專利名稱：甲醇合成塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以天然氣為原料合成甲醇的甲醇合成塔，尤其是能夠克服反應(yīng)管束和合成塔殼體間的溫差應(yīng)力確保合成塔安全，并方便更換催化劑填料的甲醇合成塔。
背景技術(shù)：
甲醇合成塔是甲醇生產(chǎn)的心臟設(shè)備，在結(jié)構(gòu)、材料、操作等方面都有嚴格的要求。傳統(tǒng)的甲醇合成塔反應(yīng)管束一般固定在上下管板上，上下管板分別焊接在殼體上。在生產(chǎn)過程中，由于反應(yīng)管束和管板、殼體制造材料不同以及溫度不同形成膨脹差，使管板和殼體以及反應(yīng)管束和管板的連接處產(chǎn)生較大的溫差應(yīng)力，容易引起反應(yīng)管束破裂，造成反應(yīng)氣體泄漏，減短設(shè)備使用壽命，產(chǎn)生生產(chǎn)事故。為了克服上述溫差應(yīng)力，中國實用新型說明書2004年10月13日公開了“一種甲醇合成塔”，公告號為“CN 2647420Y”，它的上管板和殼體間留有間隙，上管板和封頭構(gòu)成上浮頭結(jié)構(gòu)，該實用新型利用上浮頭和伸縮節(jié)結(jié)構(gòu)來解決熱補償問題。該實用新型雖然解決了反應(yīng)管束和管板間、管板和殼體間的溫差應(yīng)力問題，但是，由于反應(yīng)管束受熱后向上膨脹，在高溫下容易產(chǎn)生失穩(wěn)彎曲的現(xiàn)象，反應(yīng)管束間容易產(chǎn)生應(yīng)力破壞仍然存在安全隱患，而且，工作過程或突然停機狀況下反應(yīng)氣體和反應(yīng)管外熱交換介質(zhì)間均存在較大的壓力差，伸縮節(jié)要吸收較大的熱膨脹量，就要求伸縮節(jié)的壁厚較薄，導致伸縮節(jié)能夠承受的壓力差較小，這一矛盾也導致了該實用新型在實際應(yīng)用過程中難于推廣。利用膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)解決熱膨脹問題，還有設(shè)備元件增加，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，更換催化劑困難，增加制造成本和檢修難度的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以克服在高溫熱膨脹過程中反應(yīng)管束、管板和殼體間溫差應(yīng)力，保證高溫膨脹過程中反應(yīng)管束穩(wěn)定不發(fā)生彎曲，并可方便的更換塔內(nèi)的催化劑填料的甲醇合成塔。
本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明的一種甲醇合成塔，在殼體頂面?zhèn)认蚬潭ㄓ袣夤芎腿丝?，在殼體腔內(nèi)軸心部位設(shè)置有中心管，該管的頂端與設(shè)置在殼體頂面中心部位的氣管固連密封，該管的下端口套插、密封、固定在殼體腔內(nèi)下部水平設(shè)置的下管板上，設(shè)置在殼體腔內(nèi)上部的水平上管板，其中心固定密封在中心管的外壁上，而其邊沿則固定封閉在殼體的內(nèi)壁上，并在殼體的側(cè)壁上設(shè)置有進水管和出水管，其特征在于，殼體內(nèi)軸向排列的反應(yīng)管束的上、下兩端，分別固定密封在上、下管板上對應(yīng)的插孔中，而底端具有卸料孔結(jié)構(gòu)的內(nèi)封頭，固定密封在下管板的底面上構(gòu)成下浮頭，并且下管板的周沿及內(nèi)封頭的周沿與殼體的內(nèi)壁間都留有膨脹間隙，在下浮頭內(nèi)裝有氧化鋁球或瓷球。在反應(yīng)管束受熱膨脹時，由于下浮頭與殼體間留有膨脹間隙，管束帶動下管板一起向下自由膨脹，不與殼體發(fā)生接觸，且在重力的作用下，保持反應(yīng)管束的穩(wěn)定不彎曲，該合成塔通過下浮頭結(jié)構(gòu)解決高溫熱膨脹和反應(yīng)管束在膨脹過程中失穩(wěn)彎曲的問題，并且結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低。
為了避免反應(yīng)氣體接觸管外換熱介質(zhì)且方便更換催化劑填料，本發(fā)明所采用的一種技術(shù)方案是在上述甲醇合成塔的內(nèi)封頭底部安裝有自緊密封式卸料孔，下部小封頭固定密封在外封頭上，罩在自緊密封式卸料孔外，兩個支撐環(huán)分別焊接在卸料筒內(nèi)壁，圓形蓋板固定在支撐環(huán)1406下方，圓形封板位于支撐環(huán)1403下方，圓形封板和支撐環(huán)1403間安裝有密封環(huán)，橢圓形封板位于支撐環(huán)1403上方，橢圓形封板與支撐環(huán)1403之間安裝有密封環(huán)，橢圓形封板和圓形封板用中心螺栓密封壓緊。另一種技術(shù)方案是上述合成塔的下部小封頭固定密封在外封頭上，罩在密封焊卸料孔外，內(nèi)封頭底部安裝密封焊卸料孔，卸料筒底部采用焊接方式密封，卸催化劑填料時割開焊接部分。
本發(fā)明的有益效果是采用下浮頭結(jié)構(gòu)，在高溫狀態(tài)下，管束受熱向下膨脹，由于管板、封頭和殼體間存在間隙可以自由向下膨脹，很好的解決了反應(yīng)管束和殼體高溫熱膨脹的問題，同時在反應(yīng)管束受熱向下膨脹時可以避免反應(yīng)管束伸長時的失穩(wěn)彎曲現(xiàn)象，保證設(shè)備安全，在內(nèi)封頭底部裝有密封式卸料筒，避免反應(yīng)氣體與管外換熱介質(zhì)接觸，使設(shè)備高溫密封可靠，同時也便于更換催化劑填料，縮短了設(shè)備停機更換催化劑填料的時間，提高了生產(chǎn)效率。本發(fā)明還有結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命長的優(yōu)點。


圖1傳統(tǒng)技術(shù)的甲醇合成塔縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2采用上浮頭和伸縮節(jié)結(jié)構(gòu)的甲醇合成塔縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3本發(fā)明甲醇合成塔的第一個具體實施例的縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4本發(fā)明甲醇合成塔的第二個具體實施例的縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5本發(fā)明甲醇合成塔內(nèi)封頭底部的自緊密封式卸料孔的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6本發(fā)明甲醇合成塔內(nèi)封頭底部的自緊密封式卸料孔的局部示意圖；圖7本發(fā)明甲醇合成塔內(nèi)封頭底部的密封焊卸料孔的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中附圖標記，1為下部小封頭，2為反應(yīng)管束，3為氣管，4為氧化鋁球或瓷球，5為氣管，6為中心管，7為人孔，8為上管箱，9為上管板，10為殼體，11為下管板，12為內(nèi)封頭，13為外封頭，14為自緊密封式卸料孔，15為過濾筒，16為密封焊卸料孔，17為出水管，18為進水管，19為膨脹間隙，1401為中心螺栓，1402為圓形封板，1403為支撐環(huán)，1404為橢圓型封板，1405為圓形蓋板，1406為支撐環(huán)，1407為卸料筒，1408為密封環(huán)，1409為橫梁。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
，對本發(fā)明中甲醇合成塔作進一步詳細的說明和描述。
本發(fā)明甲醇合成塔一種實施例如圖3，在殼體10頂面?zhèn)认蚬潭ㄓ袣夤?和人孔7，在殼體10腔內(nèi)軸心部位設(shè)置有中心管6，該管的頂端與設(shè)置在殼體10頂面中心部位的氣管3固連密封，該管的下端口套插、密封、固定在殼體10腔內(nèi)下部水平設(shè)置的下管板11上，設(shè)置在殼體10腔內(nèi)上部的水平上管板9，其中心固定密封在中心管6的外壁上，而其邊沿則固定封閉在殼體10的內(nèi)壁上，與殼體10內(nèi)壁構(gòu)成了上管箱8，在上管箱內(nèi)裝有氧化鋁球或瓷球4，用于壓住反應(yīng)管束內(nèi)的催化劑，并在殼體10的側(cè)壁上設(shè)置有進水管18和出水管17，其特征在于，殼體10內(nèi)軸向排列的反應(yīng)管束2的上、下兩端，分別固定密封在上、下管板9、11上對應(yīng)的插孔中，而底端具有卸料孔結(jié)構(gòu)的內(nèi)封頭12，固定密封在下管板11的底面上構(gòu)成下浮頭，并且下管板11的周沿及內(nèi)封頭12的周沿與殼體10的內(nèi)壁間都留有膨脹間隙19，在下浮頭內(nèi)裝有氧化鋁球或瓷球4，可以使反應(yīng)氣體滲漏其中分布均勻，并可以起到支撐反應(yīng)管束2內(nèi)的催化劑的作用。工作狀態(tài)下，水由進水管18流入殼體10，吸收反應(yīng)氣合成釋放的熱量后由出水管17流出，合成氣體由中心管6上部連接的氣管3進入，經(jīng)中心管6、內(nèi)封頭12、反應(yīng)管束2、上管箱8后反應(yīng)生成的甲醇氣體由殼體10頂面?zhèn)认虻臍夤?輸出，人孔7平時處于密封狀態(tài)，設(shè)備更換催化劑填料時打開。
本發(fā)明甲醇合成塔的另一種實施例如圖4，在殼體10頂面?zhèn)认蚬潭ㄓ袣夤?和人孔7，在殼體10腔內(nèi)軸心部位設(shè)置有中心管6，該管的頂端與設(shè)置在殼體10頂面中心部位的氣管3固連密封，該管的下端口套插、密封、固定在殼體10腔內(nèi)下部水平設(shè)置的下管板11上，該管的底部安裝有過濾筒15，設(shè)置在殼體10腔內(nèi)上部的水平上管板9，其中心固定密封在中心管6的外壁上，而其邊沿則固定封閉在殼體10的內(nèi)壁上，與殼體10內(nèi)壁構(gòu)成了上管箱8，并在殼體10的側(cè)壁上設(shè)置有進水管18和出水管17，其特征在于，殼體10內(nèi)軸向排列的反應(yīng)管束2的上、下兩端，分別固定密封在上、下管板9、11上對應(yīng)的插孔中，而底端具有卸料孔結(jié)構(gòu)的內(nèi)封頭12，固定密封在下管板11的底面上構(gòu)成下浮頭，并且下管板11的周沿及內(nèi)封頭12的周沿與殼體10的內(nèi)壁間都留有膨脹間隙19，在下浮頭內(nèi)裝有氧化鋁球或瓷球4，可以使反應(yīng)氣體滲漏其中分布均勻，并可以起到支撐反應(yīng)管束2內(nèi)的催化劑的作用。工作狀態(tài)下，水由進水管18流入殼體10，吸收反應(yīng)氣合成釋放的熱量后由出水管17流出，合成氣體由殼體10頂面?zhèn)认虻墓?進入，經(jīng)反應(yīng)管束2、內(nèi)封頭12、過濾筒15、中心管6后反應(yīng)生成的甲醇氣體由殼體10頂部的氣管3輸出，人孔7平時處于密封狀態(tài)，設(shè)備更換催化劑填料時打開。
本發(fā)明甲醇合成塔為了方便催化劑填料卸料，在殼體10腔內(nèi)的內(nèi)封頭12的底部安裝有自緊密封式卸料孔14結(jié)構(gòu)，下部小封頭1通過法蘭結(jié)構(gòu)用螺栓固定密封在外封頭13上，罩在自緊密封式卸料孔14外，支撐環(huán)1403、1406分別焊接在卸料筒內(nèi)部，圓形封板1402位于支撐環(huán)1403下方，圓形封板1402和支撐環(huán)1403間放有密封環(huán)1408，橢圓形封板1404位于支撐環(huán)1403上方，橢圓形封板1404和支撐環(huán)1403之間放有密封環(huán)1408，橢圓形封板1404和圓形封板1402用中心螺栓1401密封壓緊，圓形蓋板1405中心有通孔，在支撐環(huán)1406內(nèi)水平固定有橫梁1409，圓形蓋板1405固定安裝在橫梁1409中間位置向下伸出的螺栓上。在生產(chǎn)狀態(tài)下，圓形封板1402底面受到液體向上的壓力壓緊密封環(huán)1408，橢圓形封板1404受到氣體向下的壓力壓緊密封環(huán)1408，雙密封自緊結(jié)構(gòu)保證了封頭在高溫高壓下的密封性能。在更換催化劑時，卸下下部小封頭1，將中心螺栓1401松開，卸下圓形封板1402，轉(zhuǎn)動并移開橢圓形封板1404，再卸下圓形蓋板1405，即可進行催化劑填料卸料。
本發(fā)明甲醇合成塔為了方便催化劑填料卸料的另一種實施例，在本發(fā)明甲醇合成塔殼體10內(nèi)的內(nèi)封頭12的底部安裝有密封焊卸料孔16結(jié)構(gòu)，下部小封頭1通過法蘭結(jié)構(gòu)用螺栓固定密封在外封頭13上，罩在密封焊卸料孔16外，密封焊卸料孔16以焊接的方式將內(nèi)封頭密封，以保證管內(nèi)合成氣不與管外沸騰水接觸，卸催化劑填料時，卸下下部小封頭1，再割開密封焊卸料孔16即可，卸料完成后再將密封焊卸料孔16焊接密封。
本發(fā)明不限于具體實施方式
的范圍，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護之列。
權(quán)利要求
1.一種甲醇合成塔，在殼體(10)頂面?zhèn)认蚬潭ㄓ袣夤?5)和人孔(7)，在殼體(10)腔內(nèi)軸心部位設(shè)置有中心管(6)，該管的頂端與設(shè)置在殼體(10)頂面中心部位的氣管(3)固連密封，該管的下端口套插、密封、固定在殼體(10)腔內(nèi)下部水平設(shè)置的下管板(11)上，設(shè)置在殼體(10)腔內(nèi)上部的水平上管板(9)，其中心固定密封在中心管(6)的外壁上，而其邊沿則固定封閉在殼體(10)的內(nèi)壁上，并在殼體(10)的側(cè)壁上設(shè)置有進水管(18)和出水管(17)，其特征在于殼體(10)內(nèi)軸向排列的反應(yīng)管束(2)的上、下兩端，分別固定密封在上、下管板(9)(11)的對應(yīng)插孔中，而底端具有卸料孔結(jié)構(gòu)的內(nèi)封頭(12)，固定密封在下管板(11)的底面上構(gòu)成下浮頭，并且下管板(11)的周沿及內(nèi)封頭(12)的周沿與殼體(10)的內(nèi)壁間都留有膨脹間隙(19)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲醇合成塔，其特征在于，在下浮頭內(nèi)裝有氧化鋁球或瓷球(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲醇合成塔，其特征在于，所述氣管(3)為合成氣體進氣管，所述的氣管(5)為出氣管，在上管板(9)上表面和殼體(10)內(nèi)壁面構(gòu)成的上管箱(8)中裝有氧化鋁球或瓷球(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲醇合成塔，其特征在于，所述氣管(3)為出氣管，所述的氣管(5)為合成氣體進氣管，在中心管(6)底部安裝有過濾筒(15)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲醇合成塔，其特征在于，內(nèi)封頭(12)底部安裝有自緊密封式卸料孔(14)，下部小封頭(1)固定密封在外封頭(13)上，罩在自緊密封式卸料孔(14)外，支撐環(huán)(1403)、(1406)分別焊接在卸料筒(1407)內(nèi)壁，圓形蓋板(1405)安裝在支撐環(huán)(1406)下方，圓形封板(1402)位于支撐環(huán)(1403)下方，圓形封板(1402)和支撐環(huán)(1403)間安裝有密封環(huán)(1408)，橢圓形封板(1404)位于支撐環(huán)(1403)上方，橢圓形封板(1404)和支撐環(huán)(1403)之間安裝有密封環(huán)(1408)，橢圓形封板(1404)和圓形封板(1402)用中心螺栓(1401)密封壓緊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的甲醇合成塔，其特征在于，圓形蓋板(1405)中心有通孔，在支撐環(huán)(1406)內(nèi)水平固定有橫梁(1409)，圓形蓋板(1405)固定安裝在橫梁(1409)中間位置向下伸出的螺栓上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲醇合成塔，其特征在于，內(nèi)封頭(12)底部安裝密封焊卸料孔(16)，下部小封頭(1)固定密封在外封頭(13)上，罩在密封焊卸料孔(16)外，密封焊卸料孔(16)卸料筒(1407)底部采用焊接方式密封。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種甲醇合成塔，在殼體腔內(nèi)軸心部位設(shè)置有中心管，殼體內(nèi)軸向排列的反應(yīng)管束的上、下兩端，分別固定密封在上、下管板上對應(yīng)的插孔中，而底端具有卸料孔結(jié)構(gòu)的內(nèi)封頭，固定密封在下管板的底面上構(gòu)成下浮頭，并且下管板的周沿及內(nèi)封頭的周沿與殼體的內(nèi)壁間都留有膨脹間隙。本發(fā)明的甲醇合成塔的克服了管束和殼體間的溫差應(yīng)力和解決殼體內(nèi)反應(yīng)部分高溫密封問題，并且更換催化劑填料方便，結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低。
文檔編號C07C31/04GK1696089SQ20051002083
公開日2005年11月16日 申請日期2005年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月30日
發(fā)明者潘世俊, 周江寧, 王良輝, 黃維柱, 湯洪, 邱傳圭, 周耀, 楊靖, 冉崇慧, 鄭全, 萬興 申請人:四川天一科技股份有限公司