有机硫加氢转化器的制作方法

本实用新型属于脱硫技术领域，具体涉及有机硫加氢转化器。

背景技术：

天然气、高炉煤气、兰炭炉气、铁合金炉气、煤层气等燃料气中多含有有害的有机硫成分，如cos、cs2、硫醇、硫醚、噻吩等，对燃料气或工业尾气进行脱硫处理时，经常需要利用有机硫加氢转化器将有机硫转化为硫化氢后再进行脱硫处理。

但是，现有的有机硫加氢转化器在工作时，转化器的催化剂床层易出现飞温现象，引起设备故障，影响转化器正常工作，此时多数转化器需停止运行，对床层进行降温后再进行操作，影响转化效率。且目前多数转化器需在待处理气体进入转化器前，需采用额外设置的独立热源持续对气体进行气体加热，耗能较大，造成脱硫处理成本较高。

技术实现要素：

为了解决现有技术问题，本实用新型提供了有机硫加氢转化器。该转化器可利用反应热加热待处理气体，节约转化处理过程能耗，且可在催化剂床层出现飞温现象时，不需停止设备运行，即可对催化剂床层进行有效降温，从而减少设备故障，保证设备的正常运行和有机硫转化效率。

为了达到上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种有机硫加氢转化器，包括换热器和转化器本体；所述转化器本体包括壳体，所述壳体的上部和下部分别开设有进气口和出气口，所述壳体内自上而下依次设置有第一缓冲层、催化剂床层和第二缓冲层；所述第一缓冲层设于所述进气口下方，所述第二缓冲层设于所述出气口上方，待处理气体自进气口进入所述壳体后依次穿过所述第一缓冲层、催化剂床层和第二缓冲层后，自所述出气口排出；所述催化剂床层包括用于催化有机硫转化为硫化氢的催化剂；所述有机硫加氢转化器安装有用于加热进入所述催化剂床层的气体的加热机构，用于测试所述催化剂床层温度的温度监测机构，以及用于向所述壳体内充入冷却气体的冷却机构，所述冷却机构包括开设于所述壳体上的冷却气入口，以及用于供应冷却气体的冷却气供气单元，所述供气单元连接所述冷却气入口；所述换热器的低温侧进口与燃料气进气管道连接，所述换热器的低温侧出口连接所述转化器本体的进气口，所述转化器本体的出气口连接所述换热器的高温侧进口。

作为优选，所述冷却机构包括设于所述第二缓冲层下方的冷却气入口，该冷却气入口作为第一冷却气入口。

作为优选，所述温度监测机构包括用于监测所述催化剂床层不同高度位置的温度变化的多个温度监测单元，所述冷却机构对应多个所述温度监测单元位置设置多个冷却气入口，以进行分区冷却降温。

作为优选，所述温度监测机构包括用于监测所述催化剂床层上部温度的第一监测单元，用于监测所述催化剂床层中部温度的第二监测单元，以及用于监测所述催化剂床层下部温度的第三监测单元；所述冷却机构包括多个冷却气入口，其中包括用于向所述催化剂床层上部区域充入冷却气体的第二冷却气入口，用于向所述催化剂床层中部区域充入冷却气体的第三冷却气入口，以及用于向所述催化剂床层下部充入冷却气体的第四冷却气入口；所述第二冷却气入口、第三冷却气入口和第四冷却气入口分别通过气流管道连接所述冷却气供气单元，且连接所述第二冷却气入口、第三冷却气入口和第四冷却气入口的所述气流管道上分别安装有第一控制阀门、第二控制阀门和第三控制阀门。

作为优选，所述第二冷却气入口设于所述第一缓冲层下方且靠近第一缓冲层设置，所述第三冷却气入口开设于所述壳体高度方向的中间位置，所述第四冷却气入口设于所述第二缓冲层上方且靠近第二缓冲层设置。

作为优选，所述冷却气供气单元包括用于供应低压氮气的氮气瓶。

作为优选，所述冷却机构还包括控制器，所述控制器包括用于控制所述第一控制阀门开闭的第一控制模块，用于控制所述第二控制阀门开闭的第二控制模块，用于控制所述第三控制阀门开闭的第三控制模块，以及用于控制所述冷却气供气单元的开关的第四控制模块；所述第一监测单元信号连接所述第一控制模块信号输入端，所述第一控制模块控制信号输出端信号连接所述第一控制阀门；所述第二监测单元信号连接所述第二控制模块信号输入端，所述第二控制模块控制信号输出端信号连接所述第二控制阀门；所述第三监测单元信号连接所述第三控制模块信号输入端，所述第三控制模块控制信号输出端信号连接所述第三控制阀门；所述第一监测单元、第二监测单元和第三监测单元均信号连接所述第四控制模块信号输入端，所述第四控制模块控制信号输出端信号连接所述冷却气供气单元。

作为优选，所述温度监测机构设为多探头温度探测器，所述第一监测单元包括插入所述催化剂床层上部用于监测其是否出现飞温现象的第一温度探头，所述第二监测单元包括插入所述催化剂床层中部用于监测其是否出现飞温现象的第二温度探头，所述第三监测单元包括插入所述催化剂床层下部用于监测其是否出现飞温现象的第三温度探头；所述壳体包括上端敞口设置的壳体本体，以及用于封闭所述壳体本体上端开口的盖体，所述盖体法兰连接所述壳体本体。

作为优选，所述第一缓冲层包括自上而下依次设置的第一支撑球层、第二支撑球层、第一不锈钢丝网、第一筛板和第一格栅，所述第二支撑球层由堆叠铺设于所述第一不锈钢丝网上的多个第二支撑瓷球组成，所述第一支撑球层由堆叠铺设于所述第二支撑球层上的多个第一支撑瓷球组成，所述第一支撑瓷球的直径大于所述第二支撑瓷球的直径；所述第二缓冲层包括自下而上依次设置的第三支撑球层、第四支撑球层、第二不锈钢丝网、第二筛板和第二格栅，所述第三支撑球层由堆叠铺设于所述壳体底面上的多个第三支撑瓷球组成，所述第四支撑球层由堆叠铺设于所述第三支撑球层上的多个第四支撑瓷球组成，所述第三支撑瓷球的直径大于所述第四支撑瓷球的直径。

作为优选，所述第一支撑瓷球和所述第三支撑瓷球设为直径为25mm的瓷球，所述第二支撑瓷球和所述第四支撑瓷球设为直径为10mm的瓷球。

作为优选，所述加热机构包括多根电加热管，所述电加热管沿所述壳体高度方向设置，多根所述电加热管在所述催化剂床层中均匀排布，所述电加热管的加热温度≥150℃。

作为优选，所述催化剂床层由催化剂颗粒堆叠组成，所述催化剂颗粒为柱形颗粒，所述催化剂颗粒的直径为2.5～3.5mm，长度为8～10mm；所述催化剂的活性组分为钴、钼、镍中的任一种或多种的组合，所述催化剂的载体为二氧化钛二氧化钛颗粒、二氧化硅颗粒、三氧化二铝颗粒中的一种或多种的组合颗粒。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提供了有机硫加氢转化器,该转化器可有效将有机硫转化为无机的硫化氢，以保证在后续的脱硫步骤中能够有效脱除有机硫，可利用反应热加热待处理气体，节约转化处理过程能耗，且该转化器在催化剂床层出现飞温现象时，不需停止设备运行，即可对催化剂床层进行有效降温，从而减少设备故障，保证设备的正常运行和有机硫转化效率。该转换器可应用于天然气、高炉煤气、兰炭炉气、铁合金炉气、煤层气等燃料气的脱硫处理过程，可高效的将燃料气体中的有机硫转化为无机硫，提高脱硫效果。

附图说明

图1为本实施例的转化器本体的结构示意；

图2为图1的a-a向剖视图；

图3为图1的b部分放大图；

图4为图1的c部分放大图；

图5为温度监测机构和冷却机构；

图6为本实施例的有机硫加氢转化器的结构示意。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1至4所示，一种有机硫加氢转化器，包括换热器10和转化器本体；所述转化器本体包括壳体1，所述壳体1的上部和下部分别开设有进气口17和出气口18，所述壳体1内自上而下依次设置有第一缓冲层5、催化剂床层4和第二缓冲层7；所述第一缓冲层5设于所述进气口17下方，所述第二缓冲层7设于所述出气口18上方，含有有机硫的待处理气体自进气口17进入所述壳体1内后依次穿过所述第一缓冲层5、催化剂床层4和第二缓冲层7后，自所述出气口18排出；所述催化剂床层4包括用于催化有机硫转化为硫化氢的催化剂；所述有机硫加氢转化器安装有用于加热进入所述催化剂床层4的气体的加热机构，用于测试所述催化剂床层温度4的温度监测机构8，以及用于向所述壳体1内充入冷却气体的冷却机构9，所述冷却机构9包括开设于所述壳体1上的冷却气入口，以及用于供应冷却气体的冷却气供气单元，所述供气单元连接所述冷却气入口；所述换热器10的低温侧进口101与燃料气进气管道连接，所述换热器10的低温侧出口102连接所述转化器本体的进气口17，所述转化器本体的出气口18连接所述换热器10的高温侧进口103，所述换热器10的高温侧出口104连接出气管道。

含有有机硫的待处理气体自进气口17进入所述壳体1内后，经过所述第一缓冲层5的缓冲后，流速降低并均匀进入催化剂床层4，加热机构将进入催化剂床层4的气体加热至转化反应所需温度，即可关闭加热机构；待处理气体在催化剂床层4的催化剂作用下与氢气充分发生反应，有机硫转化为无机的硫化氢，实现有机硫转化，反应完的气体经过第二缓冲层7缓冲后，自所述出气口18排出的高温气体进入换热器10中，与同样流经换热器10的待处理气体进行换热，可将待处理气体加热至转化反应所需温度，故无需额外热源即可利用反应产生热量持续加热待处理气体进行换热，可减小能耗，且经换热的高温气体温度降低，可减少脱硫处理前降低气体温度所需能耗，进一步降低脱硫处理成本；经换热器升温的待处理气体进入转发器本体中，在催化剂作用下有机硫转化为无机硫，进而从出气口18排出的气体中不含有机硫，即该转化器可有效实现有机硫转化，以保证在后续的脱硫步骤中能够有效脱除有机硫。同时该装置还设有温度监测机构8和冷却机构9，当温度监测机构8检测到催化剂床层4温度出现飞温现象时，可开启冷却机构9，冷却机构9可通过独立设置的冷却气入口16向壳体1内充入低温的冷却气体，冷却气体充入催化剂床层4可降低其温度，实现催化剂床层冷却，且在冷却过程中转化器仍可继续工作，即该转化器出现飞温现象时，不需停止设备运行，即可通过冷却机构9对催化剂床层进行有效降温，从而减少设备故障，保证设备的正常运行和有机硫转化效率。

具体的，所述进气口17设于所述壳体顶部，所述出气口18设于所述壳体底部。

具体的，所述壳体1为碳钢材质的圆柱形壳体。

具体的，所述壳体还开设有放空口19和用于安装压力表的压力表口110；所述放空口19和压力表口110均设于所述壳体1的顶部，压力表用于显示转化器内部的压力，当壳体1内压力超过限定值时气体由放空口19经安全阀排出以避免系统超压。

具体的，所述壳体1还设有人孔111，所述人孔111设置于壳体1下部侧面，所述人孔111上安装有用于封闭所述人孔111的人孔盖。人孔111的设置在装/卸催化剂或转化器出现故障的情况下，可供维修人员检修用。

具体的，所述壳体1底部安装有多个用于支撑所述壳体1的支腿2。

具体的，所述冷却机构9包括设于所述第二缓冲层7下方的冷却气入口，该冷却气入口作为第一冷却气入口16。第一冷却气入口16设于所述第二缓冲层7下方，由第一冷却气入口16进入的冷却气体进入催化剂床层4前会经过第二缓冲层7的缓冲，可以使冷却气体更加均匀低速的流过催化剂床层4，与催化剂床层4充分接触，提高降温效果。

具体的，所述第一冷却气入口16通过气流管道93连接所述冷却气供气单元。

具体的，所述温度监测机构8包括用于监测所述催化剂床层4位于不同高度位置的区域的温度变化的多个温度监测单元，所述冷却机构9对应多个所述温度监测单元位置设置多个冷却气入口，以对所述催化剂床层4进行分区冷却降温。对催化剂床层4的温度进行分区监测，更准确的确定催化剂床层4发生飞温的位置，进而开启冷却机构9通过与该区域对应设置的冷却气入口，通入冷却气体，可快速的对发生飞温区域进行冷却，快速解决设备故障，更好的保证转化器正常运行。

具体的，所述温度监测机构8包括用于监测所述催化剂床层4上部温度的第一监测单元，用于监测所述催化剂床层4中部温度的第二监测单元，以及用于监测所述催化剂床层4下部温度的第三监测单元；所述冷却机构9包括多个冷却气入口，其中包括用于向所述催化剂床层4上部区域充入冷却气体的第二冷却气入口13，用于向所述催化剂床层4中部区域充入冷却气体的第三冷却气入口14，以及用于向所述催化剂床层4下部充入冷却气体的第四冷却气入口15；所述第二冷却气入口13、第三冷却气入口14和第四冷却气入口15分别通过气流管道93连接所述冷却气供气单元，且连接所述第二冷却气入口13、第三冷却气入口14和第四冷却气入口15的所述气流管道93上分别安装有第一控制阀门96、第二控制阀门95和第三控制阀门94。可通过控制第一控制阀门96、第二控制阀门95和第三控制阀门94的开闭状态控制第二冷却气入口13、第三冷却气入口14和第四冷却气入口15与冷却气供气单元的连通状态，从而实现分区降温。例如，当第一监测单元监测到催化剂床层4上部区域出现飞温状态时，控制第一控制阀门96开启，第二控制阀门95和第三控制阀门94关闭，冷却气体可从第二冷却气入口13充入，从而更快更准确的对所述催化剂床层4上部区域进行降温。此外，冷却机构9喷入壳体1内的冷却气体除起到冷却催化剂床层外，也可供前期设备吹扫、催化剂装填等使用。

具体的，所述第二冷却气入口13设于所述第一缓冲层5下方且靠近第一缓冲层5设置，所述第三冷却气入口14开设于所述壳体1高度方向的中间位置，所述第四冷却气入口15设于所述第二缓冲层7上方且靠近第二缓冲层7设置。

具体的，所述冷却气供气单元包括用于供应低压氮气的氮气瓶。

冷却气供气单元除设为氮气瓶外，还可设为以下结构：所述冷却气供气单元包括储存有冷却气体(如氮气)的储气部件91，连通各气流管道的主供气管道，以及安装于所述主供气管道上的气泵92。

具体的，如图5所示，所述冷却机构9还包括控制器，所述控制器包括用于控制所述第一控制阀门96开闭的第一控制模块，用于控制所述第二控制阀门95开闭的第二控制模块，用于控制所述第三控制阀门93开闭的第三控制模块，以及用于控制所述冷却气供气单元的开关的第四控制模块；所述第一监测单元信号连接所述第一控制模块信号输入端，所述第一控制模块控制信号输出端信号连接所述第一控制阀门96，以在第一监测单元监测到出现飞温现象时，由第一控制模块自动控制第一控制阀门96开启，以向催化剂床层4上部区域充入冷却气体；所述第二监测单元信号连接所述第二控制模块信号输入端，所述第二控制模块控制信号输出端信号连接所述第二控制阀门95，以在第二监测单元监测到出现飞温现象时，由第二控制模块自动控制第二控制阀门96开启，以向催化剂床层4中部区域充入冷却气体；所述第三监测单元信号连接所述第三控制模块信号输入端，所述第三控制模块控制信号输出端信号连接所述第三控制阀门94，以在第三监测单元监测到出现飞温现象时，由第三控制模块自动控制第三控制阀门96开启，以向催化剂床层4下部区域充入冷却气体；所述第一监测单元、第二监测单元和第三监测单元均信号连接所述第四控制模块信号输入端，所述第四控制模块控制信号输出端信号连接所述冷却气供气单元，以在所述第一监测单元、第二监测单元和第三监测单元中任一个或多个监测到飞温现象时，自动控制所述冷却气供气单元开启供应冷却气体。采用上述结构的冷却系统可实现自动控制。

具体的，所述温度监测机构8设为多探头温度探测器，所述第一监测单元包括插入所述催化剂床层4上部用于监测其是否出现飞温现象的第一温度探头81，所述第二监测单元包括插入所述催化剂床层4中部用于监测其是否出现飞温现象的第二温度探头82，所述第三监测单元包括插入所述催化剂床层4下部用于监测其是否出现飞温现象的第三温度探头83。

具体的，所述第一温度探头81、第二温度探头82和第三温度探头83从上至下依次插入催化剂床层4内部，用于测试催化剂床层4上部、中部和下部温度。所述第一温度探头81、第二温度探头82和第三温度探头83的插入方位依次旋转90°排列，以更均匀地显示催化剂床层4温度，从而客观显示转化器内部温度分布。

具体的，所述壳体1包括上端敞口设置的壳体本体12，以及用于封闭所述壳体本体12上端开口的盖体11，所述盖体11法兰连接所述壳体本体12。壳体1设为上述结构可以方便第一缓冲层5、催化剂床层4和第二缓冲层7的装填和卸出。

具体的，如图3所示，所述第一缓冲层5包括自上而下依次设置的第一支撑球层51、第二支撑球层52、第一不锈钢丝网53、第一筛板54和第一格栅55，所述第二支撑球层52由堆叠铺设于所述第一不锈钢丝网53上的多个第二支撑瓷球组成，所述第一支撑球层51由堆叠铺设于所述第二支撑球层52上的多个第一支撑瓷球组成，所述第一支撑瓷球的直径大于所述第二支撑瓷球的直径。所述第一缓冲层5设为上述结构可以均匀分布由进气口17进入壳体1的待处理气体，同时可以阻挡待处理气体中携带的粉尘、焦油等对催化剂有毒害作用的杂质进入催化剂床层4。第一不锈钢丝网53、第一筛板54、第一格栅55用以分隔第二支撑球层52与催化剂床层4，防止支撑瓷球进入催化剂床层4，并进一步促使待处理气体均匀分布，避免发生偏流现象。第一筛板54和第一格栅55可保证第一缓冲层5具有足够强度，避免第一缓冲层5在装置长期运行过程中发生明显形变。

具体的，如图4所示，所述第二缓冲层7包括自下而上依次设置的第三支撑球层71、第四支撑球层72、第二不锈钢丝网73、第二筛板74和第二格栅75，所述第三支撑球层71由堆叠铺设于所述壳体1底面上的多个第三支撑瓷球组成，所述第四支撑球层72由堆叠铺设于所述第三支撑球层71上的多个第四支撑瓷球组成，所述第三支撑瓷球的直径大于所述第四支撑瓷球的直径。所述第二缓冲层7设为上述结构可以均匀分布由第一冷却气入口16进入壳体1的冷却气体，第二不锈钢丝网73、第二筛板74、第二格栅75用以分隔催化剂床层4与第四支撑球层72，防止催化剂床层4的催化剂颗粒进入第四支撑球层72，并进一步促使冷却气体均匀分布，避免发生偏流现象。第二筛板74和第二格栅75可保证第二缓冲层7具有足够强度，避免第二缓冲层7在装置长期运行过程中发生明显形变。

具体的，所述第一支撑瓷球和所述第三支撑瓷球设为直径为25mm的瓷球，所述第二支撑瓷球和所述第四支撑瓷球设为直径为10mm的瓷球；所述第一不锈钢丝网53和第二不锈钢丝网73的规格均设为20目，孔径为0.85mm，以确保支撑瓷球不会漏入催化剂床层4。

具体的，如图2所示，所述加热机构包括多根电加热管3，所述电加热管3沿所述壳体1高度方向设置，多根所述电加热管3在所述催化剂床层4中均匀排布，所述电加热管3的加热温度≥150℃。加热机构采用上述结构可确定对催化剂床层4的均匀加热，确保加热效果和反应温度。所述电加热管3将催化剂床层4升温至所需温度，可以使催化转化床层4温度保持均匀，相较于采用设于转化器外部的额外热源对待进入转换器的燃料气预热的方式，还能提高热效率，减少热量损失，减少能耗。

具体的，所述加热机构的加热机构本体6安装于所述壳体1顶部，所述壳体1顶部开设有用于穿设所述电加热管3的电加热管入口，电加热管3由电加热管入口插入壳体1内，所述电加热管3的加热段埋于催化剂床层4中。

具体的，所述电加热管3材质为304不锈钢或316不锈钢，所述电加热管3外径为10mm—16mm。

具体的，多个所述电加热管3采用等距均匀分布的方式排列，以达到均匀加热的效果。电加热管用于开车时催化剂床层的升温过程，将待处理气体加热到催化剂所要求的起活温度，转入正常运行后，电加热管可停止加热。

具体的，所述催化剂床层4由催化剂颗粒堆叠组成。

具体的，所述催化剂颗粒为柱形颗粒，所述催化剂颗粒的直径为2.5～3.5mm，长度为8～10mm；所述催化剂的活性组分为钴、钼、镍中的任一种或多种的组合，所述催化剂的载体为二氧化钛和或三氧化二铝和/或二氧化硅任一种或多种的组合。上述催化剂为高效有机硫转化催化剂，可以将cos、cs2、硫醇、硫醚、噻吩等有机硫化物催化转化为h2s。

具体的，所述催化剂购自淄博天净环保技术有限公司，产品型号为hso-35硫化氢选择氧化催化剂。

以上所述，仅是本实用新型的实施例证而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型的技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。