CN209406289U - 一种气冷甲醇合成塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种气冷甲醇合成塔，包括封闭的壳体，其特征在于所述壳体内设有三块隔板将所述壳体的内腔分隔为相互独立的四个区；所述第一区内设有相互独立的第一通道和第二通道；所述第三区内间隔设有多根气管；第一混合气输送管道从底部进入所述壳体内并通过所述第二空腔连通各所述气管；第二混合气输送管道的两端口穿过所述壳体的侧壁分别连通所述第一空腔和所述第一通道的入口，所述第一通道的出口通过第三混合气输送管道连接界外；所述第二通道的两端口分别连通所述第二区和第一反应气输送管道；所述第四区通过第二反应气输送管道连接界外。

Description

一种气冷甲醇合成塔

技术领域

本实用新型涉及到化工设备，尤其涉及一种气冷甲醇合成塔。

背景技术

甲醇是一种重要的化工基础产品和有机化工原料，甲醇合成是一个体积缩小的可逆的放热反应过程。对于铜基甲醇合成催化剂来说，反应温度需要维持在220℃～280℃之间，如果温度过低则催化剂没有活性无法反应，温度过高则影响催化剂的寿命和产品品质。因此，合成气在进入甲醇合成反应器之前需要预热到催化剂的起活反应温度，经过甲醇合成反应后的反应气需要及时移出反应热，为再次进入甲醇合成反应器创造适宜的温度条件。

公告号为CN206986062U的中国专利申请公开了《一种甲醇合成的装置》，该甲醇合成装置的第一气气换热器、第二气气换热器和第二反应器均独立设置，设备之间通过管道进行连接，反应器和换热器需要布置在不同的结构基础或框架上，增加了该单元的占地和土建结构投资；同时用于连接设备的管道均是高温高压管道，在将设备实现连接的同时管道需要具有适当的柔性，以满足热膨胀的要求，否则管道运行时热胀冷缩产生的推力会损坏设备管口，为了满足管道的刚度和柔性双重要求，实际需要的管道长度远远超过两台设备管口之间的直线距离，管道长度的增加，导致工程投资和热量损失双双增大。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种气冷甲醇合成塔，在实现甲醇合成前的原料混合气的升温及反应后的反应气降温要求下，有效降低装置占地面积和土建投资，大幅减少管道长度和热量损耗，从而满足甲醇合成装置的大型化和节能化发展要求。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：该气冷甲醇合成塔，包括封闭的壳体，其特征在于所述壳体内自所述壳体的一端向所述壳体的另一端依次间隔设有第一隔板、第二隔板和第三隔板；各隔板将所述壳体的内腔依次分隔为相互独立的第一区、第二区、第三区和第四区；

所述第一区内设有相互独立的第一通道和第二通道；

所述第三区内间隔设有多根气管；

所述第二隔板内具有第一空腔，各所述气管的出口均连通所述第一空腔；所述第二隔板上还间隔设有多个连通所述第二区和所述第三区且独立于所述第一空腔的第一通孔；

所述第三隔板内设有第二空腔，各所述气管的入口均连接所述第二空腔；所述第三隔板上还间隔设有多个连通所述第三区和所述第四区且独立于所述第二空腔的第二通孔；

第一混合气输送管道从底部进入所述壳体内并通过所述第二空腔连通各所述气管；第二混合气输送管道的两端口穿过所述壳体的侧壁分别连通所述第一空腔和所述第一通道的入口，所述第一通道的出口通过第三混合气输送管道连接界外；所述第二通道的两端口分别连通所述第二区和第一反应气输送管道；

所述第四区通过第二反应气输送管道连接界外。

优选所述壳体为立式结构，所述第一隔板、第二隔板和第三隔板自上至下依次设置。该结构占地面积更小，从而减小基础投资。

为使两根混合气输送管道的支撑更稳固，可以在所述第一混合气输送管道和所述第二混合气输送管道之间连接有支撑件。

支撑件的结构可以有多种，优选所述支撑件为实心的棒杆结构或管状结构；该结构占用空间小，且对两根合成气输送管道的支撑稳固。当支撑件为管状结构时，支撑件与所述第一混合气输送管道和所述第二混合气输送管道均不连通。

为方便催化剂和瓷球的卸料，还可以在所述第三隔板的下方还设有用于盛放瓷球的网兜，所述壳体的侧壁上设有卸料管，所述卸料管的两端口分别连通所述网兜与所述第三隔板之间的空间和界外。

上述各方案中，所述第一区内的第二通道可以由多根并列设置的管道组成，各管道与所述第一区的内腔之间的空隙构成所述的第一通道。

较好的，还可以在所述第二区内还设有分隔板，所述分隔板与所对应的所述第一隔板的部分和所述壳体的内壁部分围合形成独立于所述第二区的缓冲室；

所述第二通道为“U”形管，各所述第二通道的入口和出口均固定在所述第一隔板上，并且所述第二通道的入口和所述第一反应气输送管道的出口均连通所述缓冲室。

与现有技术相比，本实用新型所提供的气冷甲醇合成塔在同一个壳体中通过隔板的设计分隔出多个区域从而将合成反应和换热集成在一台设备中，避免了反应器外长管道连接，减少了设备数量，降低了设备占地面积，同时还极大程度地减少了长管道连接所导致的热损失大的问题，节能降耗效果显著；并且该反应器的结构设计，能够使设备的热胀冷缩与设备内、外所连接管道的热胀冷缩实现同步，容易满足管道在刚度和柔性两方面的苛刻要求，管道运行时热胀冷缩产生的推力对设备管口的损坏风险降到了最低，利于装置大型化，也有利于大型甲醇合成装置的安全稳定运行。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的纵向剖视图；

图2为沿图1中A-A线的剖视图；

图3为沿图1中B-B线的剖视图；

图4为图3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实用新型作进一步详细描述。

如图1至图4所示，该气冷甲醇合成塔包括：

壳体5，封闭结构，其内腔通过多根管道连接界外。本实施例中的壳体5为立式结构。

隔板，有三块，包括第一隔板1、第二隔板2和第三隔板3，自上至下依次间隔设置在壳体5的内腔内，将壳体5的内腔自上至下依次分隔为第一区51、第二区52、第三区53和第四区54。其中：

第一区51，其内设有多根并列布置的“U”形管，各U形管构成本实施例中的第二通道51b，各U形管与所述第一区51内腔之间的空隙构成独立于第二通道51b的第一通道51a。

各U形管两端口分别限位在所述第一隔板1上；所述第一隔板1上还连接有第一分隔板56，所述第一分隔板56与所对应的第一隔板部分以及所对应的壳体部分形成独立于第二区52的其余部分的缓冲室58；所述第二通道51b的入口和所述第一反应气输送管道75的出口均连通所述缓冲室58；第二通道51b的出口连通第二区52的内腔。

第二区52，为空腔，为进入其内的第一反应气的缓冲区。本实施例中的第一分隔板56设置在第二区内。

第三区53，为反应区，其内设有多根气管6，各气管在第三区53内并列布置；各气管6的两端部分别固定在第二隔板2和第三隔板3上。

围合成第三区的第二隔板2和第三隔板3均为空心板。其中所述第二隔板2内具有第一空腔21，各所述气管6的出口均连通所述第一空腔21；第二隔板2的中部设有出气口23，所述第二隔板2上还间隔设有多个纵向贯通且独立于所述第一空腔21的第一通孔22，第一通孔22的两端口分别连通所述第二区52和所述第三区53。

所述第三隔板3内设有第二空腔31，各所述气管6的入口均连接所述第二空腔31；第三隔板3的中部设有连通第二空腔31的进气口33；所述第三隔板3上还间隔设有多个纵向贯通第三隔板3且独立于第二空腔31的第二通孔32，各第二通孔32的两端口分别连通所述第三区53和所述第四区54。

第四区54，为空腔，为第二反应气的缓冲区，第二反应气通过第二反应气输送管道8输送至界外。

第一混合气输送管道71，用于输送新鲜的原料气和循环气的混合气，其出口穿过所述壳体5连通所述第三隔板3上的进气口33。

第二混合气输送管道72，用于输送预热过的混合气，其入口穿过所述壳体5的侧壁连接第二隔板2上的出气口23，其出口穿过壳体5的侧壁连接第一区内的第一通道51a的入口；第一通道51a的出口通过第三混合气输送管道73连接界外。

支撑件74，连接在第一混合气输送管道71和第二混合气输送管道72之间，用于支撑所连接的两根管道。支撑件74可以是棒杆结构，也可以是管状结构；支撑件74为管状结构时，其与第一混合气输送管道71和第二混合气输送管道72之间不连通。

网兜91，用于兜住瓷球，设置在第三隔板3的下方。

卸料管92，设置在壳体1的侧壁上，为填充在第三区内的催化剂和瓷球的卸料通道；所述卸料管92的两端口分别连通所述网兜91与所述第三隔板3之间的空间和壳体界外。

该气冷甲醇合成塔的工作原理描述如下：

新鲜的原料气和循环气形成混合气通过第一混合气输送管道，经由进气口进入到第三隔板的第二空腔内，然后均匀进入各气管，在气管内与第三区内催化剂床层反应所产生的反应热换热后，进入第二隔板上的第一空腔内，经由出气口进入第二混合气输送管道，然后进入第一区的第一通道内，与第一区第二通道内所送来的界外第一反应气换热后，经由第三混合气输送管道送出界外。

界外送来的第一反应气经由第一反应气输送管道进入缓冲室，经由第一区内的第二通道进入到第二区内，然后从第二隔板上各第一通孔进入到第三区内，在第三区内所填充催化剂的作用下进行反应，生成第二反应气。第二反应气经由第三隔板上的各第二通孔进入到第四区内，经由第二反应气输送管道输送至界外。

Claims (7)

1.一种气冷甲醇合成塔，包括封闭的壳体(5)，其特征在于所述壳体内自所述壳体的一端向所述壳体的另一端依次间隔设有第一隔板(1)、第二隔板(2)和第三隔板(3)；各隔板将所述壳体的内腔依次分隔为相互独立的第一区(51)、第二区(52)、第三区(53)和第四区(54)；

所述第一区(51)内设有相互独立的第一通道(51a)和第二通道(51b)；

所述第三区(53)内间隔设有多根气管(6)；

所述第二隔板(2)内具有第一空腔(21)，各所述气管(6)的出口均连通所述第一空腔(21)；所述第二隔板(2)上还间隔设有多个连通所述第二区(52)和所述第三区(53)且独立于所述第一空腔(21)的第一通孔(22)；

所述第三隔板(3)内设有第二空腔(31)，各所述气管(6)的入口均连接所述第二空腔(31)；所述第三隔板(3)上还间隔设有多个连通所述第三区(53)和所述第四区(54)且独立于所述第二空腔(31)的第二通孔(32)；

第一混合气输送管道(71)从底部进入所述壳体内并通过所述第二空腔(31)连通各所述气管(6)；第二混合气输送管道(72)的两端口穿过所述壳体的侧壁分别连通所述第一空腔(21)和所述第一通道(51a)的入口，所述第一通道(51a)的出口通过第三混合气输送管道(73)连接界外；所述第二通道(51b)的两端口分别连通所述第二区(52)和第一反应气输送管道(75)；

所述第四区(54)通过第二反应气输送管道(8)连接界外。

2.根据权利要求1所述的气冷甲醇合成塔，其特征在于所述壳体(5)为立式结构，所述第一隔板(1)、第二隔板(2)和第三隔板(3)自上至下依次设置。

3.根据权利要求2所述的气冷甲醇合成塔，其特征在于所述第一混合气输送管道(71)和所述第二混合气输送管道(72)之间连接有支撑件(74)。

4.根据权利要求3所述的气冷甲醇合成塔，其特征在于所述支撑件(74)为实心的棒杆结构或管状结构；当所述支撑件为管状结构时，支撑件与所述第一混合气输送管道(71)和所述第二混合气输送管道(72)均不连通。

5.根据权利要求1所述的气冷甲醇合成塔，其特征在于所述第三隔板(3)的下方还设有用于盛放瓷球的网兜(91)，所述壳体(5)的侧壁上设有卸料管(92)，所述卸料管的两端口分别连通所述网兜(91)与所述第三隔板(3)之间的空间和界外。

6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的气冷甲醇合成塔，其特征在于所述第一区(51)内的第二通道(51b)由多根并列设置的管道组成，各管道与所述第一区的内腔之间的空隙构成所述的第一通道(51a)。

7.根据权利要求6所述的气冷甲醇合成塔，其特征在于所述第二区(52)内还设有分隔板(56)，所述分隔板(56)与所对应的所述第一隔板的部分和所述壳体的内壁部分围合形成独立于所述第二区(52)的缓冲室(58)；

所述第二通道(51b)为“U”形管，各所述第二通道的入口和出口均固定在所述第一隔板(1)上，并且所述第二通道的入口和所述第一反应气输送管道(75)的出口均连通所述缓冲室(58)。