專利名稱：一種大型吊籃式密封換熱式一段轉(zhuǎn)化爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種轉(zhuǎn)化爐，具體地說，尤其涉及一種大型換熱式一段轉(zhuǎn)化爐。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外以天然氣為原料的合成氨裝置中的一段爐基本采用的箱式轉(zhuǎn)化爐具有輻射段和對(duì)流段及引風(fēng)系統(tǒng)組成。整個(gè)爐的結(jié)構(gòu)復(fù)雜而龐大，鋼才耗量多，占地面積大，投資高；反應(yīng)熱量由數(shù)量眾多的外部燒嘴燃燒供熱，熱效率低，有大量的廢氣排放大氣；噸氨耗能高。中國成達(dá)公司開發(fā)的換熱轉(zhuǎn)化工藝在國內(nèi)共有將近15套裝置，但基本上都是應(yīng)用在4-8萬噸左右的小合成氨裝置，現(xiàn)有的小型換熱式轉(zhuǎn)化一段爐在大型化裝置上無法應(yīng)用；在20萬噸以上大中型合成氨裝置上采用該工藝的還沒有，主要是無法解決大型化換熱式爐裝置所帶來的裝置密封、換熱管豬尾管軸、徑向應(yīng)力及氣體均勻換熱等問題，都是制約換熱式轉(zhuǎn)化爐及換熱式轉(zhuǎn)化工藝大型化的主要因數(shù)
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種氣密性好、質(zhì)量可靠的大型吊籃式密封換熱式。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案如下:一種大型吊籃式密封換熱式一段轉(zhuǎn)化爐，包括承壓外殼(I)、吊籃(3)、中心管(4)、轉(zhuǎn)化管(5)和套管￠)，其中所述承壓外殼(I)上部設(shè)置有天然氣進(jìn)口(a)和一段轉(zhuǎn)化氣出口(b)，所述吊籃(3)位于承壓外殼
(I)上部將承壓外殼(I)分隔為兩個(gè)腔室，所述中心管(4)、轉(zhuǎn)化管(5)豎向設(shè)置在承壓外殼⑴內(nèi)，且固定在吊籃⑶上，所述中心管⑷上端穿過吊籃⑶與一段轉(zhuǎn)化氣出口(b)連通，所述轉(zhuǎn)化管(5)穿過吊籃(3)與吊籃(3)上部的腔室連通，所述承壓外殼⑴下部設(shè)置有二段轉(zhuǎn)化氣入口(d)，該承壓外殼(I)內(nèi)位于吊籃(3)下方設(shè)置有隔板(10)，所述吊籃
(3)與隔板(10)側(cè)壁開有二段轉(zhuǎn)化氣出口(C)，其關(guān)鍵在于:所述吊籃(3)外圍密封面與承壓外殼(I)上相對(duì)應(yīng)的承重面之間設(shè)置有耐高溫的密封墊(9)，所述轉(zhuǎn)化管(5)外套有套管(6)，該套管(6)下端與加熱氣體入口(d)連通，所述套管(6)上端穿過隔板(10)與二段轉(zhuǎn)化氣出口(c)所在腔室連通。換熱式轉(zhuǎn)化爐內(nèi)件自重(100多噸)，爐采取吊籃式自重密封獨(dú)特結(jié)構(gòu)，只需在內(nèi)件密封面與承壓外殼間加入一個(gè)耐高溫的密封墊就可以解決換熱式轉(zhuǎn)化爐內(nèi)部的氣體密封問題。相較國內(nèi)小型換熱式轉(zhuǎn)化爐多采用螺栓加墊子或焊接密封，隨著生產(chǎn)時(shí)間的加長(zhǎng)及生產(chǎn)負(fù)荷的調(diào)整，會(huì)出現(xiàn)螺栓松動(dòng)或焊縫斷裂等情況造成轉(zhuǎn)化爐內(nèi)漏，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修成本低。同時(shí)換熱式轉(zhuǎn)化爐內(nèi)件換熱管采用套管式換熱。傳統(tǒng)的換熱式轉(zhuǎn)化爐多采用折流板的形式進(jìn)行換熱，由于每層折流板間溫差大，經(jīng)常會(huì)形成換熱管換熱不均勻，使得換熱管在每層折流板間的膨脹程度不一樣，經(jīng)常造成豬尾管斷裂。本實(shí)用新型取消了傳統(tǒng)的折流板設(shè)計(jì)，在每根換熱管(5)外套用一個(gè)套管￠)，高溫的二段轉(zhuǎn)化氣直接進(jìn)入套管(6)與換熱管(5)內(nèi)氣體換熱，減少了熱量的流失，每根換熱管在套管內(nèi)的溫降程度相同，軸向膨脹均勻，同時(shí)套管又進(jìn)一步減小了換熱管的徑向位移。[0006]上述吊籃(3)呈圓形，該吊籃(3)上設(shè)置有不少于24根中心管(4)。本實(shí)用新型采用多中心管(4)設(shè)計(jì)；在傳統(tǒng)的方箱式換熱爐及小型換熱式轉(zhuǎn)化爐多采用單中心管設(shè)計(jì)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)豬尾管斷裂的情況，主要是由于在換熱轉(zhuǎn)化管升溫或溫度急劇改變過程中換熱轉(zhuǎn)化管不光有上下膨脹的軸向變形，還具有左右移動(dòng)的徑向位移，使得豬尾管不能及時(shí)的伸縮，多造成轉(zhuǎn)化管接頭與豬尾管連接焊縫斷裂。本實(shí)用新型的換熱式爐共有204根轉(zhuǎn)化管(5)，采用傳統(tǒng)的單中心管設(shè)計(jì)顯然不能達(dá)到需求，采用24根中心管(4)，中心管(4)與下方的浮頭(8)連接；在中心管周邊均勻分布了 6根換熱管(5)，換熱管下方用豬尾管(7)與浮頭(8);由于采用了多中心管連接浮頭，使得下方的浮頭軸、徑向變形達(dá)到最小，這樣就大大縮短了豬尾管的長(zhǎng)度，減小了豬尾管的因?yàn)閾Q熱管徑向位移造成豬尾管斷裂的可能性。本實(shí)用新型的有益效果是:克服了大型化換熱式爐裝置所帶來的裝置密封、換熱管豬尾管軸、徑向應(yīng)力及氣體換熱不均勻等問題，提高了氣密性及整個(gè)設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中A處放大圖；圖3為中心管和轉(zhuǎn)化管在吊籃上的分布圖；圖4為圖1中B處放大圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:如圖1、圖2、圖3和圖4所示:一種大型吊籃式密封換熱式一段轉(zhuǎn)化爐，由承壓外殼1、吊籃3、中心管4、轉(zhuǎn)化管5、套管管6、豬尾管7和浮頭8等組成，其中所述承壓外殼I上部設(shè)置有天然氣進(jìn)口 a和一段轉(zhuǎn)化氣出口 b，所述吊籃3位于承壓外殼I上部將承壓外殼I分隔為兩個(gè)腔室，所述中心管4、轉(zhuǎn)化管5豎向設(shè)置在承壓外殼I內(nèi)，且固定在吊籃3上，所述中心管4上端穿過吊籃3與一段轉(zhuǎn)化氣出口 b連通，所述轉(zhuǎn)化管5穿過吊籃3與吊籃3上部的腔室連通，所述承壓外殼I下部設(shè)置有二段轉(zhuǎn)化入口 d，轉(zhuǎn)化管5下端連接有豬尾管7，所述中心管4和豬尾管7都深入到浮頭8內(nèi)。該承壓外殼I內(nèi)位于吊籃3下方設(shè)置有隔板10，所述吊籃3與隔板10側(cè)壁開有二段轉(zhuǎn)化氣出口 C，所述吊籃3外圍密封面與承壓外殼I上相對(duì)應(yīng)的承重面之間設(shè)置有耐高溫的密封墊9，所述轉(zhuǎn)化管5外套有套管6，該套管6下端與二段轉(zhuǎn)化氣入口 d連通，所述套管6上端穿過隔板10與二段轉(zhuǎn)化氣出口 c所在腔室連通。上述吊籃3呈圓形，該吊籃3上設(shè)置有不少于24根中心管4。具有一定壓力的天然氣原料氣經(jīng)脫硫后在加熱爐內(nèi)預(yù)熱到480-500°C，由承壓外殼I上的天然氣進(jìn)口 a進(jìn)入管箱2，均勻地分配到轉(zhuǎn)化管5中裝滿催化劑的每根轉(zhuǎn)化管中，吸收管外高溫氣得熱量，在催化劑的作用下，使天然氣進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)。反應(yīng)后的一段轉(zhuǎn)化氣匯聚在浮頭8內(nèi)，在經(jīng)過中心管7通過一段轉(zhuǎn)化氣出口 b流出一段爐進(jìn)入二段爐，通過二段爐的富氧燃燒提供熱量進(jìn)一步對(duì)甲烷進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，使二段爐轉(zhuǎn)化氣達(dá)到指標(biāo)。二段爐氣溫度提高到1000°C經(jīng)過二段轉(zhuǎn)化氣入口 d進(jìn)入換熱式一段爐殼側(cè)，高溫的二段爐氣進(jìn)入套管6內(nèi)，為換熱管內(nèi)氣體轉(zhuǎn)化提供熱量。二段爐氣溫度降至500-700°C，通過管道c流出，進(jìn)入下游設(shè)備。
權(quán)利要求1.一種大型吊籃式密封換熱式一段轉(zhuǎn)化爐，包括承壓外殼(I)、吊籃(3)、中心管(4)、轉(zhuǎn)化管(5)和套管￠)，其中所述承壓外殼(I)上部設(shè)置有天然氣進(jìn)口(a)和一段轉(zhuǎn)化氣出口(b)，所述吊籃(3)位于承壓外殼(I)上部將承壓外殼(I)分隔為兩個(gè)腔室，所述中心管(4)、轉(zhuǎn)化管(5)豎向設(shè)置在承壓外殼(I)內(nèi)，且固定在吊籃(3)上，所述中心管(4)上端穿過吊籃⑶與天然氣出口(b)連通，所述轉(zhuǎn)化管(5)穿過吊籃(3)與吊籃(3)上部的腔室連通，所述承壓外殼⑴下部設(shè)置有加熱氣體入口(d)，該承壓外殼⑴內(nèi)位于吊籃(3)下方設(shè)置有隔板(10)，所述吊籃(3)與隔板(10)側(cè)壁開有加熱氣體出口(C)，其特征在于:所述吊籃(3)外圍密封面與承壓外殼(I)上相對(duì)應(yīng)的承重面之間設(shè)置有耐高溫的密封墊(9)，所述轉(zhuǎn)化管(5)外套有套管￠)，該套管(6)下端與加熱氣體入口(d)連通，所述套管(6)上端穿過隔板(10)與加熱氣體出口(c)所在腔室連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種大型吊籃式密封換熱式一段轉(zhuǎn)化爐，其特征在于:所述吊籃⑶呈圓形，該吊籃⑶上 設(shè)置有不少于24根中心管(4)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種大型吊籃式密封換熱式一段轉(zhuǎn)化爐，本實(shí)用新型公開了一種應(yīng)用于以天然氣為原料的大中型換熱式轉(zhuǎn)化工藝的換熱式轉(zhuǎn)化一段爐。有承壓殼體、浮頭、轉(zhuǎn)化管、中心管等，轉(zhuǎn)化爐內(nèi)件與承壓殼體間采用新型的自重型吊籃式密封形式；多中心管設(shè)計(jì)解決換熱式爐豬尾管徑向應(yīng)力膨脹；換熱轉(zhuǎn)化管采用獨(dú)特的套管式設(shè)計(jì)。很好的解決了高溫密封性與轉(zhuǎn)化管膨脹問題，同時(shí)解決了換熱管換熱不均問題。密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，熱效率高，換熱均勻，安全。
文檔編號(hào)C01C1/04GK203030262SQ20122064045
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者梅勝明, 江濤, 鄭開元, 陳明鳳, 李文衛(wèi), 冉東 申請(qǐng)人:中化化肥有限公司重慶磷復(fù)肥工程技術(shù)研究中心