外冷式合成塔制造技术

本实用新型专利技术公开了一种外冷式合成塔，包括壳体、上管板、下管板、反应管、浮头和托管，其中上管板密闭封装在所述壳体上部，该上管板上具有插孔；至少一根反应管，每根反应管的一端与所述上管板上的一个插孔密闭连接，反应管与所述上管板密闭的壳体上部相导通，并且每根反应管内填充有催化剂；下管板上具有插孔，每一个插孔与一根反应管的一端密闭连接；浮头容置于所述壳体内部，该浮头的一端开口与所述下管板外缘密闭连接；托管，与所述浮头连接并导通；该壳体内部，反应管、浮头和托管外侧容置有饱和水。本实用新型专利技术外冷式合成塔通过将管束浸在饱和水中，使得可以方便有效地调节催化剂床层温度均匀，且能够副产蒸汽，合理利用反应热能。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及固定床催化反应器领域，特别涉及一种用于曱醇/费托合 成反应的外冷式合成塔。
技术介绍
合成塔是煤、石油与化学工业中最常见的一种反应压力容器，尤其在合 成氨和曱醇，或者一氧化碳变换等工业过程中应用更为广泛。无论是国内还 是国外，在石油与化学工业中所使用的合成塔的结构型式种类繁多、各不相 同。按气体在催化剂床层中流动的形式分类，可分为轴向流动合成塔和径向 流动合成塔两种类型。按换热形式分类，可分为冷激式、内冷式和外冷式三种类型。但是，无论是哪种形式的合成塔，都各有其优点和不足之处。例如 英国ICI公司的多段冷激式合成塔，其优点是结构较为简单，制造比较方便， 单台合成塔的生产能力较大，有利于生产规模大型化的工业装置。但是其显 著的缺点是反应温度不均匀，操作难度大，气体"返混"现象较为严重，因 此，转化率较低，特别是能量利用很不合理，不能副产蒸汽。又例如内冷 式合成塔，早在上世纪五、六十年代，在合成氨工业装置中就已广泛应用的 单管逆流，单管并流，双套管并流以及三套管并流等就属于内冷式合成塔。 这类合成塔的优点就是利用自身的反应热对原料气进行预热。其缺点是催化 剂床层温度不均，且不能副产蒸汽，这种结构型式的合成塔多用于中、小型 生产规模的工厂，很难实现单系列大型化。综上所述，现有合成塔主要存在 以下几种缺陷1、催化剂床层温度不均匀，催化剂床层有些地方温度过高，有些地方温 度又很低，这样会造成催化剂的寿命降低；2、 能量利用很不合理，不能副产蒸汽，造成催化反应产生的热量不能有效充分地加以利用；3、 单塔生产能力低，很难适应单系列大型化生产的要求；4、 操作适应性差。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种外冷式合成塔，有效解决现有技术中催化 剂床层温度不均匀、不能副产蒸汽等技术缺陷。为实现上述目的，本技术提供了一种外冷式合成塔，包括 壳体；上管板，密闭封装在所述壳体上部，该上管板上具有插孔；至少 一根反应管，每根反应管的 一端与所述上管板上的 一个插孔密闭连接，反应管与所述上管板密闭的壳体上部相导通，并且每根反应管内填充有催化剂；下管板，该下管板上具有插孔，每一个插孔与一根反应管的另一端密闭 连接；浮头，容置于所述壳体内部，该浮头的一端开口与所述下管板外缘密闭 连接；托管，与所述浮头连接并导通，该托管下端与所述壳体相密闭封接； 该壳体内部，反应管、浮头和托管外侧容置有饱和水。 所述壳体的顶端具有用于导入反应物的第一入口。所述壳体的下端具有 用于导入饱和水的第二入口。所述壳体的顶端具有用于导入催化剂的第三入 口。所述上管板之下的壳体具有用于导出饱和水和/或水蒸气的第一出口。所 述托管和浮头的连接部具有用于支承催化剂和使合成气顺利流出的覺球。所 述壳体下部具有用于补偿所述壳体和浮头之间膨胀差以及密封饱和水的波形 补偿器。所述上管板和壳体上部的封装为焊接或法兰连接。所述托管和壳体的密闭封接为焊接或法兰连接。所述反应管的直径为25~60毫米，所述反应 管的长度为6000 ~ 13000毫米。本技术外冷式合成塔通过将反应管浸在饱和水中，使得可以方便有 效地带走反应热，调节催化剂床层的温度，还可延长催化剂寿命，且能够副 产蒸汽，合理利用反应热能，单塔产量高，能实现单系列大型化，此外还具 有操作适应性强的优点。附图说明图1为本技术外冷式合成塔第一实施例的结构示意图； 图2为本技术外冷式合成塔第二实施例的结构示意图； 图3为本技术外冷式合成塔第三实施例的结构示意图。 附图标记说明2-上管板； 3-反应管； 5-浮头； 6-托管；8—第一入口； 9-第二入口； ll-第一出口； 12-瓷球； 14-支承管。l —壳体； 4 -下管板； 7-出口管； 10-第三入口； 13-波形补偿器;具体实施方式下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。 图1为本技术外冷式合成塔第一实施例的结构示意图，如图1所示， 本技术外冷式合成塔包括壳体1、上管板2、反应管3、下管板4、浮头 5、托管6和出口管7，其中，上管板2与壳体1的上部密闭封装，且上管板 2上具有至少一个插孔；在壳体1内还具有至少一根反应管3,每根反应管3 内填充有催化剂，每根反应管3的一端都与上管板2上的一个插孔密闭连接， 且反应管3的上部端口与上管板2所密闭的壳体1的上部是相导通的；下管板4位于壳体1的下部，其上也具有至少一个插孔，每一个插孔都与一根反 应管3的一端密闭连接；在下管板4的下端具有浮头5，浮头5容置于壳体1 内部，该浮头5的上端开口与下管板4的外缘密闭连接；浮头5的下部连接 托管6且与托管6是相导通的，该托管6的下端与壳体1相密闭封接，且在 托管6内有一根用于支托瓷球和催化剂的支承管14。此外，在壳体l内部的 反应管3、浮头5和托管6外侧都容置有饱和水。本技术外冷式合成塔工作时，来自入塔气预热器的原料气从合成塔 顶部的原料气入口进入该合成塔内的反应管3中，自上而下轴向流过反应管 3中的催化剂床层，发生催化放热反应，反应热被反应管3外的饱和水迅速 而均匀地带走，这样可使得反应管3内的催化剂床层的温度比较均匀，催化 剂不会产生过热而失效，使用寿命可以延长。反应后的气体可以通过壳体1 下部的出口管7流出进入下一个设备。本技术外冷式合成塔通过将反应管浸在饱和水中，使得可以方便有 效地带走反应热，调节催化剂床层的温度，还可以延长催化剂寿命，且能够 副产蒸汽，合理利用反应热能。如图1所示，本技术外冷式合成塔包括壳体1、上管板2、反应管3、 下管板4、浮头5、托管6和出口管7，其中反应管3的直径为4)25 ~小60毫 米，长度为6000 ~ 13000毫米，此外，还可以包括第一入口 8、第二入口 9、 第三入口 10、第一出口 11、瓷球12和波形补偿器13以及支承管14。用于 导入反应物的第一入口 8设置于壳体1的顶端，壳体1的顶端还设置有用于 装填催化剂的第二入口 9，壳体1的下端设置有用于导入饱和水的第三入口 10;上管板2下方的壳体1上设置用于导出水蒸气的第一出口 11,托管6和 浮头5的连接部具有用于支承催化剂和利于合成气顺利流出的瓷球12,并且 托管6内有一根用以支承资球12和催化剂的支承管14,在壳体1的下部还 设置有波形补偿器13,波形补偿器13用于补偿壳体1和反应管3之间由于 温差所引起的膨胀差，而且还能够对壳体l内的饱和水起到密封作用。本技术外冷式合成塔的工作过程是这样的如图1所示，以生产曱 醇为例，反应前，可以从壳体1顶端的第一入口 8导入反应物，从壳体1顶 端的第二入口 9导入催化剂，从壳体l下端的第三入口 IO导入饱和水，然后 来自入塔气预热器的原料气温度约20(TC左右，压力为5. 0-6. OMPa,从合成 塔顶部的第一入口 8进入反应管3内的催化剂床层，自上而下轴向流过该催 化剂床层，发生催化放热反应。反应管3全部浸没在饱和水中，这样可以使 得反应管3内的催化反应热能迅速而均匀地被反应管3外的饱和水带走，同 时饱和水被加热，产生的水蒸气从第一出口 ll导出，汽水混合物从去汽包进 行汽水分离就可以得到中压蒸汽，此中压蒸汽的温度参数为比如当压力为 1.8MP本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外冷式合成塔，其特征在于包括：　壳体；　上管板，密闭封装在所述壳体上部，该上管板上具有插孔；　至少一根反应管，每根反应管的一端与所述上管板上的一个插孔密闭连接，反应管与所述上管板密闭的壳体上部相导通，并且每根反应管内填 充有催化剂；　下管板，该下管板上具有插孔，每一个插孔与一根反应管的另一端密闭连接；　浮头，容置于所述壳体内部，该浮头的一端开口与所述下管板外缘密闭连接；　托管，与所述浮头连接并导通，该托管下端与所述壳体相密闭封接；　 该壳体内部，反应管、浮头和托管外侧容置有饱和水。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘武烈，庞彪，万蓉，杨泳涛，王志坚，庞婷，
申请(专利权)人：庞玉学，
类型：实用新型
国别省市：90[中国|成都]