带有新型气体分布器的等温型低压合成塔制造技术

一种带有新型气体分布器的等温型低压合成塔，包括外筒、内件，该外筒包括上封头、筒体、下封头，该内件包括隔板、冷管胆、支承圈，所述的上封头设有进气管，所述的下封头设有出气管；所述的冷管胆的引气管用填料函密封在隔板上，该冷管胆外可装催化剂，该冷胆管为多重环管的单管折流式，位于支承圈上，该支承圈与外筒筒壁固接，所述的外筒还包括新型气体分布器、所述的气体分布器位于上封头内，所述的气体分布器与进气管连接。本实用新型专利技术提供一种进气流体均匀分布、合成效率高的带有新型气体分布器的等温型低压合成塔。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于冷管型气-固相反应器，特别适合低压甲醇合成，也可用于氨、二甲醚的合成反应。
技术介绍
低压甲醇合成，由于合成压力低，综合能耗较低，因此，大规模生产甲醇国内外普遍采用低压合成，合成压力为5～10MPa。采用铜基催化剂，反应温度200～280℃，空速6000～10000h-1。甲醇合成反应放热量大，而甲醇催化剂耐热性差，活性温度范围较窄。低压下合成甲醇转化率又较高压下低。催化剂装量大。因此，低压甲醇合成塔不仅要求催化剂床层温差小，转化率高，催化剂寿命长，操作方便，而且为提高设备生产强度尽可能提高催化剂装填系数。目前，低压甲醇塔主要有英国ICI绝热型冷激式和德国Lurgi管壳式低压甲醇合成塔，国内应用的以后者为主。ICI冷激式甲醇塔采用四段绝热床层，层间采取三次冷激。这种型式的甲醇塔虽然结构简单，生产能力较大，但是床层轴向温差大，而且为降温加入冷激气，使出口气浓度下降，从而降低了合成效率，空时得率较低，催化剂寿命也短。Lurgi管壳式甲醇塔采取列管式结构，管程装填催化剂，壳程用沸腾水移热。结构见图1。在受压外筒(1.1)中焊有上、下管板(1.3)、(1.4)，列管(1.2)上、下端分别固定在管板上。管内装填催化剂，管外即壳程下部进水，反应热被管外沸腾水移热，产生的蒸汽从上部引出。该型式催化剂床层温差较小，操作比较平稳，转化率也较高，还能副产中压蒸汽。但由于壳程占据很大空间，催化剂装填系数小(仅～35％)，设备投资大，同时为解决热膨胀应力问题必须采用二种不同膨胀系数的特殊不锈钢材质，且管材需进口，设备造价高。近年来，杭州林达公司开发的U形管均温型低压甲醇塔，结构见图2(专利号00208802.9)。该塔已取得初步成效。均温型甲醇塔在外筒(2.2)内上部焊有隔板(2.1)，采用U形冷管胆(2.3)，其上端进气管用填料密封在隔板(2.1)上，下部支撑在支承架(2.4)上。冷管外装填催化剂，床层的反应热由冷管内气体移走。尽管均温型甲醇塔比ICI冷激塔取得了较明显的效果，但仍存在床层温度分布不够理想，尤其是进气流体分布不均的问题。均温型塔的专利中塔进气未设气体分布器，这会影响到流体的均匀分布，尤其是随着生产装置日趋大型化，放大效应更为严重，这个问题更为显得突出。虽然在后来的生产中均温型塔加设了如图3所示的气体分布器，其中三块开孔的平面挡板(3.2)和不开孔的底部挡板(3.3)，由若干筋板(3.1)焊接固定在塔进口管下，但此种结构布气显然也是不够合理的。另外，在均温型甲醇合成塔中无催化剂自卸装置。
技术实现思路
为了克服已有技术中的甲醇合成塔进气流体分布不均、合成效率较低的不足，本技术提供一种进气流体均匀分布、合成效率高的带有新型气体分布器的等温型低压合成塔。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种带有新型气体分布器的等温型低压合成塔，包括外筒、内件，该外筒包括上封头、筒体、下封头，该内件包括隔板、冷管胆、支承圈，所述的上封头设有进气管，所述的下封头设有出气管；所述的冷管胆设有引气管，所述的引气管用填料函密封在隔板上，通常推荐采用膨胀石墨填料圈密封，该冷管胆外可装催化剂，该冷胆管位于支承圈上，该支承圈与外筒筒壁固接，所述的外筒还包括气体分布器，所述的气体分布器位于上封头内，所述的气体分布器与进气管连接，所述的隔板与筒体、上封头之间可拆卸地连接。进一步，所述的隔板与筒体、上封头之间采用榫槽式法兰连接，不锈钢缠绕垫片螺栓紧固密封。进一步，所述的气体分布器包括不少于两块多孔板，所述的各个多孔板上下串接。再进一步，所述的气体分布器的多孔板为球形，上部的球形多孔板的面积大于相邻下部球形多孔板的面积。更进一步，所述的冷管胆为单管折流式等温型冷管胆，还包括上环管、并流冷管、逆流冷管、下环管，所述的上环管与引气管连通，所述的下环管位于支承圈上，所述的引气管、上环管、并流冷管、下环管、逆流冷管依次形成气流通道。所述的下封头还设有卸料管，下封头内装有氧化铝球，与冷管胆内的催化剂成连续相。所述的逆流冷管的数量少于并流冷管，其占总数的34～47％，冷管比传热面积20～46m2/m3。冷管胆采用上、下、内、外多重环管结构，环管数≥6。气体分布器由三块球形多孔板组成，上挡板、中挡板中间开有大进气孔，其余布满小孔，开孔率为10～22％；下挡板开有小孔，开孔率比上挡板小，挡板周边夹角为60°＜α＜120°。所述的下封头内设有圆筒形多孔挡板，该多孔挡板位于出气管的上方。本技术的有益效果主要表现在(1)、具有流体均匀分布以减少气体的返混与死角，以充分利用反应器的空间；(2)、床层温差小，基本无平面温差，轴向温差较小，温度分布理想，容积利用系数及生产强度较高；(3)、冷管能自由伸缩，结构简单可靠；(4)、操作稳定，易于调节，触媒寿命长，冷管胆又可单独吊出，催化剂能自卸，装卸非常方便；(5)、与管壳型低压甲醇塔相比，冷管比传热面小，又不需特殊的不锈钢冷管，筒体的材质要求也相应降低，投资将近节省一半。附图说明图1是
技术介绍
中的Lurgi管壳式甲醇塔示意图。图2是
技术介绍
中的U形管均温型低压甲醇塔示意图。图3是
技术介绍
中的U形管均温型低压甲醇塔的气体分布器示意图。图4是本技术的带有新型气体分布器的等温型低压合成塔示意图。图5是本技术的气体分布器结构图。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步描述。参照图4、图5，本技术合成塔由外筒和内件二大部件组成，外筒包含气体分布器(1)、上封头(2)、筒体(6)、下封头(13)；内件包含隔板(4)、冷管胆(7)、支承圈(12)，其中冷管胆(7)由引气管(3)、上环管(5)、并流冷管(8)、逆流冷管(9)、下环管(11)组焊而成，通过支承圈(12)支撑在外筒壁上，冷管外装填催化剂(10)。上封头(2)顶部焊有进气管a，下封头(13)底部焊有出气管b，在其上方焊有挡板(14)，在下封头挡板外围还焊接卸料管c。上封头(2)与隔板(4)、筒体(6)与隔板(4)间通过榫槽式法兰连接，采用不锈钢缠绕垫片螺栓紧固密封，下封头(13)与筒体(6)间焊接。引气管(3)与隔板(4)间采取膨胀石墨圈填料函密封。气体分布器(1)包括三块球形多孔板，所述的各个球形多孔板上下串接，上部的球形多孔板的面积大于相邻下部球形多孔板的面积，上挡板(15)、中挡板(16)中间开有大进气孔，其余布满小孔，开孔率为10～22％，下挡板(17)不开大孔，小孔开孔率比上者略小。在装填催化剂前先打开外筒顶盖即上封头(2)，取出隔板(4)。再在冷管胆(7)下方填满氧化铝球，然后装填催化剂(10)至近逆流冷管(9)口，盖上隔板(4)，在其填料函处安装填料。最后吊装上封头(2)，安装密封填料，用螺栓紧固。更换催化剂，只要打开卸料口c，催化剂即随氧化铝球同时卸出。正常生产时，经预热至一定温度后的原料气从进气口a入塔，气体通过引气管(3)、上环管(5)，经并流冷管(8)预热至下环管(11)混合后分布到逆流冷管(9)进一步预热，气体上升到催化剂层(10)反应，自上而下流动，边反应边移热，直至冷管胆(7)底部出床层，通过氧化铝球从出气口b出塔。床层温度控制在～240℃。本技术采用单管折流式的等温型冷管胆结构，且逆流冷管少于并流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有新型气体分布器的等温型低压合成塔，包括外筒、内件，该外筒包括上封头、筒体、下封头，该内件包括隔板、冷管胆、支承圈，所述的上封头设有进气管，所述的下封头设有出气管；所述的隔板上密封分布有冷管胆的引气管，所述冷管胆外可装催化剂，该冷胆管位于支承圈上，该支承圈与外筒筒壁固接，其特征在于：所述的外筒还包括气体分布器、所述的气体分布器位于上封头内，所述的气体分布器与进气管连接，所述的隔板与筒体、上封头之间可拆卸地连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈运根，刘华彦，董谊仁，谈志人，周友明，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]