一種反應器出口激冷裝置及激冷方法與流程

本發明涉及到化工設備，具體指一種反應器出口激冷裝置及激冷方法。

背景技術：

在化工領域中，很多化學反應過程需要在特定的高溫環境下進行，比如高溫熱解反應。由于高溫反應器反應溫度高，若不能對反應產物進行快速、有效地降溫，一方面會因為目標產物發生二次反應，收率降低，影響經濟效益；另一方面，用于配合反應器使用的后續分離加工流程中的生產設備，例如：高溫反應器的出口管道、閥門、儀表以及后續的分離設備等因為反應器出口溫度高而要求具有相當強的耐高溫性能，從而提高對管道、儀表、閥門以及設備的材料及制造要求，增加了裝置投資。

現有技術中的高溫反應產物的冷卻通常以間接換熱的方式存在，一般在反應器內部設置換熱管或者在反應器外部設置換熱器，通過與冷卻水的間接換熱對高溫產物進行冷卻；這種冷卻方式存在不能實現快速冷卻，能耗高等缺點。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的現狀提供一種能快速降低出口物料溫度且控溫精確度高的反應器出口激冷裝置。

本發明所要解決的另一個技術問題是針對現有技術的現狀提供一種能快速降低出口物料溫度且控溫精確度高的反應器出口物料激冷方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：該反應器出口激冷裝置，包括激冷室，其特征在于所述激冷室設置在反應器外，所述激冷室的第一入口連接所述反應器的物料出口，所述激冷室的第二入口上設有噴嘴，所述噴嘴通過連接管道連接激冷液緩沖罐，所述激冷室的出口連接物料分離裝置；

所述物料分離裝置的頂部出口連接輕組分管道，底部出口連接重組分管道。

為方便激冷液緩沖罐內液位和壓力控制，可以在所述激冷液緩沖罐連接有放空管道、氮氣加壓管道和補水管道；

所述放空管道上設有放空閥；

所述氮氣管道上設有控制閥；

所述補水管道上設有補液閥。

進一步地，所述激冷液緩沖罐內設有液位傳感器和壓力傳感器；

所述液位傳感器、壓力傳感器以及放空閥、控制閥和補液閥均連接DSC控制系統。通過DSC系統自動控制，控制精度高。

還可以在所述連接管道上設有流量傳感器、溫度傳感器和流量閥；所述流量傳感器和流量閥均連接所述DSC控制系統。

所述輕組分管道和所述連接管道之間設有壓差傳感器和溫度傳感器，所述壓差傳感器和所述溫度傳感器均連接所述DSC控制系統。

通過檢測輕組分管道上的溫度和壓力來控制激冷液的流量以及激冷液緩沖罐內壓力，控制精度高。

上述各方案中，所述噴嘴可以有多種結構，較好的，所述噴嘴可以包括本體，所述本體的中部設有連通所述連接管道的激冷液通道，所述激冷液通道的出口連通所述激冷室；

所述本體內還設有封閉的氣體通道，所述氣體通道位于所述激冷液通道的外側，所述本體上設有連通所述氣體通道的氣體管道，所述氣體管道連接惰性氣體源；所述氣體通道上均布有多個噴孔，各所述噴孔對向所述激冷液通道的出口。該結構能夠充分霧化激冷液，保證激冷效果。

所述激冷液通道的出口優選為內小外大的喇叭口；所述氣體通道為環狀結構，各所述噴孔設置在所述喇叭口的壁上。該結構霧化效果更好。

所述本體上設有用于連接所述激冷室的連接法蘭。

為進一步提高霧化效果，各所述噴孔的軸線與所述激冷液通道的軸線之間的夾角可以為15°～75°。

使用上述反應器出口激冷裝置的激冷方法，其特征在于包括下述步驟：

在裝置開啟后，高溫出口物料從反應器進入所述激冷室內，所述激冷液緩沖罐內的激冷液經由所述連接管道從所述噴嘴噴入到所述激冷室內，與所述高溫出口物料混合，降低高溫出口物料的溫度；

降溫后的物料進入所述物料分離裝置，分離后的輕組分從所述輕組分管道排至下游，分離得到的重組分從所述重組分管道排至下游；

裝置運行過程中：

1)激冷液液位控制

所述液位傳感器監測所述激冷液緩沖罐內的液位并將數據傳到DSC系統，DSC系統與設定液位值進行比較；當液位低于設定液位值時，DSC控制系統打開所述補液閥向所述激冷液緩沖罐內補充激冷液，直至達到設定液位，所述補液閥關閉；

2)激冷液緩沖罐壓力控制

所述壓力傳感器將監測到的所述激冷液緩沖罐內的壓力傳導到DSC控制系統，與設定壓力進行對比；當所述激冷液緩沖罐內壓力大于或小于設定值時，DSC控制系統通過控制所述放空閥和所述控制閥的開度，來維持所述激冷液緩沖罐內的壓力在設定范圍；

3)激冷液流量控制

根據所述溫度傳感器的監測數據，當所述輕組分管線內的物料溫度高于或低于設定值時，所述DSC控制系統相應調節所述流量閥的開度，從而增大或減小激冷液的流量；

4)噴嘴壓差控制

根據所述壓力傳感器的監測數據，所述DSC控制系統調節所述激冷液緩沖罐內的壓力，從而所述噴嘴保持在設定壓差下工作。

與現有技術相比，本發明所提供的反應器出口激冷裝置及激冷方法能快速、精確地降低出口物料溫度，從而降低下游設備的材質要求，節省投資運行成本，且可操作性與可實施性強，工藝流程簡單，控制方案合理。

附圖說明

圖1為本發明實施例示意圖；

圖2為本發明實施例中噴嘴的縱向剖視圖；

圖3為本圖2中A部分的局部放大圖；

圖4為圖3的仰視圖。

具體實施方式

以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。

如圖1至圖4所示，該反應器出口激冷裝置包括：

激冷室2，設置在反應器1外，用于對反應器1的高溫出口物料進行激冷，以滿足下游的要求；激冷室2的第一入口連接反應器1的物料出口，激冷室2的第二入口內設有噴嘴4，噴嘴4通過連接管道6連接激冷液緩沖罐3，激冷室2的出口連接物料分離裝置5。

激冷液緩沖罐3，用于盛放冷卻反應器出口物料的激冷液；激冷液緩沖罐3上連接有放空管道31、氮氣加壓管道32和補水管道33；其中放空管道31上設有放空閥34；氮氣管道32上設有控制閥35；補水管道33上設有補液閥36；激冷液緩沖罐3內還設有液位傳感器37和壓力傳感器38；

上述液位傳感器37、壓力傳感器38以及放空閥34、控制閥35和補液閥36均連接DSC控制系統。

噴嘴4，用于對激冷液進行氣化并快速、均勻地噴入到出口反應物料中；包括本體41，本體41的中部設有連通連接管道6的激冷液通道42，激冷液通道42的出口連通激冷室2；激冷液通道42的出口為內小外大的喇叭口。

本體41內在激冷液通道42的外側還設有封閉的環狀氣體通道43，激冷液通道42的喇叭口的壁上均布有多個連通氣體通道43和激冷液通道42噴孔45，各噴孔45對向所述激冷液通道42的出口，并且各噴孔45的軸線與激冷液通道42的軸線之間的夾角α為60°；本體41上還設有連通氣體通道43的氣體管道44，氣體管道44連接惰性氣體源；本體41上還設有用于連接激冷室2的連接法蘭46。

物料分離裝置5，用于對激冷后的混合物料進行分離，分離出輕組分和重組分，其頂部出口連接輕組分管道51，底部出口連接重組分管道52。輕組分管道51和連接管道6之間設有壓差傳感器64，壓差傳感器64連接所述DSC控制系統。

連接管道6，連接噴嘴4和激冷液緩沖罐3，用于向激冷室2內輸送激冷液；連接管道6上設有流量傳感器61和流量閥63，連接管道6和輕組分管道51之間還設有溫度傳感器62；流量傳感器61、溫度傳感器62和流量閥63均連接DSC控制系統。

以煤加氫反應裝置為例，說明本發明的工作原理。

煤加氫反應器出口物料為高溫氣體，主要組成為輕油、重油、焦灰、合成氣等，出口物料溫度為800～1000℃，壓力為3.0～5.0MPaG；采用溫度為20～40℃、壓力為4.5～5.5MPaG的水作為激冷液，激冷液還可以選用與出口物料組成相近似的輕油；激冷液壓力可根據反應出口物料作相應調整，激冷液流量控制在500～1500kg/h；氣體管道44內通入20～40℃、5～6MPaG、10～30m³/h的氮氣；輕組分管線51內的物料溫度控制在480～550℃；所述噴嘴4的進出口壓差控制在0.5～2.0MPaG。

1)激冷液液位控制

根據液位傳感器37的監測數據，DSC系統與設定液位值進行比較；當液位低于設定液位值時，DSC控制系統打開所述補液閥36向所述激冷液緩沖罐3內補充激冷液，直至達到設定液位，所述補液閥36關閉；

2)激冷液緩沖罐壓力控制

DSC控制系統將壓力傳感器38的監測數據與設定壓力進行對比；當激冷液緩沖罐3內壓力大于或小于設定值0.2～0.5MPaG時，DSC控制系統通過控制所述放空閥34和控制閥35的開度，來維持所述激冷液緩沖罐內的壓力在設定范圍；

3)激冷液流量控制

根據溫度傳感器62的監測數據，當輕組分管線51內的物料溫度高于或低于設定值時，所述DSC控制系統相應調節所述流量閥63的開度，從而增大或減小激冷液的流量；

4)噴嘴壓差控制

DSC控制系統將壓力傳感器64的監測數據與設定值進行對比，當噴嘴進出口壓差超過0.5～2.0MPaG范圍時，DSC控制系統調節激冷液緩沖罐3內的壓力，從而保證噴嘴4在0.5～2.0MPaG壓差范圍內工作，以保證良好的霧化效果。