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【专利摘要】本发明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
【技术领域】
[0001]本发明涉及温度控制系统,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。
[0002]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。
【背景技术】
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]在先技术文献
[0011]专利文献
[0012]专利文献1:特公平3-53521号公报
[0013]专利文献2:特开平6-257703号公报
【发明内容】
[0014]发明所要解决的课题
[0015]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。
[0016]本发明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。
[0017]解决课题所采用的手段
[0018]本发明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。
[0019]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。
[0020]此外，优选为，由控制机构决定的补给水量通过下式来运算。
[0021]WL3 = Q/{CpX (tl — t3) + r}
[0022]其中，
[0023]WL3:补给水量
[0024]Q:所述反应器内的反应热量
[0025]Cp:液体制冷剂的比热
[0026]tl:所述制冷剂鼓及反应器的除热部内的温度
[0027]t3:补给水的温度
[0028]r:液体制冷剂的蒸发潜热。
[0029]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。
[0030]此外，也可以是，在补给配管设有防止蒸汽的逆流的密封部。
[0031]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。[0032]发明效果
[0033]本发明的温度控制系统，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。
[0034]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。
[0035]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。
[0036]此外，本发明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。
[0037]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。
[0038]WL3 = Q/{CpX (tl — t3) + r}
[0039]其中，
[0040]WL3:补给水量
[0041 ] Q:反应器内的反应热量
[0042]Cp:液体制冷剂的比热
[0043]tl:制冷剂鼓及反应器的除热部内的温度
[0044]t3:补给水的温度
[0045]r:液体制冷剂的蒸发潜热。
[0046]此外，本发明的温度控制系统在返回配管与补给配管的合流部，补给配管沿着混相流体的行进方向与返回配管成锐角角度地进行连接，因此，在使补给配管的补给水和返回配管的蒸汽与液体制冷剂的混相流体合流时，能够沿着混相流体的流动方向进行补给水的供水，所以能够防止在合流时因补给水与混相流体碰撞的冲击而发生水槌现象。
[0047]此外，在补给配管设有防止蒸汽的逆流的密封部，因此，在补给水的供给量较少的情况下，能够防止返回配管内的蒸汽逆流到补给配管内而发生因冷凝引起的水槌现象。
[0048]此外，在返回配管与补给配管的合流部，在补给配管设有将补给水向返回配管内喷雾的喷嘴，因此，在将补给水从补给配管在合流部向返回配管供给时，只要通过喷嘴将补给水喷雾而使其均等分散地与混相流体的蒸汽接触，那么就能够抑制因补给水的不均匀引起的急剧的蒸汽冷凝，从而能够防止发生水槌现象。
【专利附图】
【附图说明】[0049]图1是表示本发明的一个实施方式的温度控制系统的概略构成的图。
[0050]图2是表示实施方式的温度控制系统中的水和蒸汽的循环路及其流量和温度的说明图。
[0051]图3是表示第一变形例的反应器的返回配管与补给配管的合流部的说明图。
[0052]图4是表示第二变形例的反应器的返回配管与补给配管的合流部的说明图。
[0053]图5是表示第三变形例的反应器的返回配管与补给配管的合流部的说明图。
[0054]图6是表示实施例中的反应器的出口和合流后的返回配管中的蒸汽的比例的变化的图表。
[0055]图7是表示以往的温度控制系统的概略构成的图。
【具体实施方式】
[0056]在图1所示的温度控制系统I中，在作为制冷剂鼓的汽鼓2中，以气液平衡状态、以饱和温度例如贮存有水来作为液体制冷剂，在水的液面的上侧以饱和状态充满着蒸汽。在汽鼓2的底部连接有供给配管3，经由该供给配管3，通过供水用的泵4将水输送到进行费托合成反应(放热反应)的FT反应器(以下简称为反应器)5内的除热管(除热部)7。通过由反应器5产生的放热反应所伴随的反应热，在除热管7内使水一部分蒸发来回收该反应热。
[0057]此外，由一部分水在除热管7中蒸发而得到的蒸汽和水构成的二相流体(混相流体)经由通往汽鼓2的返回配管8返回汽鼓2，返回配管8的喷出口在汽鼓2内的比水面靠上方的蒸汽区域内开口。并且，蒸汽经由蒸汽出口配管9被供给至系统外的未图示的蒸汽用户。在蒸汽出口配管9设有用于测定向系统外的蒸汽排出量的蒸汽排出量测定机构11。
[0058]进而，配设有用于向汽鼓2补给与供给至系统外的蒸汽排出量相应的量的液体制冷剂、例如补给水的补给配管10，补给配管10被连接在返回配管8的中途的合流部6处。由此，较低温(例如设为温度t3)的补给水与在反应器5中蒸发的较高温(例如设为温度tl。tl > t3)的蒸汽在返回配管8内直接混合而被加热，成为饱和温度。在补给配管10设有测定补给水的温度的补给温度测定部16。
[0059]补给配管10的补给水在返回配管8中成为饱和温度后被供给至汽鼓2内。
[0060]在进行放热反应的反应器5中设有测定反应器5内的温度的反应热温度测定部14和计算反应热量Q的反应热量计算部15。
[0061]此外，压力控制部18基于对进行放热反应的反应器5内的温度进行测定的反应热温度测定部14的测定结果来控制汽鼓2内的压力，该压力控制部18利用级联控制来调节从蒸汽出口配管9向系统外排出的蒸汽量，从而控制进行放热反应的反应器5的温度。另夕卜，反应热温度测定部14例如也可以具备在反应器5中沿上下方向相互分隔地配置的未图示的多个温度传感器，从而能够测定由这些温度传感器测定的各温度的平均值来作为反应器5内的温度。
[0062]汽鼓2内的蒸汽相(气相部)和水相(液相部)处于气液平衡状态，所以汽鼓2的蒸汽相压力和水相的温度处于恒定的相关关系。因此，在由反应热温度测定部14测定的反应器5内的实际温度相对于进行放热反应的反应器5的温度设定值出现了偏差的情况下，使压力控制部18工作来变更汽鼓2的蒸汽相压力。[0063]在此，压力控制部18具备:蒸汽出口配管9 ;设于蒸汽出口配管9的压力调节阀19 ;以及通过对压力调节阀19进行控制而经由蒸汽出口配管9来设定汽鼓2内的压力的压力设定部21。压力设定部21被输入反应热温度测定部14的温度测定结果，压力设定部21根据该温度测定结果，计算反应器5内的实际温度相对于温度设定值的偏差，基于该偏差来控制压力调节阀19，变更汽鼓2的蒸汽相压力。
[0064]如以上那样，通过变更汽鼓2的蒸汽相压力，能够使汽鼓2内的水相的温度卿，向进行放热反应的反应器5内的除热管7供给的水的温度)变化，从而能够使由除热管7回收的热量变化，能够使进行放热反应的反应器5的温度接近温度设定值。
[0065]另外，在本实施方式中，汽鼓2内的水相的温度能够通过设于汽鼓2底部的水相温度测定部23来测定。在本实施方式中，由汽鼓2、供给配管3、除热管7及返回配管8构成作为液体制冷剂的水循环的系统。此外，由于在向返回配管8供给补给水，所以汽鼓2内的温度在任何压力下都始终是饱和温度，因此能够细致且高精度地控制反应器温度。
[0066]此外，在温度控制系统I中设有控制机构25，该控制机构25对补给水量进行控制，以使来自补给配管10的补给水量不超过从蒸汽出口排管9向系统外排出的蒸汽量。在该控制机构25中，输入测定汽鼓2内的水相温度的水相温度测定部23、反应热量计算部15、测定补给配管10内的补给水温度的补给温度测定部16的各测定值，以使补给水量不超过从蒸汽排出管9排出的蒸汽量的方式运算并决定补给水量。
[0067]运算出的补给水量的数据被输出至设于补给配管10的流量调整机构26，调整流量调节阀13的开度来控制补给水量。另外，在汽鼓2中设有测定汽鼓2内的水面水平(液面水平)的水平测定部12，为了防止向汽鼓2的过剩供水(防止过流)，在根据水平测定部12的测定结果而输出的流量调节阀13的阀开度小于与上述运算出的补给水量对应的阀开度的情况下，选择该开度。
[0068]通过这些处理，将补给水量控制为不超过蒸汽流量。
[0069]接下来，说明控制机构25的补给水量的运算方法的一例。
[0070]如图2所示，设由蒸汽出口配管9排出的蒸汽量为WV1、温度为tl，设由供给配管3向反应器5供给的水的流量为WL4、温度为tl，设从反应器5向返回管8喷出的蒸汽量为WV2、水的流量为WL2、各温度为tl，设从补给配管10向返回配管8供给的水的流量为WL3、温度为t3，设从合流后的返回管8返回至汽鼓2的蒸汽量为WVl、水的流量为WL4、各温度为tl。另外，设水的流量的单位为kg/h、蒸汽的流量的单位为kg/h、温度为。C。
[0071]此外，设反应器5中的反应热量为Q (kcal/h)，设水的蒸发潜热为r (kcal/kg)，设水的比热为Cp (kcal/kg/0C )ο
[0072]首先，根据物质平衡，由蒸汽出口配管9排出的蒸汽产生量WVl与补给水量WL3相等，所以下式(I)式成立。
[0073]WVl = WL3— (I)
[0074]以下说明导出上述(I)式的顺序。
[0075]在图2中，首先，从汽鼓2供给的温度tl的水的流量WL4通过在反应器5中回收反应热而成为温度tl的蒸汽流量WV2 +水流量WL2，所以若要表示在反应器5中发生相变的进出的物质平衡，则成为下述(2)式。
[0076]WL4 = WV2 + WL2— (2)[0077]进而，通过从补给配管10供给了补给水量WL3，使得返回配管8与补给配管10的合流部6处的物质平衡(供水+相变)成为下式(3)。
[0078]WV2 + WL2 + WL3 = WVl + WL4— (3)
[0079]将(2)式代入(3)式并整理，得到下式。
[0080]WVl = WL3— (I)
[0081]此外，补给水量WL3的温度为低温t3，其余为高温tl(> t3)。在返回配管8和补给配管10的合流部处，由于蒸汽凝聚量=供水预热量/蒸发潜热，因此，
[0082](WV2 - WVl) Xr = WL3XCpX (tl — t3)...(4)
[0083]反应热量Q与反应器5中的蒸汽产生量WV2的关系如下。
[0084]WV2 = Q/r— (5)
[0085]然后，将式(I)和(5)代入(4)式并整理。
[0086]WL3 = Q/{CpX (tl —t3) + r}…(6)
[0087]这样，根据反应热量Q与供水温度tl、t3的关系，能够求出补给水量WL3。
[0088]此外，反应热量Q能够根据另外测定/计算出的反应器5中的反应量或汽鼓2与反应器5的温度差、除热管的传热面积、整体传热系数的乘积来求出。
[0089]本实施方式的温度控制系统I具有上述构成，接下来说明其控制方法。
[0090]例如，通过驱动供水用的泵4，从汽鼓2向反应器5供给温度tl的水的流量WL4。通过在反应器5中发生的放热反应所伴随的反应热，使得在除热管7内水流量WL4部分蒸发而成为温度tl的蒸汽流量WV2和水的流量WL2的二相，该二相流体(混相流体)通过返回配管8被供给输送。
[0091]此外，汽鼓2内的蒸汽相和水相由于泵4向反应器5排出上述的水的流量WL4而水面降低，因此，通过流量调节阀13来调整而被供给由控制机构25决定的补给水量WL3。
[0092]另一方面，在补给配管10中，被补给由控制机构25决定的较低温t3的补给水量WL3，在与返回配管8的合流部6处与返回配管8内的二相流体(WV2 + WL2)合流。于是，在合流部6处，温度t3的补给水量WL3在返回配管8内与高温tl的蒸汽WV2直接混合而被加热，被加热到饱和温度tl。此外，在合流部6处一部分蒸汽冷凝，从而使得返回配管8内的水的流量与从汽鼓2向供给配管3供给的水流量WL4相同。
[0093]然后，在合流部6以后的返回配管8中，成为温度tl的蒸汽流量WVl和水的流量WL4，向汽鼓2内的水面的上方喷出。
[0094]在此，说明控制机构25的补给水量WL3的控制方法。
[0095]向控制机构25输入由测定汽鼓2内的水相温度的水相温度测定部23测定出的温度tl、由反应热量计算部15计算出的反应热量Q、由补给配管10的补给温度测定部16测定出的补给水的温度t3。然后，在控制机构25中，通过上述(6 )式来运算补给水量WL3。
[0096]将该补给水量WL3的运算值输出至流量调整机构26并使流量调节阀13工作，向补给配管10供给补给水流量WL3，在合流部6处在返回配管8中合流后向汽鼓2喷出。
[0097]并且，在汽鼓2内，蒸汽相压力和水相的温度始终保持为基于气液平衡状态的相关关系。
[0098]此外，通过蒸汽出口配管9从汽鼓2内向系统外供给蒸汽流量WVl，同时补给水量WL3在与返回配管8的合流部6处与蒸汽和水的二相流体合流后被供给至汽鼓2内。而且，通过控制机构25，补给水量WL3被控制为与蒸汽流量WVl相等，所以汽鼓2内的水面恒定。
[0099]如上述那样，根据本实施方式的温度控制系统1，能够使与通过蒸汽出口配管9向系统外供给的蒸汽流量WVl相等的较低温t3的补给水量WL3从补给配管10合流至返回配管8，与返回配管8内的处于饱和温度tl的蒸汽流量WV2直接混合，所以能够将补给水瞬间加热而成为饱和温度。
[0100]因此，能够将汽鼓2内的气液温度始终维持为饱和温度。结果，能够细致且高精度地控制反应器温度。
[0101]进而，通过控制机构25，能够运算成使补给水量WL3与向系统外供给的蒸汽流量WVl同等，将补给水量正确地限制为补给水量WL3不超过蒸汽流量WV1，能够防止因合流部6处的全冷凝引起的水槌现象。 [0102]在以往的温度控制系统中，构成为将补给水直接供给至汽鼓2，所以补给水的加热是通过汽鼓2内的热移动(蒸汽的冷凝)来进行的，为了将补给水的温度加热到饱和温度，需要在补给配管10内将补给水量尽量分割为少量的供水，并需要确保在汽鼓2内的充分的滞留时间，导致了构造的复杂化和设备的大型化等，存在高成本的缺点。关于这一点，本发明避免了构造的复杂化和设备的大型化，能够将汽鼓2内的温度控制为均匀。
[0103]另外，本发明不限于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内，能够进行各种变更。
[0104]接下来，作为变形例，通过图3~图5说明用于防止补给配管10在合流部6与返回配管8合流时的水槌现象的构成。
[0105]图3表示第一变形例的合流部6的构成。在图3中，补给配管10相对于返回配管8的二相流体的流动方向成锐角α地连结来进行合流。由此，相对于在返回配管8中流动的蒸汽和水的二相流体，补给水顺畅地合流，所以在合流时不会发生补给水与混相流体碰撞的冲击、以及混相流体的急剧冷凝所导致的水槌现象。
[0106]接下来，在图4所示的第二变形例的合流部处，补给配管10相对于返回配管8的二相流体的流动方向成锐角地连结来进行合流，并且在合流部6的上游侧的补给配管10中形成例如大致U字形状的凹部10a，来作为密封部设置使水残留填充在凹部IOa内的水密封部27。
[0107]根据该构成，在补给水量WL3较少的情况下，即使返回配管8内的蒸汽想要逆流到补给配管10内，也会由于水密封部27而停住。因此，能够防止返回配管8内的蒸汽逆流到补给配管10内而产生因冷凝引起的水槌现象。
[0108]另外，作为防止蒸汽的逆流的密封部，也可以取代水密封部27而设置止回阀。
[0109]图5表示第三变形例的合流部6的构成。在图5中，补给配管10相对于返回配管8的二相流体的流动方向成锐角地连结，而且在补给配管10的前端部形成有将将补给水分散地喷雾到返回配管8内的喷嘴28。由此，与返回配管8的蒸汽和水合流的补给水被喷嘴28被大面积地喷雾，所以能够抑制急剧的蒸汽冷凝而能够防止水槌现象。
[0110]另外，在实施方式的温度控制系统I中，也可以将上述的第一~第三变形例的构成某二个或三个组合而构成。
[0111]【实施例】
[0112]接下来说明本发明的实施方式的温度控制系统I的实施例。[0113]首先，在图2中，设汽鼓2内的温度、经由供给配管3供给的水量WL4和水量WL2的各水温tl、以及蒸汽流量WVl和WV2的温度tl都为195°C的饱和温度。并且，设补给水量WL3的水温t3为110°C。
[0114]进而设为:
[0115]反应热量Q = 8000000kcal/h
[0116]水的蒸发潜热r = 470kcal/kg (物性值(常数))
[0117]水的比热Cp = lkcal/kg/°C (物性值(常数))
[0118]汽鼓压力=1.3M PaG
[0119]供水泵4的循环量WL4 = 68000kg/h。
[0120]在上述条件下，在温度控制系统I的控制机构25中，为了实现汽鼓2内的温度的均匀化和液面水平的恒定化，通过上述(6)式来决定成为与向系统外的蒸汽的流量WVl相同量的补给水量WL3。即，若将上述的各数值代入(6)式，则为
[0121]WL3 = Q/{CpX (tl — t3) + r}
[0122]= 8000000/{I X (195 — 110) + 470}
[0123]= 14400kg/h。
[0124]此外，根据(I)式，蒸汽的流量WVl与补给水量WL3相等，所以为
[0125]WVl = WL3 = 14400kg/h。
[0126]此外，若通过(5)式求出反应器5内的蒸汽产生量WV2，则为
[0127]WV2 = Q/r
[0128]= 8000000/470
[0129]= 17000kg/h。
[0130]此外，若通过(2)式求出反应器5的出口处的水的流量WL2，则为
[0131]WL2 = WL4 - WV2
[0132]= 68000 - 17000
[0133]= 51000kg/h。
[0134]接下来，图6是表示在温度控制系统I中在返回配管8与补给配管10的合流部6的前后位置处的蒸汽比例的变化的实施例的图表。
[0135]在图6中,横轴是在反应器5内生成的蒸汽WV2相对于从汽鼓2向反应器5供给的水的循环量WL4的比例(WV2/WL4)，纵轴将合流部6前后处的返回配管8内的二相流体中的蒸汽量的比例作为气相部的比例。
[0136]然后，计算出使在反应器5内生成的蒸汽WV2相对于水的循环量WL4的比例(WV2/WL4)变化了的情况下的、返回配管8中的合流部6前后处的二相液体中的蒸汽量(气相部)的比例。
[0137]在图6中，虚线M表示反应器5的出口(返回配管8)处的气相(蒸汽)的比例(WV2/(WL2 + WV2))，实线N表示补给配管10合流后的返回配管8中的气相(蒸汽)的比例(WVl/(WVl + WL4)的变化。
[0138]在图6所示的图表中，在开始时刻反应器5中的蒸发比例为O (WV2/WL4 = 0)，但是随着反应器5的温度上升，蒸汽WV2的产生量增加。蒸发量WV2相对于反应器5中的循环流量WL4的比例(WV2/WL4)通常以30%运转。将其称为通常运转点。在该状态下，如果取得了蒸汽流量WVl和补给水量WL3的平衡，则从在反应器5的出口生成的蒸汽量WV2的比例(WV2/WL4)向补给水WL3合流后的返回配管8中的蒸汽量WVl的比例(WVl/ (WVl +WL4))的变化很低，只不过约1%程度。
[0139]此外，蒸发量WV2相对于反应器5中的循环流量WL4的比例(WV2/WL4)即使超过O而至35%的整个范围内从虚线M所示的蒸汽量的比例(WV2/ (WL2+WV2))向合流后的返回配管8中的实线N所示的蒸汽量的比例(WVl/ (WVl + WL4))变化，只要取得了蒸汽流量WVl与补给水量WL3的平衡，那么该变化在1%?3%程度的范围内，是极低的，所以不会发生水槌现象。
[0140]在此，如果在返回配管8的与补给配管10的合流部6处发生了返回配管8内的蒸汽WV2的全冷凝则可能会发生水槌现象，但是在本发明的实施例中，如果取得了蒸汽流量WVl与补给水量WL3的平衡，那么如上述那样，补给水量WL3合流后的返回配管8内的蒸汽WVl的比例变化约为1%?3%的范围，不会发生水槌现象。
[0141]此外，在上述的实施方式中，采用在反应器5内进行费托合成反应的FT反应器，但只要在反应器5内进行放热反应即可，也可以不是费托合成反应。
[0142]此外，在上述的实施方式、各变形例及实施例等中，作为液体制冷剂采用了水，但也可以不是水。
[0143]工业实用性
[0144]本发明涉及温度控制系统，通过使汽鼓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。
[0145]根据本发明，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。
[0146]符号说明
[0147]I温度控制系统
[0148]2 汽鼓
[0149]3供给配管
[0150]4 泵
[0151]5反应器
[0152]6合流部
[0153]7除热管
[0154]8返回配管
[0155]9蒸汽出口配管
[0156]10补给配管
[0157]11蒸汽排出量测定机构
[0158]12水平测定部
[0159]13流量调节阀
[0160]14反应热温度测定部
[0161]15反应热量计算部
[0162]16补给温度测定部
[0163]23水相温度测定部[0164]25控制机构
[0165]26流量调整机构
【权利要求】
1.一种温度控制系统，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。
2.如权利要求1所述的温度控制系统，其中，还具备: 控制机构，将所述反应器内的反应热量除以根据所述制冷剂鼓内的较高温度、补给水的较低温度及制冷剂的物性值(比热、蒸发潜热)而决定的单位制冷剂热量，来决定所述补给水量；以及 补给水调整机构，根据由所述控制机构决定的所述补给水量，设定从所述补给配管向返回配管供给的补给水量。
3.如权利要求2所述的温度控制系统，其中， 由所述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。
4.如权利要求1~3中任一项所述的温度控制系统，其中， 在所述返回配管与补给配管的合流部处，所述补给配管沿着所述返回配管内的混相流体的行进方向与所述返回配管成锐角角度地进行连接。
5.如权利要求1~4中任一项所述的温度控制系统，其中， 在所述补给配管设有用于防止蒸汽的逆流的密封部。
6.如权利要求1~5中任一项所述的温度控制系统，其中， 在所述返回配管与补给配管的合流部处，在所述补给配管设有用于将补给水向所述返回配管内喷雾的喷嘴。
【文档编号】F25D17/00GK103717986SQ201280037631
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年8月2日 优先权日:2011年8月5日
【发明者】加藤让, 山田荣一, 森田健太郎 申请人: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, 克斯莫石油株式会社, 新日铁住金工程技术株式会社