一种催化剂再生余热回收系统及方法

技术领域

本发明涉及化工热力回收装置技术领域，尤其涉及一种催化剂再生余热回收系统及方法。

背景技术

化工生产中会使用催化剂促进反应的进行，催化剂在使用一段时间后催化效果会变差，此时需要对催化剂进行一定处理使催化剂再生来重新获得应有的催化效果。

催化剂在再生时，若将再生后产生的高温气体直接排放，会将大量的热量浪费掉；而若要将高温气体进行循环使用，高温气体在进入进循环压缩机时会使循环压缩机温度升高，可能使循环压缩机因高温工作而损坏；若想循环回收高温气体，还需要在高温气体进入循环压缩机前使用循环水冷却将气体冷却到安全温度才可以，经降温后循环回再生装置的气体还需要再重新加热才能达到再生需要，循环时徒增的冷却和再加热步骤大大增加了再生系统的能量消耗，使再生成本大大增加。

发明内容

为了解决上述背景技术中提到的问题，本发明提供一种催化剂再生余热回收系统及方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种催化剂再生余热回收系统，包括进气通道、换热装置、电加热器、反应器、冷却器和循环风机，换热装置、电加热器、反应器、冷却器和循环风机依次管线连接，进气通道连通换热装置，循环风机与进气通道连通；

换热装置包括换热箱、低温进气管和至少一个高温通气板，换热箱内注入有换热液，低温进气管与进气通道连通，低温进气管安装在换热箱的底部，高温通气板安装在低温进气管上方，低温进气管插入换热箱的端头设置有排气口，高温通气板从靠近排气口设置的位置倾斜向上延伸，高温通气板内部被多个隔离板分隔为多个气流通道，高温通气板还安装有多个扰流组件。

优选地，高温通气板设置有多个，每一个高温通气板都以下方高温通气板的最高处为起始点倾斜向上延伸，上下两个相邻的高温通气板之间至少设置一个连通管，连通管的上下端分别连通位置较低的高温通气板的高端和位置较低的高温通气板的低端。

优选地，每个高温通气板的侧边与换热箱的一体连接，每个高温通气板的低端与换热箱的内壁一体连接，每个高温通气板的高端与换热箱的内壁之间具有间隙。

优选地，扰流组件包括设置在气流通道内的多个气动转轮，气动转轮的两侧设置有挡风板，挡风板将气动转轮的至少一半叶片进行遮挡。

优选地，高温通气板底板开设有多个传动设置槽，传动设置槽内设置有一个从动轮，从动轮与气动转轮同轴连接，从动轮与一根驱动杆转轴连接，驱动杆另一端连接一根从动杆。

优选地，传动设置槽底面开设有移动导轨，从动杆垂直向下延伸贯穿移动导轨，高温通气板底板下部安装有密封筒，密封筒外部安装有扰流转板。

优选地，密封筒下部安装有密封底盖以与密封筒底板形成独立密封的传动腔，扰流转板与密封筒底板转轴连接，从动杆下端贯穿密封筒底板而可在传动腔内移动。

优选地，传动腔内设置有摆动扭转件，摆动扭转件一端与扰流转板转轴连接，另一端具有摆动插口，从动杆下端插入摆动插口，并可在摆动插口内移动。

优选地，冷却器包括进料仓、多个冷却管和排气仓，进料仓和排气仓分别安装在冷却管的两端，进料仓具有进气腔、进液腔和排液腔，冷却管包括通气管、固定包裹管、移动管组件和回流管，通气管两端分别连通进气腔和排气仓，固定包裹管包裹在通气管外部且与进液腔连通，移动管组件与固定包裹管可移动地对接并连通，回流管从所连通的排液腔可滑动地插入到移动管组件内部，通气管内部固定安装有螺纹杆，螺纹杆外部安装有移动测温组件，移动测温组件与移动管组件电性连接。

优选地，固定包裹管的长度为通气管的一半，移动管组件包括对接延长管和回流包裹管，回流管、对接延长管和回流包裹管的长度与固定包裹管相同。

优选地，固定包裹管远离进料仓的一端开放，对接延长管将固定包裹管的开放端覆盖密封，回流包裹管与对接延长管连通，回流管插入到回流包裹管内部。

优选地，固定包裹管的外壁具有齿导轨，对接延长管靠近进料仓的一端设置有调位件，调位件具有与齿导轨啮合的齿盘。

优选地，移动测温组件包括外包壳、旋转螺套和保持件，旋转螺套套接安装在螺纹杆外部，旋转螺套可在外包壳内部进行旋转，螺纹杆外部径向设置有引导轨，保持件固定安装在外包壳外部，且可滑动地卡接设置在引导轨内，外包壳内安装有带动电机，外包壳外部安装有测温控制器，测温控制器与带动电机和调位件电性连接。

一种催化剂再生余热回收方法，包括以下步骤：

S1：将氮气通过进气通道控制流量进入换热装置，与换热装置内的换热液换热升温后再进入电加热器进一步升温至催化剂再生所需达到的温度；

S2：将升温后的氮气送入反应器内给催化剂升温，之后回流到高温通气板与换热液换热，将自身热量散发至换热液；

S3：将降温后的氮气送入冷却器进行进一步降温，直至达到可以安全进入循环风机的温度；

S4：循环风机对降温后的氮气进行升压，再送回换热装置，从而完成氮气热量循环。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过设置换热装置和循环风机，将催化剂再生过程中大量的进气通过换热装置进行加热，降低了电加热器的能耗，同时在气体循环过程中，高温出气进入换热装置进行冷却，高温出气进入换热装置后温度大大降低，减少冷却器的冷却水使用，降低冷却器能耗。

2、进气以气泡状态在换热箱内活动，进气在换热箱内进行热交换的比表面积较高，换热效率较高，高温通气板在换热箱内阶梯摆放，进一步延长了气泡在换热箱内的活动时间，使气泡换热更加充分，对热量的回收循环也更加充分。

3、扰流组件由高温通气板内的气流带动，在换热箱内扇动产生与气泡流动方向相反的液流，可以有效阻碍气泡移动，使气泡在换热箱内停留更长时间，换热更加充分，同时扰流转板的扇动动作还可将气泡进行机械打碎，使气泡的比表面积更大，换热效率更高。

4、移动测温组件可实时监测所处位置的通气管内的气体温度，并反馈调控通气管的冷却长度，使冷却器可以根据通入气体的实时状态随时调整冷却状态，输出固定温度的降温后气体，在保护循环压缩机安全工作的前提下尽可能多地保留排出气体的热量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为本发明所述一种催化剂再生余热回收系统整体结构示意图；

图2为本发明所述的换热装置内部结构示意图；

图3为本发明所述的换热装置正面剖视图；

图4为本发明所述的气流通道内部部分结构示意图；

图5为本发明所述的高温通气板底板平面剖视图；

图6为本发明所述的高温通气板密封底盖拆除后的仰视图；

图7为本发明所述的密封筒及内部相关装置在一个观察角度下的结构示意图；

图8为本发明所述的密封筒及内部相关装置在另一观察角度下的结构示意图；

图9为本发明所述的冷却器整体结构示意图；

图10为本发明所述的细节剖视图；

图11为图10中A处放大图；

图12为图10中B处放大图。

图中：1、进气通道；2、换热装置；201、气流通道；202、传动设置槽；203、移动导轨；204、传动腔；205、贯穿导轨；206、摆动插口；21、换热箱；22、低温进气管；23、高温通气板；24、排气口；25、连通管；26、隔离板；27、扰流组件；271、气动转轮；272、从动轮；273、驱动杆；274、从动杆；275、密封筒；276、扰流转板；277、密封底盖；278、摆动扭转件；28、挡风板；3、电加热器；4、反应器；5、冷却器；501、进气腔；502、进液腔；503、排液腔；504、引导轨；51、进料仓；52、冷却管；521、通气管；522、固定包裹管；523、移动管组件；5231、对接延长管；5232、回流包裹管；5233、调位件；524、回流管；525、齿导轨；526、螺纹杆；527、移动测温组件；5271、外包壳；5272、旋转螺套；5273、保持件；5274、带动电机；5275、测温控制器；53、排气仓；6、循环风机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1，一种催化剂再生余热回收系统，包括进气通道1、换热装置2、电加热器3、反应器4、冷却器5和循环风机6，所述换热装置2、电加热器3、反应器4、冷却器5和循环风机6依次管线连接，气体通过进气通道1进入到系统。

参照图2-8，所述换热装置2包括换热箱21、低温进气管22和高温通气板23，所述低温进气管22与进气通道1连通，所述低温进气管22安装在换热箱21的底部，所述高温通气板23安装在低温进气管22的上方。

所述低温进气管22插入换热箱21的端头设置有排气口24，低温气体通过低温进气管22进入到换热箱21内，并从所述排气口24排入到换热箱21内。

所述高温通气板23设置有多个，其中最低处的高温通气板23从靠近排气口24设置的位置倾斜向上延伸，之后每一个高温通气板23都从下方高温通气板23的最高处起始点倾斜向上延伸；每个所述高温通气板23的侧边与换热箱21的一体连接，且每个高温通气板23的低端也与换热箱21的内壁一体连接，每个的高端则与换热箱21的内壁之间具有间隙。

所述换热箱21内注入有换热液，低温气体从所述排气口24排入到充满换热液的换热箱21内会上升，直到与最低处的高温通气板23的下板面接触，低温气体在换热箱21内的气泡会顺着高温通气板23上浮直到浮出换热液，低温气体气泡在换热液内上浮的同时会与换热液换热而升温。

升温后的低温气体经管道进入到电加热器3内进行加热，在达到预定温度后在通入到反应器4内进行反应和催化剂再生，所述高温通气板23内部中空，反应器4内的高温气体通过管路回流到高温通气板23内。

高温气体进入到所述高温通气板23内后可将热量散发传递到换热液内，使换热液可以持续保持高温，从而可以对持续注入到换热箱21内的低温气体进行加温，同时高温气体的热量散发到换热液之后温度也会下降，换热后温度降低的高温气体从高温通气板23通出换热箱21并进入到冷却器5继续冷却，直至达到可进入循环风机6的安全温度，由于高温气体在换热箱21内先被冷却降温，所述冷却器5进行冷却所需要能量消耗会大大降低。

上下两个相邻的所述高温通气板23之间还设置至少一个连通管25，所述连通管25的上下端分别连通位置较低的高温通气板23的高端和位置较低的高温通气板23的低端，以使高温气体可以沿着阶梯设置的高温通气板23顺次向上流动，而沿着所述高温通气板23倾斜向上浮动的低温气体气泡也可从连通管25两侧顺利通过。

所述高温通气板23内部被多个隔离板26分隔为多个气流通道201，高温气体在各个气流通道201内独立流动。所述高温通气板23还安装有多个扰流组件27，所述扰流组件27包括设置在气流通道201内的多个气动转轮271，所述气动转轮271外部具有多片叶片，气动转轮271的两侧设置有挡风板28，所述挡风板28从隔离板26的一侧板壁向相对的另一板壁延伸，并将气动转轮271的至少一半叶片进行遮挡，以使所述气流通道201内高温气体可推动下剩余露出的叶片向同一方向旋转，进而使整个气动转轮271进行轴向旋转。

所述高温通气板23底板开设有多个传动设置槽202，每个所述传动设置槽202都与一个气动转轮271相对应。所述传动设置槽202内设置有一个从动轮272，所述从动轮272与气动转轮271同轴连接，以与气动转轮271一同进行轴向旋转。所述从动轮272与一根驱动杆273转轴连接，所述驱动杆273一端与从动轮272连接，另一端连接一根从动杆274。

所述传动设置槽202底面开设有移动导轨203，所述移动导轨203垂直于隔离板26进行延伸，所述从动杆274垂直向下延伸贯穿移动导轨203。可以理解的是，所述驱动杆273由从动轮272进行拉动而驱动从动杆274沿移动导轨203进行移动，所述从动轮272每旋转一圈从动杆274往复移动一个周期。

所述高温通气板23底板下部安装有密封筒275，所述密封筒275安装在移动导轨203的正下方，密封筒275的内腔将移动导轨203完全覆盖。所述密封筒275朝向高温通气板23倾斜低侧安装有扰流转板276，所述扰流转板276的一端与密封筒275底板转轴连接，另一端向高温通气板23倾斜低侧延伸。所述密封筒275下部安装有密封底盖277，所述密封底盖277内部中空，以与密封筒275底板对接密封形成独立密封的传动腔204。

所述密封筒275底板在移动导轨203正下方开设有与移动导轨203对应的贯穿导轨205，所述从动杆274下端穿过贯穿导轨205而设置在传动腔204内。所述传动腔204内设置有摆动扭转件278，所述摆动扭转件278一端与扰流转板276的旋转轴连接，摆动扭转件278的另一端具有摆动插口206，所述从动杆274下端插入摆动插口206，并可在摆动插口206内移动。

所述气动转轮271被高温气流推动而进行旋转后，将带动从动轮272进行旋转，进而使驱动杆273带动从动杆274进行沿移动导轨203周期往复移动，从动杆274往复移动可带动摆动扭转件278绕扰流转板276旋转轴在预定角度范围内往复旋转，进而驱动扰流转板276将换热液向高温通气板23的倾斜低侧扇动。低温气体气泡沿高温通气板23倾斜低侧向高侧移动的同时，扰流转板276向高温通气板23倾斜低侧扇动液流，液流流动方向与低温气体气泡的移动方向相反，可以有效阻碍低温气体气泡的移动，使气泡可以在换热箱21内停留更长时间，换热更加充分；同时扰流转板276的扇动动作还可将气泡进行机械打碎，使气泡的比表面积更大，换热效率更高。低温气体在所述换热箱21内经过充分高效地换热后可以以更高的温度排出换热箱21；换热液所具有的热量在被充分高效地换热流失后可以从高温通气板23内的高温气体换取更多的热量，使高温通气板23排出的气体温度更低，进一步降低所述冷却器5进行冷却消耗的能量。

参照图9-12，所述冷却器5包括进料仓51、多个冷却管52和排气仓53，所述进料仓51和排气仓53分别安装在冷却管52的两端。

所述进料仓51具有进气腔501、进液腔502和排液腔503，所述进气腔501、进液腔502和排液腔503相互独立，依次与外部的进气管以及换热器连通，其中进气管将高温的气体送入到进气腔501内，换热器将温度较低的换热液注入到进液腔502内，换热液在冷却管52内与高温气体换热而升温，并通过排液腔503回流到换热器内重新降温。

所述冷却管52包括通气管521、固定包裹管522、移动管组件523和回流管524，所述通气管521一端连通进气腔501，另一端连通排气仓53，进入到进气腔501的高温气体将会进入到各个与之连通的通气管521内，在换热降温后再由排气仓53汇集排出。

所述固定包裹管522包裹在通气管521外部，所述固定包裹管522的一端与进液腔502连通，且固定包裹管522的长度只有通气管521的一半，所述进液腔502内温度较低的换热液进入到各个固定包裹管522内，通过通气管521的管壁与通气管521内的高温气体进行换热。

所述移动管组件523设置在固定包裹管522外部，所述移动管组件523包括对接延长管5231和回流包裹管5232，所述固定包裹管522远离进料仓51的一端开放，对接延长管5231与固定包裹管522相向对接，并将固定包裹管522的开放端覆盖密封，固定包裹管522内的换热液将从开放端流入对接延长管5231内。

所述对接延长管5231的长度与固定包裹管522相同，所述固定包裹管522的外壁具有径向延伸的齿导轨525，所述对接延长管5231靠近进料仓51的一端设置有调位件5233，所述调位件5233具有与齿导轨525啮合的齿盘，所述调位件5233内置可驱动齿盘旋转的电机，电机受外部控制带动齿盘旋转，进而带动对接延长管5231在固定包裹管522外部移动，通过移动对接延长管5231可改变换热液包裹通气管521的长度。当通气管521内的高温气体流速较大或温度较高时，可调整延长通气管521的换热长度，从而延长高温气体的换热时间，使气体降温到预定温度；当通气管521内的高温气体流速较低或温度较低时，可调整缩短通气管521的换热长度，从而缩短高温气体的换热时间，使气体的热量保留的更多。

所述回流包裹管5232包围设置在对接延长管5231外部，且与对接延长管5231连通，进入到对接延长管5231的换热液在换热完成后将流入回流包裹管5232内，所述回流包裹管5232的长度与对接延长管5231相同。

所述回流管524从所连通的排液腔503向回流包裹管5232延伸，并可滑动地插入到回流包裹管5232内部，回流管524插入到回流包裹管5232的一端开放。所述回流管524插入到回流包裹管5232的插口处进行防漏处理，以使回流包裹管5232内的换热液可全部通过回流管524排出，所述回流管524的长度与固定包裹管522相同，以使回流包裹管5232移动到距进料仓51最远处时，回流管524的端头仍然处于回流包裹管5232内部，换热液仍可以正常回流。

所述通气管521内部固定安装有螺纹杆526，所述螺纹杆526从进料仓51延伸到排气仓53，螺纹杆526外部安装有移动测温组件527。所述移动测温组件527包括外包壳5271、旋转螺套5272和保持件5273，所述旋转螺套5272套接安装在螺纹杆526外部，旋转螺套5272可在外包壳5271内部进行旋转，螺纹杆526外部径向设置有引导轨504，所述保持件5273固定安装在外包壳5271外部，且可滑动地卡接设置在引导轨504内。所述外包壳5271内还安装有带动电机5274，用以带动旋转螺套5272进行圆周旋转，所述外包壳5271借助保持件5273在螺纹杆526外部保持固定的旋转位置，当旋转螺套5272进行旋转时即可带动移动测温组件527整体沿螺纹杆526进行移动。

所述外包壳5271外部安装有测温控制器5275，所述测温控制器5275具有温度探测装置，可实时监测移动测温组件527所在位置处的通气管521内的气体温度。所述测温控制器5275与带动电机5274以及调位件5233电性连接，移动管组件523随移动测温组件527的移动进行同步位置调整，使回流包裹管5232远离进料仓51的一端与移动测温组件527始终处于同一水平位置，测温控制器5275可根据所监测到的温度控制带动电机5274和调位件5233的工作，以将移动管组件523调整到合适位置，使移动测温组件527所处位置的通气管521内的气体温度处于循环压缩机所能承受的最高温度。

一种催化剂再生余热回收方法，包括以下步骤：

S1：将氮气通过进气通道1控制流量进入换热装置2，与换热装置2内的换热液换热升温后再进入电加热器3进一步升温至催化剂再生所需达到的温度；

S2：将升温后的氮气送入反应器4内给催化剂升温，之后回流到高温通气板23与换热液换热，将自身热量散发至换热液；

S3：将降温后的氮气送入冷却器5进行进一步降温，直至达到可以安全进入循环风机6的温度；

S4：循环风机6对降温后的氮气进行升压，再送回换热装置2，从而完成氮气热量循环。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，电源的提供也属于本领域的公知常识，并且本发明主要用来保护机械装置，所以本发明不再详细解释控制方式和电路连接。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。