一种高温高压反应釜的制作方法

本实用新型涉及化工设备技术领域，尤其涉及一种高温高压反应釜。

背景技术：
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煤催化气化是煤和水蒸气直接反应生成富含甲烷的煤气与高附加值油品。为了促进这一反应的发生，需要加入催化剂。在各种催化剂中，钾催化剂具有良好的催化活性，因此，钾催化剂是煤催化气化反应最为有效的催化剂。然而，钾催化剂价格昂贵，为了降低成本，需要对煤催化气化灰渣中的钾催化剂进行回收利用。通常，将煤催化气化灰渣和水加入反应釜内，在高温和高压的条件下进行钾催化剂的回收。

现有的反应釜是采用镍基合金材料制成，由于煤催化气化灰渣中含有钾和钠等具有强碱腐蚀性的物质，而强碱腐蚀性的物质会腐蚀反应釜的内壁，所以需要将反应釜的壁厚制成预设厚度，如该预设厚度不小于40mm，才能确保反应釜的正常工作。然而，当反应釜壁厚较厚时，会大大增加了反应釜的制作成本。并且，即使反应釜的壁厚较厚，强碱腐蚀性的物质仍然会对反应釜的内壁的进行一定程度的腐蚀，使得反应釜的内壁出现坑坑洼洼的不平整的情况，这样不仅会影响反应釜的使用寿命，还会导致反应釜的内壁很难清洗干净，反应釜的内壁上留有的残留物也会对后续的催化剂回收的质量造成影响。

其次，反应釜内部化学反应的供热条件采用电加热，传热速度慢，温度梯度大，能耗较大，不能使资源得到了成分利用。最后，反应釜内的温度、压力不能精确量化控制，反应效果不佳，安全性和可靠性较差。

技术实现要素：
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本实用新型的目的在于提供一种高温高压反应釜，以解决现有技术的不足。

本实用新型由如下技术方案实施：一种高温高压反应釜，包括反应釜釜体、釜体陶瓷衬里、封头、固体物料加料口、液体物料加料口、进气口、测温口、压力表口、安全阀口、闪蒸降温口、清洗口、放空口、机械搅拌系统、循环冷却水夹套、支撑装置、出料口，所述反应釜釜体内壁设置釜体陶瓷衬里，所述反应釜釜体下部的外壁设置循环冷却水夹套，所述反应釜釜体顶部设置封头，封头的顶部设置机械搅拌系统，机械搅拌系统设置有电机与传动轴，电机与设置在反应釜釜体上部的减速器相连，减速器与穿透封头的传动轴连接，传动轴上设有配合使用的搅拌桨；所述封头的侧壁设置固体物料加料口、液体物料加料口、进气口、测温口、压力表口、安全阀口、闪蒸降温口、清洗口、放空口，所述反应釜釜体底部设置出料口，所述压力表口处设有压力表，所述安全阀口处设置安全阀，所述测温口处设置有伸入反应釜釜体内部的热电偶，所述出料口上设置高温耐碱腐蚀阀门，所述固体物料加料口前端设置称重计，所述液体物料加料口前端设置流量计，所述压力表、安全阀、热电偶、高温耐碱腐蚀阀门、称重计、流量计以及电机均与控制器连接。

优选的，所述反应釜釜体外壁的上部和下部分别设有雷达液位计。

优选的，所述反应釜釜体外侧设有两个对称的支撑装置。

优选的，所述循环冷却水夹套与反应釜釜体通过焊接的方式连接在一起；循环冷却水夹套底部设有进水口，上部设有出水口。

优选的，所述控制器为PLC控制器或者工业计算机。

优选的，所述反应釜釜体陶瓷衬里的厚度为10mm，洛氏硬度为 93-94，导热系数为125-130W/m·K。

优选的，所述反应釜釜体形状为圆柱形，反应釜釜体与封头在圆周边缘通过法兰固定连接。

优选的，所述搅拌桨包括三层叶片。

本实用新型的优点：

本实用新型的反应釜釜体采用普通碳钢或不锈钢材质，在反应釜釜体内壁衬有一层耐高温高压耐强碱腐蚀的陶瓷衬里，具有耐强碱腐蚀、耐磨损的性能，延长设备的寿命，易于清洗，大大降低设备投资成本。通过在反应釜釜体的封头设置液体物料加料口和进气口，用于分别加入二次蒸汽凝液及中压饱和蒸汽，直接对反应釜釜体进行供热，避免了电加热造成的传热速度慢，温度梯度大，能耗较大的缺点，而且使资源得到了成分利用。通过对计算机系统对反应釜釜体内的温度、压力进行检测，进而控制安全阀、高温耐碱腐蚀阀门适时开闭，达到精确控制反应的目的，控制效果更好更安全。

附图说明：

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的主视结构示意图。

图2为本实用新型的俯视结构示意图。

图3为本实用新型的计算机控制系统原理框图。

具体实施方式：

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1、2、3所示，一种高温高压反应釜，包括反应釜釜体18、釜体陶瓷衬里20、封头8、固体物料加料口21、液体物料加料口22、进气口23、测温口24、压力表口3、安全阀口4、闪蒸降温口5、清洗口6、放空口7、机械搅拌系统25、循环冷却水夹套15、支撑装置 19、出料口13，反应釜釜体18内壁设置釜体陶瓷衬里20，反应釜釜体18下部的外壁设置循环冷却水夹套15，反应釜釜体18顶部设置封头8，封头8的顶部设置机械搅拌系统25，机械搅拌系统25设置有电机1与传动轴16，电机1与设置在反应釜釜体18上部的减速器 2相连，减速器2与穿透封头8的传动轴16连接，传动轴16上设有配合使用的搅拌桨14；封头8的侧壁设置固体物料加料口21、液体物料加料口22、进气口23、测温口24、压力表口3、安全阀口4、闪蒸降温口5、清洗口6、放空口7，反应釜釜体18底部设置出料口 13，压力表口3处设有压力表，安全阀口4处设置安全阀，测温口 24处设置有伸入反应釜釜体18内部的热电偶，出料口13上设置高温耐碱腐蚀阀门，固体物料加料口21前端设置称重计，液体物料加料口22前端设置流量计，压力表、安全阀、热电偶、高温耐碱腐蚀阀门、称重计、流量计以及电机1均与控制器连接。反应釜釜体18 外壁的上部和下部分别设有雷达液位计10。反应釜釜体18外侧设有两个对称的支撑装置19。循环冷却水夹套15与反应釜釜体18通过焊接的方式连接在一起。循环冷却水夹套15底部设有进水口12，上部设有出水口17。控制器为PLC控制器或者工业计算机。釜体陶瓷衬里20的厚度为10mm，洛氏硬度为93-94，导热系数为125-130W/m·K。反应釜釜体18形状为圆柱形，反应釜釜体18与封头8在圆周边缘通过法兰固定连接。搅拌桨14包括三层叶片。

该适用于煤催化气化技术催化剂回收的耐高温高压、耐强碱腐蚀、耐磨损的反应釜釜体18设置为碳钢，其厚度为15mm，反应釜釜体18 形状为圆柱形，反应釜釜体18与封头8在圆周边缘通过法兰固定连接，便于拆卸，便于反应釜釜体18底部的清洗，不会污染，不会存在残留物，不会对后续催化剂回收的质量造成影响。

为了在线直观监测釜体内的液位情况，在反应釜釜体18外壁的上部和下部分别设有雷达液位计10。雷达雷达液位计属于通用型雷达雷达液位计，它基于时间行程原理的测量仪表，雷达波以光速运行，运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。探头发出高频脉冲在空间以光速传播，当脉冲遇到物料表面时反射回来被仪表内的接收器接收，并将距离信号转化为物位信号。可广泛应用于储油罐仓、水位等测量、反应釜，具有耐腐蚀、耐压高、耐温高的优点。雷达液位计 10上设有连锁报警装置，当釜内的混合物物料超过所设置的上限液位或者低于所设置的下限液位时，报警器自动开启。反应物出料口 13设置在反应釜釜体18的底部，出料口13上设置高温耐碱腐蚀阀门，当对反应釜进行加料及釜内混合物物料进行反应时，高温阀门处于关闭状态，当釜内混合物物料反应完全降温降压后，高温阀门处于打开状态。由于釜内是高温强碱腐蚀的物料，高温耐碱腐蚀的材质选择陶瓷阀门。在反应釜主体外侧设有两个对称的支撑装置19，从而对反应釜起到支撑的作用。

该适用于煤催化气化技术催化剂回收的耐高温高压、耐强碱腐蚀、耐磨损的反应釜釜体18内壁衬有耐高温高压、耐强碱腐蚀、耐磨损的碳化硅陶瓷衬里20。陶瓷衬里可以为氧化锆、碳化硅、二硼化锆、二硼化钛、四氮化三硅、氮化硼、氮化铝，碳化钛、碳化锆等。优选氧化锆、碳化硅陶瓷。陶瓷片自身具有耐碱、耐磨、憎水、导热系数大的特点，而且表面光滑，当搅拌器工作时，表面与介质接触阻力小，有利于搅拌，大大延长设备的寿命，无须经常更换。陶瓷片内衬的厚度为10mm。碳化硅陶瓷具有很高的硬度，洛氏硬度为93-94，具有很好的耐冲刷性，而且导热系数为125-130W/m·K，能够很好地进行传热。首先，在陶瓷片上涂抹一层陶瓷粘贴胶，然后将涂有粘结胶一侧的陶瓷片贴在反应釜釜体18内壁上，最后粘结胶通过24小时的固化，可以将陶瓷片与碳钢反应釜釜体18内壁牢固粘结在一起。粘结胶具有如下特点：(1)粘接强度好、高韧性，质地坚硬、机械性能良好、抗冲击磨损。(2)热导率高、耐高温、最高使用温度可达300℃，耐老化能力强。(3)稳定的耐化学介质特性，耐酸碱腐蚀，对氧化性和还原性气氛均稳定。(4)耐热性和模量维持不变，有效杜绝陶瓷片因结合层膨胀不均匀出现应力而脱落的现象，可以在高温高压条件下长期可靠地工作。

该适用于煤催化气化技术催化剂回收的耐高温高压、耐强碱腐蚀、耐磨损的反应釜封头8设有与反应釜釜体18内外相通的固体物料加料口21、液体加物料加料口22、进气口23、测温口24、压力表口3、安全阀口4、闪蒸降温口5、清洗口6、放空口7。其中，催化气化灰渣称重计量后通过固体物料加料加入。二次蒸汽凝液通过流量计计量后通过液体物料加料口22加入，用以提供釜内的热量。二次蒸汽凝液与催化气化灰渣的质量比为3.5，反应时当釜内温度降低到180℃时，通过进气口23进中压饱和蒸汽，其压力为4MPa，温度为300℃，从而保证釜内的温度为200℃。通过向反应釜内直接加入热介质的形式进行供热，避免了现有技术中采用电加热因反应釜内壁较厚而造成的传热速度慢，节省了能耗。

固体物料加料口21、液体物料加料口22、进气口23均设有密封盖或密封阀门，测温口24设有热电偶套管，套管伸到反应釜釜体18 的底部，套管内插有热电偶，用以监测釜内混合物物料的温度。压力表口3处设有压力表，用以监测釜内物料的压力。安全阀口4处设有安全阀，当釜内的压力超过设定的上限时，安全阀自动打开泄压，从而防止事故的发生。闪蒸降温口5用于反应釜的初步降温，实验结束后，打开闪蒸降温口阀门，釜内的蒸汽从闪蒸降温口排出，迅速将反应釜的温度降低到105-110℃。清洗口6的目的是反应釜加料之前和排料之后对釜内壁进行清洗。

该适用于煤催化气化技术催化剂回收的耐高温高压、耐强碱腐蚀、耐磨损的反应釜设设有机械搅拌系统25，机械搅拌系统25设置有电机1与传动轴16，电机1与设置在反应釜釜体18上部的减速器2相连，减速器2与穿透封头8的传动轴16连接。传动轴16上设有配合使用的搅拌桨14，为了使釜内的上中下不同部位的混合物物料均匀得到搅拌，搅拌桨14设置3层。

该适用于煤催化气化技术催化剂回收的耐高温高压、耐强碱腐蚀、耐磨损的反应釜设设有循环冷却水夹套15，材质为碳钢为8mm，循环冷却水夹套与反应釜釜体18通过焊接的方式连接在一起。循环冷却水夹套15底部设有进水口12，上部设有出水口17。可以调节进水口的进水量对反应釜的降温速率进行控制。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。