一种自卸式浮头等温反应甲醇合成塔制造技术

本发明专利技术公开了一种自卸式浮头等温反应甲醇合成塔，其高压上管箱、低压外壳体 和外壳体下封头焊接为一个整体，气体进口管穿过高压上管箱进入其内部，在气体进口 管端部安装气体分布器，上管板和下管板分别安装在低压外壳体内部上下两侧，多根反 应管安装在上管板和下管板之间，高压内封头安装在下管板上，高温气体引出管焊接在 高压内封头底部并延伸出外壳体下封头，所述上管板与低压外壳体固定连接，下管板与 低压外壳体之间间隙配合，这样相当于将下管板与高压内封头组成“浮头”，该浮头可 以相对低压外壳体自由移动。由于反应管与壳体间不是固定连接，消除了热膨胀力，故 不存在管板与壳体焊缝拉裂的安全隐患。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属机械领域，具体涉及用于化工、石化及其它工程中的强放热等温反应所使 用的合成反应器，尤其适宜甲醇合成反应的合成塔。
技术介绍
目前公知的强放热等温反应，较多的使用管壳式反应器。其基本结构是在反应器 壳体内上下设置两块固定管板，反应管和壳体同时与管板焊接;催化剂置于反应管内， 依靠管外水(或液体)的沸腾移去反应热。此种结构由于反应管与壳体间存在热膨胀力， 时常会发生管板与壳体焊缝被拉裂的现象，严重威胁到生产和人身安全。为了减少热膨胀力对设备的破坏作用，大多管壳式反应器的反应管长度较短， 一般 控制在6 7m，且要求反应管与壳体材质的线膨胀系数相近。国内甲醇、合成氨行业引 进德国鲁奇公司技术制造的管壳式甲醇合成塔反应管材质为2205 (双相不锈钢)，壳体 材质为13MnNiMoNbR。这样不但使设备的制造成本极高，相同产能的设备由于反应管长 度的限制体积庞大，且影响生产过程中转化率的提高，降低了节能效果。此外，在对装有固体物料的合成塔进行清理或物料更换时，如何将物料卸出是一较 大的问题，特别是在设备内含有有毒、有害物料或设备中物料数量较大及装物料空间特 别窄小时，通常情况下一是采用真空吸附，二是采用人工方式，前种方式费时，后一种 效率及安全性都较差。为了改变这一状况，需要采用可拆卸式自卸装置，在目前的自卸装置中有采用焊接 式，即每次将封口部分割开，装填时再焊接上，这种方式较麻烦，同时在设备内含有易 燃易爆物质时不可行；另外形式基本上采用螺纹结构，或螺栓固定形式，这一结构形式 较为简单，但如设备使用在高温场合下，往往螺纹结构会咬死。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题，提供一种高效低成本的自卸式浮头等温反应 甲醇合成塔，其克服了管板与壳体焊缝易被拉裂的缺陷。本专利技术所述的一种自卸式浮头等温反应甲醇合成塔，主要包括低压外壳体、外壳体 下封头、高温气体引出管、高压上管箱、高压内封头、上管板、下管板、内部装有催化 剂的反应管、气体分布器以及气体进口管，其中高压上管箱、低压外壳体和外壳体下封头焊接为一个整体，气体进口管穿过高压上管箱进入其内部，在气体进口管端部安装气 体分布器，上管板和下管板分别安装在低压外壳体内部上下两侧，多根反应管安装在上 管板和下管板之间，高压内封头安装在下管板上，高温气体引出管焊接在高压内封头底 部并延伸出外壳体下封头，其特征是所述上管板与低压外壳体固定连接，下管板与低 压外壳体之间间隙配合，这样相当于将下管板与高压内封头组成"浮头"，该浮头可以 相对低压外壳体自由移动。高温气体引出管与外壳体下封头之间采用间隙配合，两者之间可以相对移动，并以 密封填料进行密封。高温气体引出管的伸出部分装有膨胀节。在高压上管箱外部装有连通内部的卸料手孔，方便更换高压上管箱内的催化剂。为了方便物料的装卸，在高压内封头中还可以安装一种物料自卸装置，该物料自卸 装置包括筒节、支撑圈、哈呋圈、上端封闭的筒体，所述筒节安装在高压内封头底部的 卸料口上方，支撑圈安装在筒节上端面，哈呋圈放入支撑圈的凹槽内，筒体下沿插入哈 呋圈的凹槽，在筒体侧壁上设有多个开口及对应的开闭装置。该物料自卸装置不受设备 结构型式及使用场合的限制，装卸十分方便，不破坏任何零部件，并且可重复多次使用。上述开闭装置包括轴耳组件、连接板、盖板、限位板和撑圈，所述轴耳组件设置在 筒体侧壁上并位于开口下方，盖板通过连接板安装在轴耳组件上，并与开口对应实现开 闭，用于放置撑圈的限位板固定在盖板外壁面上，当撑圈放入限位板与盖板形成的凹槽 内时将盖板锁死。为了提高筒节刚性，在筒节与高压内封头底部之间可以辐射状安装多个支撑锥体。 本专利技术具有以下优点(1) 由于冷媒(水)在反应管外可以三维流动(传热)，故有极好的等温效果。(2) 上管箱装填的催化剂或保护剂，可以通过设置的三个手孔全部或部分卸出单 独更换。(3) 由于反应管与壳体间不是固定连接，消除了热膨胀力，故不存在管板与壳体 焊缝拉裂的安全隐患；反应管和壳体材质无需用进口或国产双相不锈钢，节省了大量贵 重金属，降低了设备造价；反应管的长度可根据反应动力学的需要加长，从而转化率得 以提高，相同产能的设备直径减小。大型反应器运输难的问题得以缓解。(4) 本专利技术反应管在壳体内可以自由伸縮，更适宜国内中等以下规模的甲醇、合 成氨装置的"节能减排"技术改造。附图说明图l是本专利技术的结构示意图。 图2是图1中I处的局部放大图。 图3是图1中II处的局部放大图。 图4是物料自卸装置的结构示意图， 图5是图4的A部分局部放大图， 图6是图5的B向视图。 具体实施例方式如图1所示，本专利技术的自卸式浮头等温反应甲醇合成塔，主要包括低压外壳体l、 外壳体下封头2、高温气体引出管3、高压上管箱5、高压内封头7、上管板8、下管板 9、内部装有催化剂的反应管11、气体分布器12以及气体进口管13，其中高压上管箱5、 低压外壳体1和外壳体下封头2焊接为一个整体，气体进口管13穿过高压上管箱5进 入其内部，在气体进口管13端部安装气体分布器12，上管板8和下管板9分别安装在 低压外壳体1内部上下两侧，上管板8与低压外壳体1固定连接，下管板9与低压外壳 体1之间间隙配合。多根反应管11安装在上管板8和下管板9之间，在高压上管箱5 外部装有连通内部的卸料手孔6;高压内封头7安装在下管板9上，高温气体引出管3 焊接在高压内封头7底部并延伸出外壳体下封头2，高温气体引出管3与外壳体下封头 2之间采用间隙配合(图2)，两者之间可以相对移动，并以密封填料进行密封。高温气 体引出管3的伸出部分还装有膨胀节4 (图3)，在高压内封头7中安装有物料自卸装置 10，通过物料自卸装置10可以方便的更换反应管11内的催化剂，在外壳体下封头2的 底部设有进水管14。本专利技术的基本工作原理催化剂装入反应管11内，管外充满水(或液体)，未反应 的气体从进口管13进入高压上管箱5，通过气体分布器12均匀的将气体分布到催化剂表 层并进入反应管，气体在通过反应管催化剂的过程中反应放出的热量被管外水吸收，附 产的蒸汽通过蒸汽引出管15引出，反应后的气体则由高温气体引出管3引出至反应器 外。反应管与低压外壳体1之间，因热胀产生的相对位移通过"浮头"传递至高温气体 引出管，由设置的引出管波纹膨胀节4补偿；高温气体引出管的位移则由反应器外管道 补偿。这样就消除了传统管壳式反应器反应管与壳体间存在的热膨胀力。如图4-图6所示，物料自卸装置10主要包括筒节22、支撑圈23、哈呋圈24、上端封闭的筒体25、支撑锥体26，其中筒节22安装在高压内封头7底部的卸料口上方， 在筒节22与高压内封头7之间辐射状安装多个用于提高筒节22刚性的支撑锥体26。支 撑圈23安装在筒节22上端面，哈呋圈24放入支撑圈23的凹槽内，筒体25下沿插入 哈呋圈24的凹槽，在筒体25侧壁上设有多个开口及对应的开闭装置。开闭装置包括轴耳组件27、连接板28、盖板29、限位板30和撑圈31,其中轴耳 组件27设置在筒体25侧壁上并位于开口下方，盖板29通过连接板28安装在轴耳组件 27上，并与开口对应实现开闭，用于放置撑圈31的限位板30固定在盖板29外壁面上， 当撑圈31放入限位板与盖板形成的凹槽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自卸式浮头等温反应甲醇合成塔，主要包括低压外壳体（１）、外壳体下封头（２）、高温气体引出管（３）、高压上管箱（５）、高压内封头（７）、上管板（８）、下管板（９）、内部装有催化剂的反应管（１１）、气体分布器（１２）以及气体进口管（１３），其中高压上管箱（５）、低压外壳体（１）和外壳体下封头（２）焊接为一个整体，气体进口管（１３）穿过高压上管箱（５）进入其内部，在气体进口管（１３）端部安装气体分布器（１２），上管板（８）和下管板（９）分别安装在低压外壳体（１）内部上下两侧，多根反应管（１１）安装在上管板（８）和下管板（９）之间，高压内封头（７）安装在下管板（９）上，高温气体引出管（３）焊接在高压内封头（７）底部并延伸出外壳体下封头（２），其特征是：所述上管板（８）与低压外壳体（１）固定连接，下管板（９）与低压外壳体（１）之间间隙配合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金力农，刘福华，赵玉清，潘传飞，刘定行，
申请(专利权)人：南京昊安科技工程有限公司，南京昊安工业设备有限公司，
类型：发明
国别省市：84