阅读说明：本技术 一种高压反应系统及高效能量回收的进出料工艺 (High-pressure reaction system and feeding and discharging process for efficient energy recovery ) 是由 吴海霞 张培杰 杨志军 于 2019-09-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种高压反应系统,其包括高压反应器,设置有第一进料口和液相出料口；进料缸,其包括设置有第一阀门的进料缸进料口,与所述第一进料口连接的进料缸出料口,所述第一进料口和进料缸出料口之间设置有第二阀门；出料缸,其包括与所述液相出料口连接的第二出料口以及设置有第四阀门的出料缸出料口；所述液相出料口和第二出料口之间设置有第三阀门；以及油压泵,与进料缸连接,本发明对进料缸和出料缸相关阀门进行科学的布局设置。本发明还提供了一种高压反应系统的高效能量回收的进出料工艺,在油压泵提供的压力辅助下,实现间歇进料排料或者连续进排料,既能充分利用能源又能降低系统内物料流通的速率,降低电力消耗。(The invention relates to a high-pressure reaction system, which comprises a high-pressure reactor, a first feeding hole and a liquid phase discharging hole, wherein the first feeding hole and the liquid phase discharging hole are formed in the high-pressure reactor; the feeding cylinder comprises a feeding cylinder feeding hole provided with a first valve and a feeding cylinder discharging hole connected with the first feeding hole, and a second valve is arranged between the first feeding hole and the feeding cylinder discharging hole; the discharging cylinder comprises a second discharging hole connected with the liquid-phase discharging hole and a discharging hole of the discharging cylinder provided with a fourth valve; a third valve is arranged between the liquid phase discharge port and the second discharge port; the invention carries out scientific layout arrangement on the relevant valves of the feeding cylinder and the discharging cylinder. The invention also provides a feeding and discharging process for high-efficiency energy recovery of the high-pressure reaction system, which realizes intermittent feeding and discharging or continuous feeding and discharging under the assistance of the pressure provided by the oil pressure pump, and not only can fully utilize energy, but also can reduce the material circulation rate in the system and reduce the power consumption.)

一种高压反应系统及高效能量回收的进出料工艺

技术领域

本发明涉及高压反应的设备及进出料工艺技术领域，具体涉及一种高压反应系统及高效能量回收的进出料工艺。

背景技术

高压反应系统以及高压工艺装备是在冶金、化工等工业生产和科学试验领域中广泛应用进行化学反应的设备，如煤炼油，超临界水煤气化，石油炼油，高压渗透反渗透，超临界水垃圾处理环保，化学合成，水热合成，植物秸秆制气等领域，具体如煤炼油反应器在20-30MPa下应用，炼油加氢高压工艺在 20MPa下应用，中压加氢在7-8MPa下应用，超临界水萃取在20-30MPa下应用，超临界水煤气化在20-30MPa下应用，煤炼油反应器在20-30MPa下应用等。

目前的高压反应系统多采用调节阀出料和调节液位，目前的进出料的生产工艺是在高压差下进行进出料，使阀门磨损严重，使用寿命短，卸料能量全丢失，同时产生大量的电力消耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种高压反应系统及高效能量回收的进出料工艺，能够充分利用回收的能量进行出料，避免进出料过程中阀门的磨损。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括：本发明提供了一种高压反应系统，其包括：

高压反应器，设置有第一进料口和液相出料口；

进料缸，其包括设置有第一阀门的进料缸进料口，与所述第一进料口3连接的进料缸出料口，所述第一进料口和进料缸出料口之间设置有第二阀门；

出料缸，其包括与所述液相出料口连接的第二出料口以及设置有第四阀门的出料缸出料口；所述液相出料口和第二出料口之间设置有第三阀门；

以及油压泵，与进料缸连接。

进一步地，所述液相出料口和第二出料口之间设置有换热器。

进一步地，第三阀门位于换热器和第二出料口之间。

进一步地，所述换热器上还设置有蒸汽出口和水进口。

进一步地，所述高压反应器还设置有气相出料口。

进一步地，所述进料缸和出料缸均为气缸或者均为液压缸。

进一步地，一个进料缸、一个出料缸和一个与进料缸连接的油压泵15为一组进出料装置，一个高压反应器分别与两组进出料装置连接。

本发明基于上述高压反应系统还提供了一种高效能量回收的进出料工艺，其包括以下步骤；

（1）第一阀门打开，第二阀门关闭，第三阀门关闭，第四阀门打开，进料缸开始进料，未反应的物料通过第一阀门输送进进料缸内，同时，出料缸开始出料，输出经过高压反应器反应完全后的物料，最终进料缸充满待反应的物料，出料缸排空反应完全后的物料；

（2）出料缸出料完毕且进料缸进料完毕后，将第一阀门关闭，第二阀门打开，第三阀门打开，第四阀门关闭；打开油压泵，在油压泵提供的压力辅助下，在整个系统的压差和能量差的驱动下，进料缸中待反应的物料进入高压反应器进行反应，同时高压反应器内反应完全后的物料流入出料缸；

（3）重复步骤（1）和（2），进料缸不断地排空充满，出料缸随着充满排空，实现间歇进出料。

进一步地，两组进出料装置分别为第一组进出料装置和第二组进出料装置，第一组进出料装置和第二组进出料装置分别按照以下步骤进行，并通过设置第一组进出料装置和第二组进出料装置的第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门的开合时机，使第一组进出料装置的进料缸在进料的时候，第二组进出料装置的进料缸在出料以及第一组进出料装置的出料缸在出料的时候第二组进出料装置的出料缸在进料；

（1）第一阀门打开，第二阀门关闭，第三阀门关闭，第四阀门打开，进料缸开始进料，未反应的物料通过第一阀门输送进进料缸内，同时，出料缸开始出料，输出经过高压反应器反应完全后的物料，最终进料缸充满待反应的物料，出料缸排空反应完全后的物料；

（2）出料缸出料完毕且进料缸进料完毕后，将第一阀门关闭，第二阀门打开，第三阀门打开，第四阀门关闭；打开油压泵，在油压泵提供的压力辅助下，在整个系统的压差和能量差的驱动下，进料缸中待反应的物料进入高压反应器进行反应，同时高压反应器内反应完全后的物料流入出料缸；

（3）重复步骤（1）和（2），进料缸不断地排空充满，出料缸随着充满排空，也就是进料缸内的物料不断地排空充满，出料缸内的物料随着充满排空；

进一步地，第一组进出料装置在进行步骤（1）的同时第二组进出料装置在进行步骤（2）。

本发明积极效果如下：

本发明通过合理对进料缸和出料缸相关阀门进行布局设置，利用系统的压力差，主要利用整个系统的压差和能量差，在油压泵提供的压力辅助下，实现间歇进料排料或者连续进排料，既能充分利用能源又能降低系统内物料流通的速率，降低电力消耗。具体如下：

1、避免了强烈的高压差阀门磨损；

2、回收了大量的能量，而不需要大量投资能量回收设备；

3、省去了大量的电力消耗。

4、出料管道和阀门内不再产生高速流体。

附图说明

图1为本发明的在工作状态一时的示意图；

图2为本发明的在工作状态二时的示意图；

图3为本发明实施例2的结构示意图；

附图中，1气相出料口、2液相出料口、3第一进料口、4进料缸进料口、5进料缸出料口、6第一阀门、8第二阀门、10第二出料口、11出料缸出料口、12第四阀门、13第三阀门、14换热器、15油压泵、16介质连接管。

具体实施方式

实施例1

如图1-2所示，本发明包括:

高压反应器，设置有第一进料口3和液相出料口2；所述第一进料口3位于高压反应器的侧壁上；高压反应器可选择参数为110-500atm，200°C- 500°C的高压反应器。第一进料口3用于将进料缸内的物料输送入高压反应器内。

进料缸，其包括设置有第一阀门6的进料缸进料口4，与所述第一进料口3连接的进料缸出料口5，所述第一进料口3和进料缸出料口5之间设置有第二阀门8；第一阀门6用于控制进料缸进料口4的开闭，第二阀门8用于控制第一进料口5的开闭。

出料缸，其包括与所述液相出料口2连接的第二出料口10以及设置有第四阀门12的出料缸出料口11；所述液相出料口2和第二出料口10之间设置有第三阀门13；第三阀门13用于控制第二出料口10的开启和闭合，第四阀门12用于控制出料缸出料口11的开启和闭合。

以及油压泵15，与进料缸连接，所述油压泵15用于进料缸向高压反应器送料过程中，提供送料的动力。

进一步地，所述液相出料口2和第二出料口10之间设置有换热器14，用来降低高压反应器中出料的温度，进一步降低阀门的损耗。若高压反应器中的物料从液相出料口2出来时500℃，经过换热器14热交换降温后，从换热器14出来的物料温度降至100℃以下，然后再进入出料缸时，由于物料温度大大降低，降低了阀门的设计要求， 同时，回收了大量的显热，避免出料产生闪蒸和爆沸，减少损耗。

进一步地，换热器14和第二出料口10之间设置有第三阀门13。

进一步地，所述换热器14上还设置有蒸汽出口和水进口，进一步地，换热器14的顶部为蒸汽出口，具体为水蒸气出口，换热器14的底部为水进口，具体为去离子水进口。

进一步地，所述油压泵不限种类，可选为气泵、油泵或者液压泵，优选地为变频隔膜油压泵。

进一步地，所述高压反应器还设置有气相出料口1。具体地，气相出料口1位于高压反应器的顶部，液相出料口2位于高压反应器的底部。

进一步地，所述进料缸和出料缸均为气缸或者进料缸和出料缸均为液压缸。

进一步地，进料缸和出料缸的介质通过介质连接管16连接。

进一步地，一个高压反应器分别连接有两个进料缸，两个出料缸和两个油压泵15。

本发明还提供了基于本发明高压反应系统的高效能量回收的进出料工艺，其包括以下步骤，

（1）第一阀门6打开，第二阀门8关闭，第三阀门13关闭，第四阀门12打开，进料缸开始进料，未反应的物料通过第一阀门6输送进进料缸内，同时，出料缸开始出料，输出经过高压反应器反应完全后的物料，最终进料缸充满待反应的物料，出料缸排空反应完全后的物料；

（2）出料缸出料完毕且进料缸进料完毕后，将第一阀门6关闭，第二阀门8打开，第三阀门13打开，第四阀门12关闭；打开油压泵15，在油压泵15提供的压力辅助下，在整个系统的压差和能量差的驱动下，进料缸中待反应的物料进入高压反应器进行反应，同时高压反应器内反应完全后的物料流入出料缸；

（3）重复步骤（1）和（2），进料缸不断地排空充满，出料缸随着充满排空，实现间歇进出料。

在上述这个过程中，步骤（1）为低压出料过程，物料从第一阀门6进入，进料缸内活塞向右移动，出料缸活塞向左移动，最后从第四阀门12出料。出料缸排料完毕，进料缸进料完毕。

步骤（2）中，直接利用排料压力，进行进/排料，能量充分回收，所需能力差由油压泵15进行补给，降低了物料流通的流速，大大降低阀门磨损。解决了现有技术中，调节阀磨损严重，寿命短以及卸料能量全丢失，进料需要大量电力供应的问题。

本发明具有以下优势：

1、避免了强烈的高压差阀门磨损；

2、回收了大量的能量，而不需要大量投资能量回收设备；

3、省去了大量的电力消耗。

4、管道内不再产生高速流体。

5换热器实现反应产物显热的回收，所产生的蒸汽可以进一步利用。

本发明具有很好的应用前景，为企业大大降低生产成本。将本发明应用于神华中测算，此100万吨项目，高压反应器为煤炼油反应器，20-30MPa，原来采用的是高压进料泵，采用调节阀出料和调节液位。按物料消耗100万吨/年算，该项目的效益估计为：

压力25MPa,流量100万吨每年。压力能：

W=25000000X 100 0000/360/3600/1000=1929KW.

价值大约：1446万元。每KW 按照0.75元计算。

实施例2

如图1-3所示，本实施例和实施例1高压反应系统的区别在于，本实施例中进料缸、出料缸和油压泵15的数量均为两个，一个进料缸、一个出料缸和一个与进料缸连接的油压泵15为一组进出料装置，一个高压反应器分别与两组进出料装置连接。如图所示，本实施例中两组进出料装置分别位于高压反应器的左右两侧。

本发明还提供了基于本发明高压反应系统的高效能量回收的进出料工艺，其包括以下步骤，

两组进出料装置分别为第一组进出料装置和第二组进出料装置，第一组进出料装置和第二组进出料装置分别按照以下步骤进行，并通过设置第一组进出料装置和第二组进出料装置的第一阀门6、第二阀门8、第三阀门13和第四阀门12的开合时机，使第一组进出料装置的进料缸在进料的时候，第二组进出料装置的进料缸在出料以及第一组进出料装置的出料缸在出料的时候第二组进出料装置的出料缸在进料；

（1）第一阀门6打开，第二阀门8关闭，第三阀门13关闭，第四阀门12打开，进料缸开始进料，未反应的物料通过第一阀门6输送进进料缸内，同时，出料缸开始出料，输出经过高压反应器反应完全后的物料，最终进料缸充满待反应的物料，出料缸排空反应完全后的物料；

（2）出料缸出料完毕且进料缸进料完毕后，将第一阀门6关闭，第二阀门8打开，第三阀门（13）打开，第四阀门12关闭；打开油压泵15，在油压泵15提供的压力辅助下，在整个系统的压差和能量差的驱动下，进料缸中待反应的物料进入高压反应器进行反应，同时高压反应器内反应完全后的物料流入出料缸；

（3）重复步骤（1）和（2），进料缸不断地排空充满，出料缸随着充满排空。

进一步地，第一组进出料装置在进行步骤（1）的同时第二组进出料装置在进行步骤（2）。

由此，当第一组进出料装置完成步骤（1）时，第一组进出料装置的进料缸充满待反应的物料，出料缸排空反应完全后的物料，此时，第二组进出料装置完成步骤（2），第二组进出料装置的进料缸中待反应的物料进入高压反应器进行反应，同时高压反应器内反应完全后的物料流入出料缸；在这个过程中，两组进出料装置互相补充， 一组进，一组出。

然后每组进出料装置在进行循环进出料循环，可以实现连续不停的进料和出料。

实施例3

本实施例和实施例2的区别在于，本实施例中高压反应器的气相出料口1与第二换热器连接，所述第二换热器与设备连接。第二换热器将气相出料口1的能量回收后为其连接的设备提供热能和动能能量。由此，本实施例进一步的充分利用了系统能量，提高了能源利用率。

实施例4

本实施例与实施例2的区别结构在于，本实施例中，进料缸出料口5与换热器14通过第一管路连接，换热器14与高压反应器通过第二管路连接。

由此，物料进入高压反应器前，先经过换热器14，然后在进入高压反应器，这样冷物料变成了热物料，既充分利用了换热器14的热量，同时又降低高压反应釜的能耗。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。