CN101844965B - 一种用于甲醇合成反应器的换热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及到一种用于甲醇合成反应器的换热装置，包括沿反应器长度方向设置的多根换热管，换热管的两端分别连接进、出水装置；其特征在于所述换热管呈直线型；所述的进水装置呈箱体结构，包括由环形管板构成的第一表面和拱形的第二表面，所述的第一表面上设有供所述换热管的端部插设其中的出水孔，所述第二表面上设有用于连接外部循环冷却系统的进水口；所述出水装置的结构与进水装置相同。与现有技术相比较，本发明所提供的换热装置加工难度低、换热效率高，适合用于百万吨及以上规模的甲醇合成反应器的换热装置。

Description

一种用于甲醇合成反应器的换热装置
技术领域
本发明涉及到一种甲醇合成反应器的换热装置。
背景技术
甲醇用途广泛，是基础的有机化工原料和优质燃料。甲醇合成反应器的核心设备是设置在反应器壳体内的换热装置。甲醇合成是放热反应，反应释放的热量需及时移走以保证反应器内的温度控制在一定的范围之内。甲醇合成反应器内的换热装置是甲醇合成反应器的核心技术之一。如图5和图6所示，现有的立式甲醇合成反应器所使用的换热装置包括相互平行的多根换热管，这些换热管的上下两端弯折后焊接在上、下环形总管上，上、下环形总管连接反应器外部的循环冷却系统。换热管的管间填充有催化剂，换热管的中央位置设置有气体分布筒。
工艺原料气从底部中心管进入设备内的气体分布筒，经分布后沿径向流入催化剂床层中反应生成甲醇并释放出大量热量，甲醇由气体收集器收集后进入下道工序。水从下部进入下环形总管再经换热管吸收甲醇反应释放的热量后从上部环形总管流出设备外后进入汽包。
现有的甲醇合成反应器中的换热装置存在下述缺点：
1、换热管的端部需要弯制后与环形总管相连，工序繁多；并且由于环形总管是曲面结构，所以每根换热管弯曲的长度和角度都不相同，致使两环形总管间的换热管长短不一，造成热膨胀不一致，严重时会引起整个换热装置的扭曲变形，导致无法将换热装置从反应器内取出维修。
2、在曲面的环形总管上换热管管孔加工难度大、精度不易保证；不能自动化操作，必须人工逐个开孔、逐根焊接，焊接难度大、劳动强度高、焊接质量不易保证。
3、由于换热管管束多、加工偏差较大，两环形总管之间水平度相差较大，导致换热不均匀，从而造成生产状况异常，甲醇中杂质较多。
4、如果某根换热管与环形总管连接处发生了泄漏，很难检修。
5、现有的换热装置多用于20万吨/年以下规模的甲醇合成反应器中；上述缺点决定了且不适合应用在大型的甲醇反应器中，尤其是百万吨级的大型甲醇合成反应器中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术相同的现状提供一种加工难度低、适合用于百万吨及以上规模的甲醇合成反应器的换热装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该用于甲醇合成反应器的换热装置，包括沿反应器长度方向设置的多根换热管，换热管的两端分别连接进、出水装置；其特征在于所述换热管呈直线型；所述的进水装置呈箱体结构，包括由环形管板构成的第一表面和拱形的第二表面，所述的第一表面上设有供所述换热管的端部插设其中的出水孔，所述第二表面上设有用于连接外部循环冷却系统的进水口；所述出水装置的结构与进水装置相同。
所述管板的两端均具有向所述的第二表面凸出的一体结构的凸台，所述第二表面的端缘焊接在该二个凸台上。
为了检修方便，还可以在所述出水装置的第二表面上设有供检修使用的人孔。
所述的换热管通过支撑件限位在所述的反应器内。
本发明将进、出水装置设计为箱体结构，具有足够的空间，便于人员进出进行检维修工作；并且其与换热管相连接的第一表面采用环形管板制备，换热管的端部不需要弯曲即可方便地焊接到环形管板上，且有效保证了换热管的垂直度，从而大大降低了各换热管管间间距偏差，避免了死区，热效率高，催化剂床层各点处温度的均匀性好，出口甲醇的杂质含量大幅度降低。因此本发明更适合于大型甲醇反应器，解决了甲醇合成反应器大型化后，在催化剂床层中换热管分布不均匀的问题。
环形管板上换热管管孔的开孔和换热管的焊接均可使用自动化设备操作，加工难度低，精度好，换热管管间间距偏差小，每根换热管所受的轴向力较均匀，热膨胀变形均匀，不会产生扭曲变形。
凸台与第二表面之间圆滑的倒角设计使得该换热装置的耐压性能更好，而人孔的设计则更加方便了换热装置的检修。
附图说明
图1为本发明实施例装配结构的平面示意图；
图2为图1的仰视图；
图3为沿图1中A-A线的剖视图；
图4为本发明实施例中出水装置的立体示意图；
图5为沿图4中B-B线的立体剖视图；
图6为本发明背景技术中的换热装置装配结构的平面示意图；
图7为图6中C部分的局部放大图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1至图4所示，该用于甲醇合成反应器的换热装置包括：
进水装置，呈箱体结构，包括由环形管板构成的第一表面11和拱形的第二表面13；其中环形管板11的内周缘和外周缘上均具有一体成型的凸台12，凸台12与环形管板11的内表面呈圆滑倒角设计，以增加其承压能力；环形管板上二个凸台12以内的位置对应设有多个管孔14。第二表面13呈拱形，第二表面13的二个周缘焊接在对应的二个凸台12上；第二表面13上设有与外部循环冷却系统相连接的进水口15，为了检修方便，第二表面13上还设有人孔16。
多根换热管3，呈直线型垂直设置，换热管3的下端插入环形管板11上的管孔14内，两者通过焊接固定在一起。
出水装置，与进水装置的结构基本相同，亦呈箱体结构，包括由环形管板构成的第一表面21和拱形的第二表面23；其中环形管板21的内周缘和外周缘上均具有一体成型的凸台22，凸台22与环形管板21的内表面呈圆滑倒角设计，以增加其承压能力；环形管板上二个凸台22以内的位置对应设有多个管孔24。第二表面23呈拱形，第二表面23的二个周缘焊接在对应的二个凸台22上；第二表面23上设有与外部循环冷却系统相连接的出水口25，为了检修方便，第二表面23上还设有人孔26。
支撑件4，有多个，垂直于换热管3设置，用于支撑固定换热管3。支撑件4的结构与现有技术相同。

Claims (4)

1.一种用于甲醇合成反应器的换热装置，包括沿反应器长度方向设置的多根换热管，换热管的两端分别连接进、出水装置；其特征在于所述换热管呈直线型；所述的进水装置呈箱体结构，包括由环形管板构成的第一表面和拱形的第二表面，所述的第一表面上设有供所述换热管的端部插设其中的出水孔，所述第二表面上设有用于连接外部循环冷却系统的进水口；所述出水装置的结构与进水装置相同；所述的换热管通过支撑件限位在所述的反应器内。
2.根据权利要求1所述的用于甲醇合成反应器的换热装置，其特征在于所述管板的两端均具有向所述的第二表面凸出的一体结构的凸台，所述第二表面的端缘焊接在该二个凸台上。
3.根据权利要求2所述的用于甲醇合成反应器的换热装置，其特征在于所述凸台与所述第二表面的内表面呈圆滑倒角连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的用于甲醇合成反应器的换热装置，其特征在于所述出水装置的第二表面上设有供检修使用的人孔。
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