)筒外部的低溫過(guò)程氣進(jìn)行換熱；然后進(jìn)入下一段轉(zhuǎn)化器內(nèi)再次與催化劑進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化反應(yīng)后進(jìn)入過(guò)程氣冷卻器，在過(guò)程氣冷卻器內(nèi)筒中與內(nèi)筒外部的低溫過(guò)程氣進(jìn)行換熱，最后由高溫過(guò)程氣出口流出；3)經(jīng)過(guò)程氣冷卻器換熱的低溫過(guò)程氣經(jīng)過(guò)程氣連接管進(jìn)入床間冷卻器，在床間冷卻器再一次與高溫過(guò)程氣換熱后，由低溫過(guò)程氣出口流出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種制酸過(guò)程中高溫過(guò)程氣與低溫過(guò)程氣的換熱方法，其特征在于，所述的床間冷卻器與過(guò)程氣冷卻器的換熱元件采用熱管，熱管傾斜設(shè)置，熱管一端位于內(nèi)筒，另一端位于內(nèi)筒外部，位于內(nèi)筒的一端低于內(nèi)筒外部的一端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種制酸過(guò)程中高溫過(guò)程氣與低溫過(guò)程氣的換熱方法，其特征在于，所述的熱管外部設(shè)有翅片結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制酸過(guò)程中高溫過(guò)程氣與低溫過(guò)程氣的換熱方法，該方法的步驟是高溫過(guò)程氣由換熱裝置頂部進(jìn)入，從上一段催化劑床層先后進(jìn)入床間冷卻器、下一段催化劑床層、過(guò)程氣冷卻器，在催化劑床層高溫過(guò)程氣進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，放出熱量；在床間冷卻器及過(guò)程氣冷卻器中高溫過(guò)程氣與低溫過(guò)程氣進(jìn)行兩次換熱；經(jīng)過(guò)程氣冷卻器換熱的低溫過(guò)程氣經(jīng)過(guò)程氣連接管進(jìn)入床間冷卻器，在床間冷卻器再一次與高溫過(guò)程氣換熱升溫后，由低溫過(guò)程氣出口流出。優(yōu)點(diǎn)是有效回收了高溫過(guò)程氣及轉(zhuǎn)化反應(yīng)放出的熱量，充分加熱了低溫過(guò)程氣，采用該換熱方法，與傳統(tǒng)的采用翅片管換熱器熔鹽或過(guò)熱水蒸汽的間接換熱方式相比，大大簡(jiǎn)化了工藝，節(jié)省了占地和設(shè)備投資，并減小了了能源消耗。
文檔編號(hào)F28D15/02GK102303848SQ20111008511
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月2日
發(fā)明者于濤, 段有龍, 白瑋 申請(qǐng)人:中冶焦耐(大連)工程技術(shù)有限公司, 中冶焦耐工程技術(shù)有限公司