温度控制系统技术方案

本发明专利技术的温度控制系统回收在内部发生放热反应的反应器内的反应热，控制该反应器内的温度，其中，具备：制冷剂鼓，以气液平衡状态容纳有蒸汽及液体制冷剂；除热部，配设在所述反应器中，通过所述反应热使从所述制冷剂鼓供给的所述液体制冷剂的一部分蒸发；返回配管，使由所述除热部产生的蒸汽和液体制冷剂的混相流体返回到所述制冷剂鼓；蒸汽出口配管，将所述制冷剂鼓内的蒸汽向系统外供给；以及补给配管，将与排出到所述系统外的蒸汽的量相应的补给水量供给至所述返回配管。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术的温度控制系统回收在内部发生放热反应的反应器内的反应热，控制该反应器内的温度，其中，具备：制冷剂鼓，以气液平衡状态容纳有蒸汽及液体制冷剂；除热部，配设在所述反应器中，通过所述反应热使从所述制冷剂鼓供给的所述液体制冷剂的一部分蒸发；返回配管，使由所述除热部产生的蒸汽和液体制冷剂的混相流体返回到所述制冷剂鼓；蒸汽出口配管，将所述制冷剂鼓内的蒸汽向系统外供给；以及补给配管，将与排出到所述系统外的蒸汽的量相应的补给水量供给至所述返回配管。【专利说明】温度控制系统
本专利技术涉及温度控制系统,该温度控制系统通过使汽鼓(steam drum)等制冷剂鼓内的温度均匀，能够对反应器进行细致的温度控制。本申请对于2011年8月5日在日本申请的特愿2011-171812号主张优先权，其内容援引于此。
技术介绍
以往，作为向汽鼓的供水系统，例如有专利文献I及2所记载的供水系统。在专利文献I所记载的供水系统中，接受废气并从节煤器经由供水管向鼓供给水，通过蒸发器用的气液分离装置进行气液分离而产生蒸汽。但是，在启动时等低负荷运转时，节煤器的供水出口温度上升而与鼓压力的饱和温度相比成为高温。将这样的气水混合物直接供给至鼓的情况下，压力比鼓内压更高，所以为了防止鼓内的气化，设置气水分离用的气液分离装置而在鼓内进行气水分离。此外，在专利文献2所记载的供水系统中，代替气液分离装置而在鼓内设置供水内管，在其上半部形成小孔，在下半部形成口径比该小孔大的透孔，让蒸汽和供水流出。但是，上述的构成涉及一般的锅炉，在补给水的温度低于汽鼓内的蒸汽相的温度的情况下，在蒸汽相与液相之间产生温度差。如果向汽鼓的补给水的供水温度较低，则液相温度低于饱和温度，所以若该构成应用于FT (Fischer Tropsch)反应器的温度控制会导致控制不稳定。此外，由于根据向汽鼓的供水量而液相温度会降低，所以存在蒸汽产生量变得不稳定的问题。在此，近年来，作为在FT反应器中使用的FT合成反应(费托合成反应)方法之一，开发了 GTL (Gas To Liquids:液体燃料合成)技术，该GTL技术中，对天然气进行转化而生成以一氧化碳气体(CO)和氢气(H2)为主成分的合成气体,将该合成气体作为原料气体,通过FT合成反应(费托合成反应)合成液体烃，进而对该液体烃进行氢化和精制，从而制造石脑油(粗汽油)、煤油、轻油、蜡等液体燃料产品。在这样的FT合成反应中，反应器使用催化剂将氢气及富一氧化碳气体的合成气体变换为烃。FT合成反应是放热反应，并且恰当地反应的温度域非常小，所以需要一边回收所产生的反应热，一边细致地控制反应器内的反应温度。作为上述的使用FT反应器的温度控制系统，例如已知图7所示的系统。该温度控制系统100通过泵102将以气液平衡状态贮存在汽鼓101中的水从底部输送至进行费托合成反应(放热反应)的反应器103内的除热管104。然后，通过在反应器103中发生的放热反应所伴随的反应热，使除热管104内的水一部分蒸发而进行热回收，该蒸汽及水的二相流体经由通往汽鼓101的返回配管105返回到汽鼓101。然后，蒸汽通过蒸汽出口配管107被供给至系统外的蒸汽用户。另一方面，与被供给至系统外的蒸汽相应的量的补给水通过补给配管106被补给到汽鼓101内。补给水的补给量基于对汽鼓101内的水面水平(level)进行测定的水平测定部108的测定结果而被调节，以使液面为恒定。在先技术文献专利文献专利文献1:特公平3-53521号公报专利文献2:特开平6-257703号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题但是，在上述的温度控制系统100中，补给水的补给配管106的开口沉没在汽鼓101内的水面下，所以比重大的较低温的补给水直接流到汽鼓101的底部，在汽鼓101内的蒸汽相与水相之间产生温度差。于是，汽鼓101的蒸汽相压力与水相的温度之间的相关关系破坏，存在无法高精度地进行温度控制系统100的控制的缺点。本专利技术是鉴于上述情况而做出的，其目的在于，提供一种温度控制系统，通过将汽鼓内的气液温度维持为饱和温度，能够进行高精度的温度控制。解决课题所采用的手段本专利技术的温度控制系统回收在内部发生放热反应的反应器内的反应热并对该反应器内的温度进行控制，具备:制冷剂鼓，以气液平衡状态容纳有蒸汽及液体制冷剂；除热部，配设在反应器中，通过反应热使从制冷剂鼓供给的液体制冷剂的一部分蒸发；返回配管，使由除热部产生的蒸汽和液体制冷剂的混相流体返回到制冷剂鼓；蒸汽出口配管，将制冷剂鼓内的蒸汽向系统外供给；以及补给配管，将与排出到系统外的蒸汽的量相应的补给水量向返回配管供给。此外，也可以是，还具备:控制机构，将反应器内的反应热量除以根据制冷剂鼓内的较高温度与补给水的较低温度之差分及制冷剂的物性值(比热、蒸发潜热)而决定的每单位制冷剂量的热容量，决定补给水量；以及补给水调整机构，根据由该控制机构决定的补给水量，设定从补给配管向返回配管供给的补给水量。此外，优选为，由控制机构决定的补给水量通过下式来运算。WL3 = Q/{CpX (tl — t3) + r}其中，WL3:补给水量Q:所述反应器内的反应热量Cp:液体制冷剂的比热tl:所述制冷剂鼓及反应器的除热部内的温度t3:补给水的温度r:液体制冷剂的蒸发潜热。此外，也可以是，在返回配管与补给配管的合流部处，补给配管沿着返回配管内的混相流体的行进方向与返回配管成锐角角度地进行连接。此外，也可以是，在补给配管设有防止蒸汽的逆流的密封部。或者，也可以是，在返回配管与补给配管的合流部处，在补给配管上设有将补给水向返回配管内喷雾的喷嘴。专利技术效果本专利技术的温度控制系统，在用于使由反应器的除热部产生的蒸汽与液体制冷剂的混相流体返回到制冷剂鼓的返回配管上，设置用于供给与排出到系统外的蒸汽的量相应的补给水量的补给配管，因此，使与排出到系统外的蒸汽量相应的补给水量合流至返回配管、并与返回配管内的处于饱和温度的蒸汽直接混合，从而能够将补给水在供给至制冷剂鼓之前加热到饱和温度，能够将制冷剂鼓内的气液温度始终维持在饱和温度。而且，与直接将补给水向制冷剂鼓供给的以往的温度控制系统相比，能够避免构造的复杂化和设备的大型化，使制冷剂鼓内的温度均匀。根据以上可知，能够高效地使制冷剂鼓内的温度均匀，所以能够进行高精度且细致的反应器的温度控制。此外，本专利技术的温度控制系统还具备:控制机构，将反应器内的反应热量除以根据制冷剂鼓内的较高温度与补给水的较低温度之差分及制冷剂的物性值(比热、蒸发潜热)决定的每单位制冷剂量的热容量，决定补给水量；以及补给水调整机构，根据所决定的补给水量，从补给配管向返回配管供给补给水；因此，能够由控制机构以使补给水量与供给至系统外的蒸汽流量同等的方式正确地运算补给水量，能够将补给水量正确地限制为不超过蒸汽流量，能够可靠地防止因合流部处的全冷凝引起的水槌(ha_ering)现象。另外，由控制机构决定的补给水量具体地说通过下式来运算，所以补给水量能够被正确地运算为与供给至系统外的蒸汽流量同等，能够将补给水量限制为不超过蒸汽流量。WL3 = Q/{CpX (tl — t3) + r}其中，WL3:补给水量 Q:反应器内的反应热量Cp:液体制冷剂的比热tl:制冷剂鼓及反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温度控制系统，回收在内部发生放热反应的反应器内的反应热，控制该反应器内的温度，其中，具备：制冷剂鼓，以气液平衡状态容纳有蒸汽及液体制冷剂；除热部，配设在所述反应器中，通过所述反应热使从所述制冷剂鼓供给的所述液体制冷剂的一部分蒸发；返回配管，使由所述除热部产生的蒸汽与液体制冷剂的混相流体返回到所述制冷剂鼓；蒸汽出口配管，将所述制冷剂鼓内的蒸汽向系统外供给；以及补给配管，将与排出到所述系统外的蒸汽的量相应的补给水量供给至所述返回配管。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤让，山田荣一，森田健太郎，
申请(专利权)人：日本石油天然气·金属矿物资源机构， 国际石油开发帝石株式会社， 吉坤日矿日石能源株式会社， 石油资源开发株式会社， ，
类型：发明
国别省市：日本;JP