[发明专利]一种等温反应器的冷却水循环装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种等温反应器，具体涉及等温反应器的冷却水循环装置。

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，都要用到等温反应器，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→1xSx+H2O+205KJ/mol]]>

反应是在等温反应器的催化剂床层中进行的，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。目前的等温反应器采取内置盘管结构或者螺旋绕管结构，管外为催化剂床层，管内有冷却水流动，利用盘管或者绕管与催化剂床层进行换热，快速把催化剂床层中的反应热移走。现有技术中冷却水一般从盘管或绕管底部进入，吸收催化剂床层中的反应热后再从盘管或绕管顶部流出。这种冷却水在盘管或绕管内的流动方式不能实现自然循环，需要一台循环热水泵来强制循环，这样便使得设备结构变得复杂，大大增加了设备的投资。

发明内容

本发明提供了一种等温反应器的冷却水循环装置可以很好的解决以上问题。

本发明采用的技术方案是：

一种等温反应器的冷却水循环装置，包括水室、汽室、换热内套管、换热外套管、汽包、下降管、上升管，所述水室位于等温反应器内部顶端；所述汽室位于所述水室下方；所述换热内套管和换热外套管为空心直管；所述换热内套管两端开口，顶端与所述水室连通，下端伸入所述换热外套管中，底端与所述换热外套管底端连通；所述换热外套管顶端开口，底部封闭，顶端与所述汽室连通，下端伸入等温反应器的催化剂床层中；所述汽包安装于等温反应器外部上方，通过所述下降管与所述水室连通，通过所述上升管与所述汽室连通。

由于汽包安装于等温反应器外部上方，汽包内的冷却水因重力通过下降管自然的流入等温反应器内的水室内，再进入换热内套管内，经换热内套管底部折返进入换热外套管与换热内套管之间的环隙。这时由等温反应器底部进入的未反应气正在催化剂床层中进行剧烈的催化反应，产生了大量的反应热。这些反应热被环隙中的冷却水快速的吸收，吸收了反应热的冷却水变成汽水混合物，

汽水混合物的密度比冷却水的密度小，由于两者的密度差，汽水混合物沿着环隙上升至等温反应器内的汽室，再经上升管自然地上升到位于汽室上方的汽包，回到汽包的汽水混合物的一小部分以饱和蒸汽形式外送出去，大部分与汽包内的冷却水混合后，温度降低，密度增大，又经过下降管流入等温反应器内的水室，再一次的循环。汽包内的冷却水可通过给水管道进行补充。而未反应气也不断的从等温反应器底部进入，在催化剂床层中进行催化反应，产生的反应热被冷却水快速的带走，保证了催化剂床层内温度适中，反应完的反应气再由等温反应器底部排出。