專利名稱：一種制酸過程中高溫過程氣與低溫過程氣的換熱方法
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程中高溫過程氣與低溫過程氣直接進行換熱的方法。
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程氣與低溫過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)化前的過程氣。面臨的主要問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程中高溫過程氣與低溫過程氣的換熱方法，該方法采用轉(zhuǎn)化反應(yīng)中的高溫過程氣直接加熱低溫過程氣，進行氣體-氣體直接換熱，簡化了工藝，占地少，減小了設(shè)備投資和熱量損失。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種制酸過程中高溫過程氣與低溫過程氣的換熱方法，該方法利用經(jīng)過催化劑床層轉(zhuǎn)化的高溫過程氣直接加熱低溫過程氣，使高溫過程氣與低溫過程氣進行氣體與氣體直接換熱。高溫過程氣從上一段催化劑床層先后進入床間冷卻器、下一段催化劑床層、過程氣冷卻器，在催化劑床層高溫過程氣與催化劑發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)，放出熱量；在床間冷卻器及過程氣冷卻器中高溫過程氣與低溫過程氣進行兩次換熱，加熱低溫過程氣；經(jīng)過程氣冷卻器換熱的低溫過程氣經(jīng)過程氣連接管進入床間冷卻器，在床間冷卻器再一次與高溫過程氣換熱升溫后，由低溫過程氣出口流出。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，床間冷卻器與過程氣冷卻器通過過程氣連接管連接；所述的床間冷卻器與過程氣冷卻器中部設(shè)有高溫過程氣通過的內(nèi)筒結(jié)構(gòu)；內(nèi)筒與外部筒體之間的空間為低溫過程氣通道；過程氣冷卻器的外壁上設(shè)有低溫過程氣進口，床間冷卻器的外壁上設(shè)有低溫過程氣出口 ；2)高溫過程氣由裝置頂部的高溫過程氣入口進入，在上一段轉(zhuǎn)化器內(nèi)與催化劑進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，然后進入床間冷卻器，在床間冷卻器內(nèi)筒中高溫過程氣與內(nèi)筒外部的低溫過程氣進行換熱；然后進入下一段轉(zhuǎn)化器內(nèi)再次與催化劑進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化反應(yīng)后進入過程氣冷卻器，在過程氣冷卻器內(nèi)筒中與內(nèi)筒外部的低溫過程氣進行換熱，最后由高溫過程氣出口流出；3)經(jīng)過程氣冷卻器換熱的低溫過程氣經(jīng)過程氣連接管進入床間冷卻器，在床間冷卻器再一次與高溫過程氣換熱后，由低溫過程氣出口流出。所述的床間冷卻器與過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。動力設(shè)備少，電能消耗少，運行費用低，操作經(jīng)濟，易于維護裝置，設(shè)備安裝方便，結(jié)構(gòu)緊湊，工藝系統(tǒng)簡單。2)采用參與轉(zhuǎn)化反應(yīng)的高溫過程氣直接與轉(zhuǎn)化前的低溫過程氣換熱，大大簡化了設(shè)備結(jié)構(gòu)，有效地利用了熱能；由于高溫過程氣在轉(zhuǎn)化反應(yīng)中是放熱反應(yīng)，因此，低溫過程氣的加熱效果更好。3)床間冷卻器與過程氣冷卻器采用熱管技術(shù)，采用冷熱流體的流向控制，可避免露點腐蝕的發(fā)生；熱管外部設(shè)置翅片，可強化換熱效果。


圖1是本發(fā)明制酸過程中高溫過程氣與低溫過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-低溫過程氣出口 5-下一段轉(zhuǎn)化器(下一段催化劑床層)6-過程氣冷卻器7-低溫過程氣入口 8-高溫過程氣出口 9-內(nèi)筒10-過程氣連接管11-熱管12-翅片
具體實施例方式一種制酸過程中高溫過程氣與低溫過程氣的換熱方法，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)前的過程氣體。利用經(jīng)過催化劑床層轉(zhuǎn)化的高溫過程氣直接加熱低溫過程氣，使高溫過程氣與低溫過程氣進行氣體與氣體直接換熱。見圖1，高溫過程氣從上一段催化劑床層2先后進入床間冷卻器3、下一段催化劑床層5、過程氣冷卻器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及過程氣冷卻器6中高溫過程氣與低溫過程氣進行兩次換熱，加熱低溫過程氣；經(jīng)過程氣冷卻器6換熱的低溫過程氣經(jīng)過程氣連接管 10進入床間冷卻器3，在床間冷卻器3再一次與高溫過程氣換熱升溫后，由低溫過程氣出口 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與過程氣冷卻器6通過過程氣連接管10連接；所述的床間冷卻器3與過程氣冷卻器6中部設(shè)有高溫過程氣通過的內(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程氣通道；過程氣冷卻器6的外壁上設(shè)有低溫過程氣進口 7，床間冷卻器3的外壁上設(shè)有低溫過程氣出口 4 ；2)高溫過程氣由裝置頂部的高溫過程氣入口 1進入，在上一段轉(zhuǎn)化器2內(nèi)與催化劑進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，然后進入床間冷卻器3，在床間冷卻器3內(nèi)筒9中高溫過程氣與內(nèi)筒外部的低溫過程氣進行換熱；然后進入下一段轉(zhuǎn)化器5內(nèi)再次與催化劑進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化反應(yīng)后進入過程氣冷卻器6，在過程氣冷卻器6內(nèi)筒中與內(nèi)筒外部的低溫過程氣進行換熱，最后由高溫過程氣出口 8流出；3)經(jīng)過程氣冷卻器6換熱的低溫過程氣經(jīng)過程氣連接管10進入床間冷卻器3，在床間冷卻器3再一次與高溫過程氣換熱后，由低溫過程氣出口 4流出。見圖1、圖2，床間冷卻器3與過程氣冷卻器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)的高溫過程氣與反應(yīng)前的低溫過程氣直接換熱，有效回收了高溫過程氣及轉(zhuǎn)化反應(yīng)放出的熱量，充分加熱了低溫過程氣，采用該換熱方法，與傳統(tǒng)的采用翅片管換熱器熔鹽或過熱水蒸汽的間接換熱方式相比，大大簡化了工藝，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
1.一種制酸過程中高溫過程氣與低溫過程氣的換熱方法，其特征在于，該方法利用經(jīng)過催化劑床層轉(zhuǎn)化的高溫過程氣直接加熱低溫過程氣，使高溫過程氣與低溫過程氣進行氣體與氣體直接換熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制酸過程中高溫過程氣與低溫過程氣的換熱方法，其特征在于，高溫過程氣從上一段催化劑床層先后進入床間冷卻器、下一段催化劑床層、過程氣冷卻器，在催化劑床層高溫過程氣與催化劑發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)，放出熱量；在床間冷卻器及過程氣冷卻器中高溫過程氣與低溫過程氣進行兩次換熱，加熱低溫過程氣；經(jīng)過程氣冷卻器換熱的低溫過程氣經(jīng)過程氣連接管進入床間冷卻器，在床間冷卻器再一次與高溫過程氣換熱升溫后，由低溫過程氣出口流出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種制酸過程中高溫過程氣與低溫過程氣的換熱方法，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，床間冷卻器與過程氣冷卻器通過過程氣連接管連接；所述的床間冷卻器與過程氣冷卻器中部設(shè)有高溫過程氣通過的內(nèi)筒結(jié)構(gòu)；內(nèi)筒與外部筒體之間的空間為低溫過程氣通道；過程氣冷卻器的外壁上設(shè)有低溫過程氣進口，床間冷卻器的外壁上設(shè)有低溫過程氣出口 ；2)高溫過程氣由裝置頂部的高溫過程氣入口進入，在上一段轉(zhuǎn)化器內(nèi)與催化劑進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，然后進入床間冷卻器，在床間冷卻器內(nèi)筒中高溫過程氣與內(nèi)筒外部的低溫過程氣進行換熱；然后進入下一段轉(zhuǎn)化器內(nèi)再次與催化劑進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化反應(yīng)后進入過程氣冷卻器，在過程氣冷卻器內(nèi)筒中與內(nèi)筒外部的低溫過程氣進行換熱，最后由高溫過程氣出口流出；3)經(jīng)過程氣冷卻器換熱的低溫過程氣經(jīng)過程氣連接管進入床間冷卻器，在床間冷卻器再一次與高溫過程氣換熱后，由低溫過程氣出口流出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種制酸過程中高溫過程氣與低溫過程氣的換熱方法，其特征在于，所述的床間冷卻器與過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所述的一種制酸過程中高溫過程氣與低溫過程氣的換熱方法，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)明涉及一種制酸過程中高溫過程氣與低溫過程氣的換熱方法，該方法的步驟是高溫過程氣由換熱裝置頂部進入，從上一段催化劑床層先后進入床間冷卻器、下一段催化劑床層、過程氣冷卻器，在催化劑床層高溫過程氣進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，放出熱量；在床間冷卻器及過程氣冷卻器中高溫過程氣與低溫過程氣進行兩次換熱；經(jīng)過程氣冷卻器換熱的低溫過程氣經(jīng)過程氣連接管進入床間冷卻器，在床間冷卻器再一次與高溫過程氣換熱升溫后，由低溫過程氣出口流出。優(yōu)點是有效回收了高溫過程氣及轉(zhuǎn)化反應(yīng)放出的熱量，充分加熱了低溫過程氣，采用該換熱方法，與傳統(tǒng)的采用翅片管換熱器熔鹽或過熱水蒸汽的間接換熱方式相比，大大簡化了工藝，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F28D15/02GK102303848SQ20111008511
公開日2012年1月4日 申請日期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