一种制酸过程中高温过程气与低温过程气的换热方法

摘要

本发明涉及一种制酸过程中高温过程气与低温过程气的换热方法，该方法的步骤是：高温过程气由换热装置顶部进入，从上一段催化剂床层先后进入床间冷却器、下一段催化剂床层、过程气冷却器，在催化剂床层高温过程气进行转化反应，放出热量；在床间冷却器及过程气冷却器中高温过程气与低温过程气进行两次换热；经过程气冷却器换热的低温过程气经过程气连接管进入床间冷却器，在床间冷却器再一次与高温过程气换热升温后，由低温过程气出口流出。优点是：有效回收了高温过程气及转化反应放出的热量，充分加热了低温过程气，采用该换热方法，与传统的采用翅片管换热器熔盐或过热水蒸汽的间接换热方式相比，大大简化了工艺，节省了占地和设备投资，并减小了了能源消耗。

说明书

技术领域

本发明涉及硫酸装置转化器中热量回收的方法，具体涉及一种制酸过程中高温过程气 与低温过程气直接进行换热的方法。

背景技术

现有的硫酸制取装置回收热量的方法是：高温过程气与低温过程气采用间接换热的方 式，采用翅片管换热器，换热器管内采用熔盐或过热水蒸汽，冷却工艺气，取走反应热后， 去加热转化前的过程气。面临的主要问题是翅片管冷却器体积巨大，翅片管数量多，必须 在现场安装施工，并且弯头部位施焊困难，导致焊缝质量得不到保证，影响设备的使用。 还需设置过程气加热器，熔盐或蒸汽系统复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种制酸过程中高温过程气与低温过程气的换热方法，该方法采 用转化反应中的高温过程气直接加热低温过程气，进行气体-气体直接换热，简化了工艺， 占地少，减小了设备投资和热量损失。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种制酸过程中高温过程气与低温过程气的换热方法，该方法利用经过催化剂床层转 化的高温过程气直接加热低温过程气，使高温过程气与低温过程气进行气体与气体直接换 热。

高温过程气从上一段催化剂床层先后进入床间冷却器、下一段催化剂床层、过程气冷 却器，在催化剂床层高温过程气与催化剂发生转化反应，放出热量；在床间冷却器及过程 气冷却器中高温过程气与低温过程气进行两次换热，加热低温过程气；经过程气冷却器换 热的低温过程气经过程气连接管进入床间冷却器，在床间冷却器再一次与高温过程气换热 升温后，由低温过程气出口流出。

具体步骤如下：

1)所采用的装置为筒体结构，自上而下依次为上一段转化器、床间冷却器、下一段 转化器、过程气冷却器，上一段转化器及下一段转化器内设有催化剂床层，床间冷却器与 过程气冷却器通过过程气连接管连接；所述的床间冷却器与过程气冷却器中部设有高温过 程气通过的内筒结构；内筒与外部筒体之间的空间为低温过程气通道；过程气冷却器的外 壁上设有低温过程气进口，床间冷却器的外壁上设有低温过程气出口；

2)高温过程气由装置顶部的高温过程气入口进入，在上一段转化器内与催化剂进行 转化反应，然后进入床间冷却器，在床间冷却器内筒中高温过程气与内筒外部的低温过程 气进行换热；然后进入下一段转化器内再次与催化剂进行转化反应，转化反应后进入过程 气冷却器，在过程气冷却器内筒中与内筒外部的低温过程气进行换热，最后由高温过程气 出口流出；

3)经过程气冷却器换热的低温过程气经过程气连接管进入床间冷却器，在床间冷却 器再一次与高温过程气换热后，由低温过程气出口流出。

所述的床间冷却器与过程气冷却器的换热元件采用热管，热管倾斜设置，热管一端位 于内筒，另一端位于内筒外部，位于内筒的一端低于内筒外部的一端。

所述的热管外部设有翅片结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)流程短，占地少，投资省。动力设备少，电能消耗少，运行费用低，操作经济， 易于维护装置，设备安装方便，结构紧凑，工艺系统简单。

2)采用参与转化反应的高温过程气直接与转化前的低温过程气换热，大大简化了设 备结构，有效地利用了热能；由于高温过程气在转化反应中是放热反应，因此，低温过程 气的加热效果更好。

3)床间冷却器与过程气冷却器采用热管技术，采用冷热流体的流向控制，可避免露 点腐蚀的发生；热管外部设置翅片，可强化换热效果。

附图说明

图1是本发明制酸过程中高温过程气与低温过程气的换热方法示意图。

图2是热管结构图。

图中：1-高温过程气入口 2-上一段转化器(上一段催化剂床层) 3-床间冷却器 4- 低温过程气出口 5-下一段转化器(下一段催化剂床层) 6-过程气冷却器 7-低温过程 气入口 8-高温过程气出口 9-内筒 10-过程气连接管 11-热管 12-翅片

具体实施方式

一种制酸过程中高温过程气与低温过程气的换热方法，该方法回收催化剂床层转化反 应产生的反应热，直接加热转化反应前的过程气体。利用经过催化剂床层转化的高温过程 气直接加热低温过程气，使高温过程气与低温过程气进行气体与气体直接换热。

见图1，高温过程气从上一段催化剂床层2先后进入床间冷却器3、下一段催化剂床 层5、过程气冷却器6，在上一段催化剂床层2及下一段催化剂床层5内高温过程气与催 化剂发生转化反应，放出热量；在床间冷却器2及过程气冷却器6中高温过程气与低温过 程气进行两次换热，加热低温过程气；经过程气冷却器6换热的低温过程气经过程气连接 管10进入床间冷却器3，在床间冷却器3再一次与高温过程气换热升温后，由低温过程气 出口4流出。具体步骤如下：

1)所采用的装置为筒体结构，自上而下依次为上一段转化器2、床间冷却器3、下一 段转化器5、过程气冷却器6，上一段转化器2及下一段转化器5内设有催化剂床层，床 间冷却器3与过程气冷却器6通过过程气连接管10连接；所述的床间冷却器3与过程气 冷却器6中部设有高温过程气通过的内筒9结构；内筒9与外部筒体之间的空间为低温过 程气通道；过程气冷却器6的外壁上设有低温过程气进口7，床间冷却器3的外壁上设有 低温过程气出口4；

2)高温过程气由装置顶部的高温过程气入口1进入，在上一段转化器2内与催化剂 进行转化反应，然后进入床间冷却器3，在床间冷却器3内筒9中高温过程气与内筒外部 的低温过程气进行换热；然后进入下一段转化器5内再次与催化剂进行转化反应，转化反 应后进入过程气冷却器6，在过程气冷却器6内筒中与内筒外部的低温过程气进行换热， 最后由高温过程气出口8流出；

3)经过程气冷却器6换热的低温过程气经过程气连接管10进入床间冷却器3，在床 间冷却器3再一次与高温过程气换热后，由低温过程气出口4流出。

见图1、图2，床间冷却器3与过程气冷却器6的换热元件采用热管，热管11倾斜设 置，热管一端位于内筒9，另一端位于内筒外部，位于内筒的一端低于内筒外部的一端。 热管11外部设有翅片12结构。

本发明采用参与转化反应的高温过程气与反应前的低温过程气直接换热，有效回收了 高温过程气及转化反应放出的热量，充分加热了低温过程气，采用该换热方法，与传统的 采用翅片管换热器熔盐或过热水蒸汽的间接换热方式相比，大大简化了工艺，节省了占地 和设备投资，并减小了能源消耗。