具有流體均勻分布功能的甲醇塔再沸器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于甲醇塔再沸器設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及采用過氧化氫法制備環(huán)氧丙烷所使用的具有流體均勻分布功能的甲醇塔再沸器。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)氧丙烷，又名氧化丙烯、甲基環(huán)氧乙烷，為無色醚味液體，低沸點(diǎn)、易燃，是一種重要的有機(jī)化工原料，是石油化工生產(chǎn)中重要的大宗有機(jī)化工產(chǎn)品，也是精細(xì)化工最重要的中間產(chǎn)品之一，主要用于生產(chǎn)聚醚多元醇、丙二醇和各類非離子表面活性劑等，其中聚醚多元醇是生產(chǎn)聚氨酯泡沫、保溫材料、弾件體、膠粘劑和凃料等的重要原料,各類非離子型表面活性劑在石油、化工、農(nóng)藥、紡織、日化等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。環(huán)氧丙烷還是重要的丙烯衍生物，每年約7%的丙烯用于環(huán)氧丙烷生產(chǎn)。
[0003]環(huán)氧丙烷的生產(chǎn)工藝主要有氯醇化法、共氧化法(也稱間接氧化法)和直接氧化法。如今世界生產(chǎn)環(huán)氧丙烷的主要工業(yè)化方法為氯醇化法，該方法的缺點(diǎn)是水資源消耗大，且會產(chǎn)生大量的廢水和廢渣需要排放，每生產(chǎn)I噸環(huán)氧丙烷產(chǎn)生40?50噸含氯化物的皂化廢水和2噸以上的廢渣，該廢水具有溫度高、pH值高、氯根含量高、COD含量高和懸浮物含量高的“五高”特點(diǎn)，難以處理，對環(huán)境污染嚴(yán)重；同時，氯醇法還消耗大量高能耗的氯氣和石灰原料，而氯和鈣在廢水和廢渣中排放掉，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的次氯酸對設(shè)備的腐蝕也比較嚴(yán)重。為了克服上述工藝所存在的工藝流程復(fù)雜、能耗大、產(chǎn)品收率低和污染嚴(yán)重的問題，最近幾年，過氧化氫直接氧化法已開發(fā)成功并先后實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。過氧化法(ΗΡΡ0法)是由過氧化氫(雙氧水)催化環(huán)氧化丙烯制環(huán)氧丙烷的新工
藝，生產(chǎn)過程中只生成環(huán)氧丙烷和水，工藝流程簡單、能耗少、產(chǎn)品收率高，沒有其他副產(chǎn)品，污染少，屬于環(huán)境友好的清潔生產(chǎn)系統(tǒng)，發(fā)展前景好。
[0004]在過氧化氫法生產(chǎn)環(huán)氧丙烷現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)投產(chǎn)運(yùn)行的裝置中，過氧化氫法生產(chǎn)環(huán)氧丙烷最大處理能力為10萬噸/年，由于筒體直徑較小，流體直接進(jìn)入設(shè)備后，可以均勻分布，能夠達(dá)到生產(chǎn)工藝要求，但是處理能力較低。
[0005]最大處理能力為30萬噸/年的過氧化氫法生產(chǎn)環(huán)氧丙烷的甲醇塔再沸器，是目前國際上最大的過氧化氫法生產(chǎn)環(huán)氧丙烷的生產(chǎn)裝置，由于裝置處理能力的提高，使設(shè)備實(shí)現(xiàn)了大型化，隨之存在的問題是，由于筒體直徑增大，加熱管數(shù)量增多，流體直接進(jìn)入設(shè)備，造成了加熱管管內(nèi)與加熱管管外流體分布不均勻的情況，滿足不了流體均勻分布的要求；此外，現(xiàn)有設(shè)備采用的是普通的厚度為20_較厚的折流板結(jié)構(gòu)，即在用鋼板制作的折流板上加工出若干個加熱管通過的通孔，加熱管與折流板孔之間的間隙很小，故加熱管管外流體只有通過多層折流板流動，使流體流經(jīng)折流板時的流動狀態(tài)為錯流狀態(tài)，導(dǎo)致壓力損失較大，且在設(shè)備運(yùn)行過程中存在振動的問題，設(shè)備大型化后，運(yùn)行過程中設(shè)備的振動問題更加嚴(yán)重，同時壓力損失也難以控制在工藝系統(tǒng)要求范圍內(nèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，為解決設(shè)備大型化后仍能夠滿足工藝系統(tǒng)的運(yùn)行要求提供一種加熱管管內(nèi)與加熱管管外流體均勻分布和在運(yùn)行過程中減少振動、降低壓力損失的具有流體均勻分布功能的甲醇塔再沸器。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括上管箱、殼程管束、下管箱、加熱管和蒸汽進(jìn)口管，在上管箱筒體內(nèi)壁焊接多級連體式分布器；在殼程管束筒體的內(nèi)壁焊接超薄型折流柵和帶矩形孔的蒸汽分布圓筒。
[0008]所述多級連體式分布器包括插入式一級分配器、帶溢流槽多通道二級分配器、帶氣相平衡管柵板型三級分配器和V型槽式布膜頭。
[0009]所述插入式一級分配器包括圓筒形主管，在圓筒形主管前后兩側(cè)各焊接有一排圓筒形支管，在圓筒形支管下面有焊接圓筒形降液管，圓筒形降液管插入到帶溢流槽多通道二級分配器中。
[0010]所述帶溢流槽多通道二級分配器包括矩形溢流槽，支撐板和積液凹槽，所述支撐板位于底部，上面加工有矩形孔，該矩形孔中焊接矩形溢流槽，每2個矩形溢流槽之間與支撐板形成積液凹槽。
[0011]所述帶氣相平衡管柵板型三級分配器包括氣相平衡管、帶鋸齒形溢流堰和具有篩孔的篩板，所述篩板位于底部，篩板上加工有通孔并在該通孔中焊接氣相平衡管，在篩板外圓周上焊接鋸齒形溢流堰。
[0012]所述V型槽式布膜頭上段為圓管形膜頭，下段為圓錐形膜頭，圓管形膜頭面對稱開有2個V型缺口。
[0013]所述超薄型折流柵由超薄支撐圈和定位桿組成，超薄支撐圈由厚度為4_的薄扁鋼煨制成圓圈形，定位桿由Φ6_的圓鋼制成并縱橫相交與超薄支撐圈焊接到一起，形成一個個對加熱管起定位作用的矩形空間，超薄型折流柵的每個矩形空間與通過其中的加熱管之間形成了 4個由2個直角邊和I個凹弧邊構(gòu)成的斜邊凹弧三角形順流間隙，加熱管外的流體通過該斜邊凹弧三角形順流間隙由上至下進(jìn)行流動，形成順流，所述超薄型折流柵的矩形空間與加熱管之間的接觸間隙很小。
[0014]在所述帶矩形孔的蒸汽分布圓筒的筒壁上加工有上下2排矩形孔，所述矩形孔沿筒壁圓周呈均勻分布，矩形孔的寬度相同，高度位于筒壁中間位置最高，并隨筒壁中間位置向左右兩側(cè)逐漸遞減，安裝時高度隨著遠(yuǎn)離蒸汽進(jìn)口管逐漸變大，在遠(yuǎn)離蒸汽進(jìn)口管的對面的矩形孔的高度最高。
[0015]所述超薄型折流柵的矩形空間與加熱管之間的接觸間隙最大只有0.5_。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
(O由于本發(fā)明上管箱內(nèi)裝有多級連體式分布器，包含有插入式一級分配器、帶溢流槽多通道二級分配器、帶氣相平衡管柵板型三級分配器和V型槽式布膜頭的多級連體式分布器，解決了設(shè)備大型化后，液體在加熱管內(nèi)均勻分布的難題，通過多級分布器的設(shè)置，改善了流體在加熱管內(nèi)的流動狀態(tài)，達(dá)到了液體在加熱管內(nèi)均勻分布的目的；
(2)由于本發(fā)明在殼程管束筒體的側(cè)面焊接蒸汽進(jìn)口管，在殼程管束筒體的內(nèi)壁焊接帶矩形孔的蒸汽分布圓筒，水蒸汽從蒸汽進(jìn)口管進(jìn)入，并經(jīng)帶矩形孔的蒸汽分布圓筒進(jìn)行了均勻分布，并且根據(jù)流體的流動特性和流體力學(xué)計(jì)算，確定了矩形孔的寬度相同，高度位于筒壁中間位置最高，并隨筒壁中間位置向左右兩側(cè)逐漸遞減，安裝時高度隨著遠(yuǎn)離蒸汽進(jìn)口管側(cè)逐漸變大，在遠(yuǎn)離蒸汽進(jìn)口管側(cè)的對面的矩形孔的高度最高，使得蒸汽能夠均勻的分布到加熱管的間隙中；
(3)由于本發(fā)明加熱管采用超薄型折流柵進(jìn)行定位，所述超薄型折流柵由超薄支撐圈和定位桿組成，超薄支撐圈由4mm厚的薄扁鋼:!:畏制成圓圈形，定位桿由Φ6_的圓鋼制成并縱橫相交與超薄支撐圈焊接到一起，形成一個個矩形
空間，起到定位加熱管的作用，超薄型折流柵的每個矩形空間與通過其中的加熱管之間形成了 4個由2個直角邊和I個凹弧邊構(gòu)成的斜邊凹弧三角形順流間隙，加熱管外的流體通過該斜邊凹弧三角形順流間隙由上至下進(jìn)行流動，形成順流，所述超薄型折流柵的矩形空間與加熱管之間的接觸間隙很小，最大只有0.5_，使加熱管在超薄型折流柵中的位移很小，從而減少了流體流動的阻力，有效預(yù)防了加熱管的振動，達(dá)到了設(shè)備運(yùn)行過程中管束降低振動、減小壓力損耗的效果。
[0016]【附圖說明】:
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2圖1的A部放大圖；
圖3是本發(fā)明矩形孔蒸汽分布帶的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是圖3的C-C剖視圖；
圖5是本發(fā)明超薄折流柵結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是本發(fā)明超薄折流柵與加熱管裝配放大示意圖；
圖7是本發(fā)明插入式一級分配器結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8是本發(fā)明帶溢流槽多通道二級分配器結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9是本發(fā)明帶氣相平衡管柵板型三級分配器結(jié)構(gòu)示意圖；
圖10是圖9的D-D剖視圖；
圖11是圖2的E部放大圖。
[0017]圖中:
1.上管箱，
1-1.上管箱設(shè)備法蘭，
1-2.多級連體式分布器，
1-2-1.插入式一級分配器，
1-2-1-1.圓筒形主管，1-2-1-2.圓筒形支管，1-2-1-3.圓筒形降液管，
1-2-2.帶溢流槽多通道二級分配器，
1-2-2-1.矩形溢流槽，1-2-2-2.支撐板，1-2-2-3.積液凹槽，
1-2-3.帶氣相平衡管柵板型三級分配器，
1-2-3-1.氣相平衡管，1-2-3-2.篩板，
1_2-3~3.據(jù)齒形溢流堪，1_2-3~4.篩孔，
1-2-4.V型槽式布膜頭，
1-2-4-1.圓管形膜頭，1-2-4-2.圓錐形膜頭，1-2-4-3.V型缺口，
1-3.上管箱筒體，
1-4.氣相出口，
1-5.上封頭， 1-6.液體進(jìn)口，
2.殼程管束，
2-1.下管板，
2-2.超薄型折流柵，
2-2-1.超薄支撐圈，2-2-2.定位桿，
2-3.加熱管，
2-4.帶矩形孔的蒸汽分布圓筒，
2-4-1.筒壁，2-4-2.矩形孔，
2-5.上管板，
2-6.蒸汽進(jìn)口管，
2-7.殼程管束筒體，
2-8.冷凝液出口管，
3.下管箱，
3-1.出液管，3-2.下封頭，3-3.下管箱設(shè)備法蘭，
a.斜邊凹弧三角形順流間隙，
b.接觸間隙。
【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1所示，本發(fā)明包括上管箱1、殼程管束2和下管箱3，
所述上管箱I包括上管箱設(shè)備法蘭1-1、多級連體式分布器1-2、上管箱筒體1-3、氣相出口 1-4、上封頭1-5和液體進(jìn)口 1-6，其中，上管箱筒體1-3為圓筒形筒體，在上管箱筒體1-3的下端面焊接上管箱設(shè)備法蘭1-1，在上管箱筒體1-3的上端面焊接上封頭1-5，在上封頭1-5的頂部焊接氣相出口 1-4，在上管箱筒體1-3的側(cè)面焊接液體進(jìn)口 1-6，在筒體
1-3內(nèi)壁焊接多級連體式分布器1-2;
所述殼程管束2包括下管板2-1、超薄型折流柵2-2、加熱管2-3、帶矩形孔的蒸汽分布圓筒2-4、上管板2-5、蒸汽進(jìn)口管2-6、殼程管束筒體2-7和冷凝液出口管2_8，其中，殼程管束筒體2-7為圓筒形筒體，在