一种高温高压釜内连续鼓泡系统的制作方法

本发明属于连续鼓泡技术领域，具体是涉及一种高温高压釜内连续鼓泡系统。

背景技术：

鼓泡器，又称鼓泡反应器，是一种气液传质或反应装置，传统的鼓泡装置是将压缩空气连续的通过带有气孔的管来产生气泡，主要用于石油化工装置，可用于合成反应也可用于尾气脱除，主要进行气液反应。目前，应用最广、技术最成熟的脱硫工艺就是湿法脱硫，鼓泡器的功能是：利用烟气管道输送的气体与装置中的碱液接触反应，去除烟气中的so2、so3等酸性气体，达到脱硫、净化气体的目的。

目前，国内工业化生产的鼓泡反应器多为鼓泡塔，其占用空间大，液相有较大返混现象，当塔体高径比大时，气泡合并速度增加，使相际接触面面积减小，不利于气液接触反应，塔体很高，维修、安装不方便。并且作为鼓泡反应器的关键设备之一的气体分布器的优劣决定着鼓泡器的传质效率大小。

不论是尾气脱除反应还是化工合成反应，鼓泡器通常是在常压或低压环境下运行，对于高温高压环境下的鼓泡技术还鲜有报道。然而，现实中实验室中常需要进行长时的模拟工况试验，需要模拟构件在高温高压环境下的腐蚀行为，由于现有增压泵技术条件限制，无法给高温高压气体长期增压，目前只能将试验试样放入存有试验溶液的高温高压釜内，然后将高温高压釜升温、升压至所需温度和所需压力，然后关闭所有阀门，保温至试验结束，试验过程中基本再无试验所用气体补充和试验废气的排出，除非人工强制干预，定期排气、补气，因为现有的技术方案受增压泵使用寿命限制难以持续给高温高压釜内提供高温高压气体。由于实验过程中试验所需气体会不断的消耗，现有的技术方案并不能真实的反应试样的腐蚀情况，其试验结果与实际结果相比偏小，这使得石化装备的长周期安全运行难以保证，即存在安全隐患。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种高温高压釜内连续鼓泡系统。

为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：

一种高温高压釜内连续鼓泡系统，包括向高温高压釜内提供试验用气的供气管路以及相应的控制单元，所述供气管路上设有沿供气方向依次布置的第一减压阀、增压设备、第一单向阀、缓冲罐、第二减压阀、第二单向阀以及进气控制阀；所述缓冲罐上安装有压力传感器、温度传感器以及安全阀；

所述第一减压阀，用于调整增压设备的进气压力并使进气压力稳定；

所述增压设备，用于低压试验用气增压并获得高压试验用气；

所述第一单向阀，用于防止缓冲罐内高压试验用气回流至增压设备内；

所述缓冲罐，用于稳定高压试验用气压力；

第二减压阀，用于调整高温高压釜的进气压力并使进气压力稳定；

所述第二单向阀，用于防止高温高压釜内物料回流至缓冲罐内；

所述进气控制阀，用于切换是否向所述高温高压釜通入高压试验用气；

所述压力传感器，用于监测缓冲罐内高压试验用气压力；

所述温度传感器，用于监测缓冲罐内高压试验用气温度；

所述控制单元，用于获得所述压力传感器的压力信号值，并在缓冲罐内压力达到设定压力值时控制所述增压设备停止工作，或在缓冲罐内压力小于到设定压力值时控制所述增压设备启动工作。

进一步的技术方案：所述第一减压阀、增压设备之间安装有对试验用气进行加热以防止低压试验用气在增压过程中液化的预热器。

进一步的技术方案：所述供气管路外设有保温机构。

进一步的技术方案：所述缓冲罐内设有加热单元，所述缓冲罐外设有保温机构。

进一步的技术方案：所述高温高压釜上连接有尾气排放管路，所述尾气排放管路上设有尾气排放阀，所述尾气排放管路位于尾气排放阀与高温高压釜之间的管段上设有对尾气进行冷却处理的冷凝器。

进一步的技术方案：所述尾气排放阀以及进气控制阀为微量调节型针阀或计量阀。

进一步的技术方案：所述底部连接有气液排放管路，所述气液排放管路上设有气液排放阀。

本发明的有益效果在于：

本发明所述高温高压反应釜内所需试验用气，通过第一减压阀进入增压设备，通过增压设备将低压气体变成高压气体，高压气体经第一单向阀流进缓冲罐，缓冲罐内的高压气体经第二减压阀、第二单向阀、进气控制阀进入高温高压釜内，高温高压釜内多余的气体经尾气排放阀排出，试验过程中，缓冲罐内气体压力高于高温高压釜内压力，通过第二减压阀调整缓冲罐内气体输出的压力，而缓冲罐上安装的压力传感器实时监测缓冲罐内压力，当缓冲罐内压力达到设定压力低值时增压设备启动，向缓冲罐内补气，当缓冲罐内压力达到设定压力高值时，增压设备停止工作，以此延长增压设备使用寿命的同时实现高温、高压釜内连续鼓泡。

即本发明不仅保证了高温高压反应釜内所需试验用气的持续补充，实现了高温高压反应釜内连续鼓泡，确保化学反应的不间断进行；同时还实现增压设备间歇性工作，从而延长增压设备使用寿命，避免增压设备持续工作而造成的寿命短的缺陷。本发明不限于为高温高压釜提供试验用气，其它带温带压的反应装置也可采用，以此实现连续鼓泡，尤其适用于临界温度高、临界压力低的气体。

附图说明

图1为本发明原理示意图。

附图中标记的含义如下：

1-尾气排放阀；2-冷凝器；3-高温高压釜；4-进气控制阀；5-第二单向阀、6-第二减压阀；7-增压气体输出阀；8-压力传感器；9-温度传感器；10-安全阀；11-第一单向阀；12-缓冲罐；13-气液排放阀；14-驱动气减压阀；15-驱动气控制电磁阀；16-预热器；17-第一减压阀；18-增压设备。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明技术方案做出更为具体的说明：

本发明为了在高温高压釜内实现连续鼓泡，所以通入的气体也必须是高压气体，否则气体难以通入到高温高压釜内，而市场上通常销售的气体一般均以钢瓶储存，其最高压力在15mpa以内，当钢瓶内的气体压力低于高温高压釜内试验所需压力时，就必须对试验用气进行继续增压，才能保证钢瓶里的气体能够顺利的通入高温高压釜内。为了实现连续鼓泡，高温高压釜内的尾气排放阀必须处于开启状态，鼓入气体的流量取决于尾气排放阀开启的程度，除非通入的气体在短时间内能和釜内介质迅速反应完全且无其它气体产生，否则会导致反应釜内压力升高，破环反应环境。普通实验室在对试验用气增压时可采用增压泵进行，工业化批量生产时，试验用气的增压可以采用增压泵或压缩机进行，但不限于此。

如图1所示：所述高温高压反应釜3内所需试验用气，通过第一减压阀17、预热器16进入增压设备18，通过增压设备18将低压气体变成高压气体，高压气体经第一单向阀11流进缓冲罐12，缓冲罐12内的高压气体经第二减压阀6、第二单向阀5、进气控制阀4进入高温高压釜3内，高温高压釜3内多余的气体经尾气排放阀1排出，试验过程中，缓冲罐12内气体压力高于高温高压釜3内压力，通过第二减压阀6调整缓冲罐12内气体输出的压力，而缓冲罐12上安装的压力传感器8实时监测缓冲罐内压力，当缓冲罐12内压力达到设定压力低值时增压设备启动，向缓冲罐12内补气，当缓冲罐12内压力达到设定压力高值时，增压设备18停止工作，以此延长增压设备18使用寿命的同时实现高温高压釜3内连续鼓泡。

所述第一减压阀17保证增压设备18(增压泵)的进气压力稳定，防止高压气体进入并损坏增压设备18，气体预热器16目的是给需要增压的气体升温，防止气体在增压过程中液化，损坏增压设备18。

增压设备18内的高压气体经第一单向阀11，进入缓冲罐12，第一单向阀11防止增压设备18停机时，缓冲罐12内高压气体倒冲增压设备18，缓冲罐12顶部装有压力传感器8、温度传感器9及安全阀10，底部装有气液排放阀13。

缓冲罐12内的高压气体经第二减压阀6、第二单向阀5、进气控制阀4通入高温高压釜3内，实现在高温高压釜3内连续鼓泡。通过高温高压釜3与缓冲罐12之间的第二减压阀6，调节进入高温高压釜3内气体的压力，气体的流量通过尾气排放阀1控制，进而保证高温高压釜3内压力稳定，第二单向阀5的设置为防止试验过程中液体倒吸损伤第二减压阀6和缓冲罐12。

所述进气控制阀4和尾气排放阀1均为微量调节型针阀或计量阀等，可以控制气体的流量。

由于试验是在高温高压条件下进行，连续排出尾气可能会导致釜内溶液损失，导致溶液浓度增加，故在尾气排放阀1与高温高压釜3间设置了冷凝器2，保证尾气在排出的同时，高温高压釜内溶液量的恒定。

上述方案中各传输管道均具有保温措施，所示缓冲罐12有加热保温措施。

实施例1

假设高温高压釜3工作压力25mpa，工作温度200℃，现通入高压的空气以实现对高温高压釜3内介质进行连续鼓泡。

常用的空压机出口压力约为0.7mpa，无法满足高温高压釜内连续鼓泡的技术要求，需要对压缩空气进行增压。将干燥的压缩空气出口连接第一减压阀17并通过第一减压阀17调整空气出口压力为0.4mpa，设定缓冲罐12的压力高值为30mpa，压力低值为25.5mpa，因为干燥的空气在增压过程中不会出现液化的现象，所以不需要对气体预热，确保各接口连接可靠后，启动控制单元，增压设备18将压缩空气打入缓冲罐12内，关闭高温高压釜的尾气排放阀1，打开高温高压釜进气控制阀4，调整第二减压阀6的输出压力为25mpa，当高温高压釜内的压力达到25mpa、温度达到200℃时，打开尾气排放阀1，调整尾气排放的流量，如此便实现了在高温高压釜内连续鼓入空气，鼓泡的流量可以用排放阀的排放量加以控制。

实施例2

假设高温高压釜3工作压力25mpa，工作温度200℃，现通入高压硫化氢气体以实现对高温高压釜3内介质进行连续鼓泡。

常温下硫化氢钢瓶的输出压力约为2mpa，由于硫化氢的临界温度为100.4℃，临界压力为9.01mpa，由于试验所需压力大于硫化氢的临界压力，所以需要经硫化氢气体预热至100.4℃以上，优化的是110℃，因为输气过程中有热量散失。将硫化氢钢瓶的出口连接第一减压阀17并通过第一减压阀17调整硫化氢气体出口压力为0.4mpa，设定缓冲罐12的压力高值为30mpa，压力低值为25.5mpa，因为硫化氢气体在增压过程中会出现液化的现象，所以需要对气体预热，预热器温度为110℃，缓冲罐的保温温度也设置为110℃，确保各接口连接可靠后，启动控制单元，增压设备18将硫化氢气体打入缓冲罐12内，关闭高温高压釜的尾气排放阀1，打开高温高压釜进气控制阀4，调整第二减压阀6的输出压力为25mpa，当高温高压釜内的压力达到25mpa、温度达到200℃时，打开尾气排放阀1，调整尾气排放的流量，如此便实现了在高温高压釜内连续鼓入高压硫化氢气体，鼓泡的流量可以用排放阀的排放量加以控制。

实施例3

假设高温高压釜3工作压力25mpa，工作温度200℃，现通入含h2s、co2、n2的混合气(摩尔比为1:1:3，以此为例，但不限于此，装置可实现任何气体、任何比例的混合气增压并在高温高压釜内连续鼓泡)以实现对高温高压釜3内介质进行连续鼓泡。

高温高压釜总压为25mpa，h2s、co2、n2的摩尔比为1:1:3，所以h2s、co2、n2的分压为5mpa，5mpa，15mpa，由于h2s的临界温度为100.4℃，临界压力为9.01mpa，co2的临界温度为31.1℃，临界压力为7.38mpa，因为h2s和co2的分压均小于其临界压力，所以h2s和co2都不必预热到两者的临界温度，因为h2s的临界温度较co2的临界温度高，为保证两者在增压过程中都不发生液化，预热温度取临界温度高的，所以设定预热器的温度为65℃，缓冲罐的保温温度也设置成65℃，可以保证混合气体在增压后的过程中不会出现液化。而后将混合气的出口连接第一减压阀17并通过第一减压阀17调整混合气出口压力为0.4mpa，设定缓冲罐12的压力高值为30mpa，压力低值为25.5mpa，因为h2s气体在增压过程中会出现液化的现象，所以需要对气体预热，预热器温度为65℃，缓冲罐的保温温度也设置为65℃，确保各接口连接可靠后，启动控制单元，增压设备18将混合气打入缓冲罐12内，关闭高温高压釜的尾气排放阀1，打开高温高压釜进气控制阀4，调整第二减压阀6的输出压力为25mpa，当高温高压釜内的压力达到25mpa、温度达到200℃时，打开尾气排放阀1，调整尾气排放的流量，如此便实现了在高温高压釜内连续鼓入高压混合气，鼓泡的流量可以用排放阀的排放量加以控制。