CN201309898Y - 一种浮头式等温反应甲醇合成塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种浮头式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。

Description

一种浮头式等温反应甲醇合成塔

技术领域：

本实用新型属机械领域，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。

背景技术：

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。

实用新型内容：

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种高效低成本的浮头式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。

本实用新型所述的一种浮头式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。

本实用新型具有以下优点：

(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)本实用新型反应管在壳体内可以自由伸缩，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1是本实用新型的结构示意图。

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。

具体实施方式：

如图1所示，本实用新型的浮头式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，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。

本实用新型的基本工作原理：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。

本实用新型提供了浮头式等温反应甲醇合成塔思路，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变化，这些改进和变化也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1、一种浮头式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。

2、根据权利要求1所述的浮头式等温反应甲醇合成塔，其特征是：高温气体引出管(3)与外壳体下封头(2)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。

3、根据权利要求1或2所述的浮头式等温反应甲醇合成塔，其特征是：高温气体引出管(3)的伸出部分装有膨胀节(4)。

4、根据权利要求1或2所述的浮头式等温反应甲醇合成塔，其特征是：在高压上管箱(5)外部装有连通内部的卸料手孔(6)。

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