CN207012950U - 甲醇合成塔及甲醇合成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种甲醇合成塔及甲醇合成装置，其中，甲醇合成塔，甲醇合成塔包括：合成塔本体；气体分布器，气体分布器穿设在合成塔本体内；内取热器结构，内取热器结构穿设在合成塔本体内；内取热器结构包括：换热管束和与换热管束相连接的管板，换热管束呈螺旋形缠绕在合成塔本体内。本实用新型的技术方案有效地解决了现有技术中的甲醇合成塔内的内取热器的换热面积偏小、防止反应床层局部超温、易于结蜡的问题。

Description

甲醇合成塔及甲醇合成装置

技术领域

本实用新型涉及甲醇合成设备的技术领域，具体而言，涉及一种甲醇合成塔及甲醇合成塔。

背景技术

甲醇合成系统采用的是串并联的流程方式。来自上游净化装置的合格新鲜气经过蒸汽透平驱动的联合式压缩机的合成段升压后进入净化槽。经净化催化剂深度脱硫后，气体分为两股，从两台设备底部管口进入甲醇合成塔。经气体分布器分布的气体进入各自合成塔的列管式换热管间与催化剂进行甲醇合成反应，反应热被管内的水吸收副产中压蒸汽。反应后的气体被甲醇合成塔气体收集器收集，出塔气经过各塔的中间换热器后依次经过空冷器、水冷器后，在分离器内将粗甲醇分离。

在实际运行过程中，甲醇合成塔催化剂上部床层局部热点易出现超温现象，两台甲醇合成塔最高时可达303℃，合成系统曾出现过因床层超温而导致联锁停车。由于甲醇合成塔反应温度高，副反应增多，而壳体和内件采用铬钼钢和碳钢，反应产物中结蜡现象比较严重。经过分析论证，得出甲醇合成塔换热面积设置偏小，未能及时移走反应热，导致反应床层局部超温，造成副反应增多，易于结蜡。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种甲醇合成塔及甲醇合成装置，以解决现有技术中的甲醇合成塔内的内取热器结构的换热面积偏小、防止反应床层局部超温、易于结蜡的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种甲醇合成塔，甲醇合成塔包括：合成塔本体；气体分布器，气体分布器穿设在合成塔本体内；内取热器结构，内取热器结构穿设在合成塔本体内；内取热器结构包括：换热管束和与换热管束相连接的管板，换热管束呈螺旋形缠绕在合成塔本体内。

进一步地，换热管束包括多根换热管，各根换热管在合成塔本体内呈螺旋结构。

进一步地，各根换热管的长度相同。

进一步地，换热管束由不锈钢材料制成。

进一步地，甲醇合成塔还包括下管箱和上管箱；下管箱包括：依次焊接的下管箱法兰、下管箱筒节、下管箱封头和冷却水进口管口，下管箱法兰和管板通过紧固件相连接；上管箱包括：依次焊接的上管箱法兰、上管箱筒节、上管箱封头和水/蒸汽出口管口，上管箱法兰和管板通过紧固件相连接。

进一步地，甲醇合成塔还包括气体收集器，气体收集器设置在合成塔本体内且位于换热管束的周向外侧。

进一步地，气体收集器的周向侧壁上设置有多个出气孔，各出气孔将气体收集器的外部和气体收集器的内部相连通。

进一步地，甲醇合成塔还包括触媒框，触媒框罩设在气体分布器的周向外侧，气体收集器和触媒框之间的容纳空间和合成塔本体的下封头相连通以使催化剂可从下封头卸出，下封头内填装磁球用于支撑催化剂，催化剂填充在下封头和上封头之间。

进一步地，气体分布器和合成塔本体同轴设置，气体分布器包括固定段和反应段，固定段设置在反应段的下端，反应段上设置有多个通孔。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种甲醇合成装置，包括甲醇合成塔，甲醇合成塔为上述的甲醇合成塔。

应用本实用新型的技术方案，气体在经过甲醇合成塔时，气体从气体分布器的入口进入然后通过气体分布器进入合成塔本体，从气体分布器出来的气体经过带有内取热器结构和催化剂的腔体，气体在腔体内反应，气体反应时会放出一定量的热量，由于内取热管束在合成塔本体内呈弯曲设置，这样大大地增加了内取热器结构的换热面积进而使得合成塔内的温度更加合适。本实用新型的技术方案有效地解决了现有技术中的甲醇合成塔内的内取热器结构的换热面积偏小、防止反应床层局部超温、易于结蜡的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的甲醇合成塔的实施例的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、合成塔本体；20、气体分布器；30、内取热器结构；31、换热管束；32、管板；40、下管箱；41、下管箱法兰；42、下管箱筒节；43、下管箱封头；44、冷却水进口管口；50、上管箱；51、上管箱法兰；52、上管箱筒节；53、上管箱封头；54、水/蒸汽出口管口；60、气体收集器；70、触媒框。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

现在，将参照附图更详细地描述根据本实用新型的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本实用新型的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

如图1所示，本实施例的甲醇合成塔包括：合成塔本体10、气体分布器20和内取热器结构30。气体分布器20穿设在合成塔本体10内。内取热器结构30穿设在合成塔本体10内。内取热器结构30包括：换热管束31和与换热管束31相连接的管板32，换热管束31呈螺旋形缠绕在合成塔本体10内。

应用本实施例的技术方案，气体在经过甲醇合成塔时，气体从气体分布器的入口进入然后通过气体分布器进入合成塔本体，从气体分布器出来的气体经过带有内取热器结构30和催化剂的腔体，气体在腔体内反应，气体反应时会放出一定量的热量，由于换热管束在合成塔本体内呈弯曲设置，这样大大地增加了内取热器结构的换热面积进而使得合成塔内的温度更加合适。本实施例的技术方案有效地解决了现有技术中的甲醇合成塔内的内取热器结构的换热面积偏小、防止反应床层局部超温、易于结蜡的问题。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，内换热管束31包括多根换热管，各根换热管在合成塔本体10内呈螺旋结构。各根换热管在合成塔本体10内呈螺旋结构，使得换热管束31在保证换热面积较大的同时，各根换热管的加工、设置比较容易。当然，作为本领域技术人员知道，为了考虑到易于绕制、检维修以及换热管的疏堵等问题，螺旋结构的弯曲不宜过小。管板32均匀钻满管孔，用以穿入两端绕管换热管束，采用焊接或胀焊连接换热管，并固定管板32在合成塔本体10两端封头上，与连接处封头法线垂直。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，各根换热管的长度相同。各根换热管的长度相同的结构使得，介质在通过各根换热管的时候受到的阻力相差不多，这样介质能够通过各根换热管。当然，作为本领域技术人员知道，还可以将内部换热管螺距要小一些，边侧的换热管螺距要大一些，这样更能够保证换热管束31的各根换热管的阻力趋于相同。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，换热管束31由不锈钢材料制成。上述材料的换热管束31不易生锈。当然，作为本领域技术人员知道，合成塔本体10、气体分布器20和内取热器结构30均设置为不锈钢的结构也是可以的，这样能够保证介质的纯度，减少除锈时间和成本，以确保生产产品的纯度，防止副反应的发生，延长甲醇合成塔的使用周期。具体地，内取热器结构30的壳体材料改为不锈钢复合钢板，基层钢板为铬钼钢板，ASME材料SA387Gr.22Cl.2或国内材料12Cr2Mo1R，复合层为不锈钢材料S30408，换热管为不锈钢材料S30408，内件材料，如气体分布器、触媒框、气体收集器等采用材料S30408。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，甲醇合成塔还包括下管箱40和上管箱50；下管箱40包括：依次焊接的下管箱法兰41、下管箱筒节42、下管箱封头43和冷却水进口管口44，下管箱法兰41和管板32通过紧固件相连接；上管箱50包括：依次焊接的上管箱法兰51、上管箱筒节52、上管箱封头53和水/蒸汽出口管口54，上管箱法兰51和管板32通过紧固件相连接。上述结构保证了换热管束易于制造，在检维修的时候比较方便。具体地，换热管束的端部在使用的过程中若出现结垢、泄漏等问题，上述结构的设置大大地方便了换热管束的端部的检维修。本实施例中管板32包括上管板和下管板，下管箱法兰41和下管板相连接，上管箱法兰51和上管板相连接。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，甲醇合成塔还包括气体收集器60，气体收集器60设置在合成塔本体10内且位于换热管束31的周向外侧。上述结构使得介质被收集的更加彻底，这样大大地提高了介质的利用率。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，气体收集器60的周向侧壁上设置有多个出气孔，各出气孔将气体收集器的外部和气体收集器的内部相连通。上述结构的设置比较容易加工，加工成本较低。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，甲醇合成塔还包括触媒框70，触媒框70罩设在气体分布器20的周向外侧，气体收集器60和触媒框70之间的容纳空间和合成塔本体10的下封头相连通以使催化剂可从下封头卸出，下封头内填装磁球，催化剂填充在下封头和上封头之间。磁球的填装大大地节省了催化剂的用量，这样大大地节省了成本。气体收集器60和触媒框70之间的容纳空间和合成塔本体10的下封头相连通的结构可以使得催化剂从下封头卸出比较方便。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，气体分布器20和合成塔本体10同轴设置，气体分布器20包括固定段和反应段，固定段设置在反应段的两端，反应段上设置有多个通孔。气体分布器20和合成塔本体10同轴设置的结构使得气体分布器20出来的介质至合成塔本体10的距离均等，这样压力、温度等工况比较均匀，容易控制。反应段上设置多个通孔的结构加工成本比较低。通孔为三角形排布的小孔。

本申请还提供了一种甲醇合成装置包括甲醇合成塔。甲醇合成塔为上述的甲醇合成塔。本申请的甲醇合成装置具有换热面积大、反应产生的产品纯度较高的优点。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种甲醇合成塔，所述甲醇合成塔包括：

合成塔本体(10)；

气体分布器(20)，所述气体分布器(20)穿设在所述合成塔本体(10)内；

内取热器结构(30)，所述内取热器结构(30)穿设在所述合成塔本体(10)内；

其特征在于，所述内取热器结构(30)包括：

换热管束(31)和与所述换热管束(31)相连接的管板(32)，所述换热管束(31)呈螺旋形缠绕在所述合成塔本体(10)内。

2.根据权利要求1所述的甲醇合成塔，其特征在于，所述换热管束(31)包括多根换热管，各根所述换热管在所述合成塔本体(10)内呈螺旋结构。

3.根据权利要求2所述的甲醇合成塔，其特征在于，各根所述换热管的长度相同。

4.根据权利要求1所述的甲醇合成塔，其特征在于，所述换热管束(31)由不锈钢材料制成。

5.根据权利要求1所述的甲醇合成塔，其特征在于，所述甲醇合成塔还包括下管箱(40)和上管箱(50)；所述下管箱(40)包括：

依次焊接的下管箱法兰(41)、下管箱筒节(42)、下管箱封头(43)和冷却水进口管口(44)，所述下管箱法兰(41)和所述管板(32)通过紧固件相连接；

所述上管箱(50)包括：

依次焊接的上管箱法兰(51)、上管箱筒节(52)、上管箱封头(53)和水/蒸汽出口管口(54)，所述上管箱法兰(51)和所述管板(32)通过紧固件相连接。

6.根据权利要求1所述的甲醇合成塔，其特征在于，所述甲醇合成塔还包括气体收集器(60)，所述气体收集器(60)设置在所述合成塔本体(10)内且位于所述换热管束(31)的周向外侧。

7.根据权利要求6所述的甲醇合成塔，其特征在于，所述气体收集器(60)的周向侧壁上设置有多个出气孔，各所述出气孔将所述气体收集器的外部和所述气体收集器的内部相连通。

8.根据权利要求6所述的甲醇合成塔，其特征在于，所述甲醇合成塔还包括触媒框(70)，所述触媒框(70)罩设在所述气体分布器(20)的周向外侧，所述气体收集器(60)和所述触媒框(70)之间的容纳空间和所述合成塔本体(10)的下封头相连通以使催化剂可从所述下封头卸出，所述下封头内填装磁球用于支撑催化剂，所述催化剂填充在所述下封头和上封头之间。

9.根据权利要求1所述的甲醇合成塔，其特征在于，所述气体分布器(20)和所述合成塔本体(10)同轴设置，所述气体分布器(20)包括固定段和反应段，所述固定段设置在所述反应段的下端，所述反应段上设置有多个通孔。

10.一种甲醇合成装置，包括甲醇合成塔，其特征在于，所述甲醇合成塔为权利要求1至9中任一项所述的甲醇合成塔。