前置式軸徑向合成塔的製作方法
2023-12-02 13:01:26 2
專利名稱：前置式軸徑向合成塔的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種冷管-冷激型氣固相催化反應器，主要用於甲醇合成的放熱反應，尤其適用於中壓聯醇生產的場合，也可用於二甲醚、氨的合成反應。
背景技術：
一般的冷管型合成塔內件除觸媒筐外下部均設置換熱器，這是為了保證入床層的氣體達到催化劑的活性溫度，其中一部分熱量取自換熱器回收出床層高溫氣體，但這勢必降低了出塔氣的溫度，減少了出塔氣可回收的熱量，還降低了回收熱量的品位。另外，傳統的合成塔內件由於下部設置換熱器也使催化劑自卸更為困難。
之外，國內傳統的合成塔大多數採取軸向塔，因此塔的阻力較大，有的甚至達到1.8MPa，這勢必增加了循環機的動力消耗。
發明內容為了克服已有技術中合成塔的阻力較大、循環機動力消耗大且反應熱不回收的不足，本實用新型提供一種減少合成塔阻力、能顯著降低循環機的動力消耗、且高回收反應熱的前置式軸徑向合成塔。
本實用新型的技術方案是採取一軸兩徑等溫型冷管-冷激型前置式副產蒸汽的節能型合成塔，具體方案是一種前置式軸徑向合成塔，包括外筒、內筒，所述的內筒包括集氣盒、蓋板、內筒體、中心管、冷管膽、井字架、支承圈，內筒體內自上而下依次安裝集氣盒、蓋板、冷管膽、井字架、支承圈，所述的集氣盒與冷管膽之間設有蓋板，冷管膽的引氣管連通集氣盒與冷膽管，冷管膽通過井字架、支承圈固定安裝在內筒壁上，冷管膽的出氣口連通徑向觸媒筐，觸媒筐內裝填催化劑，所述的外筒設有循環氣一次入口、一次出口，一次出口連通塔外換熱器，換熱器的冷氣出口連通外筒的二次入口，二次入口連通中心管，徑向觸媒筐的出氣口連通二次出口，所述的徑向觸媒筐包括徑向I段床層、徑向II段床層，徑向I段床層通過分布器與徑向II段床層連接；所述的徑向I段床層包括徑向外筒I、徑向內筒I，所述的徑向外筒I安裝於冷管膽出口的內筒壁上，所述的徑向內筒I安裝於中心管外壁上；所述的徑向II段床層包括徑向外筒II、徑向內筒II，所述的徑向外筒II安裝於內筒壁上，所述的徑向內筒II安裝於中心管外壁上；所述的徑向內筒I與徑向內筒II之間通過所述的分布器上、下連接，冷激環管安裝在分布器內，所述的冷激環管連接冷激管引至塔頂；所述的徑向外筒I、徑向內筒I、分布器、徑向內筒II、徑向外筒II上均開有小孔，依次形成氣流通道。
進一步，所述的冷管膽為單管折流式等溫型冷管膽，包括引氣管、上環管、下行冷管、上行冷管、下環管，所述的上環管與引氣管連通，所述的下環管位於井字架上，所述的引氣管、上環管、下行冷管、下環管、上行冷管依次形成氣流通道，該冷管段床層為軸向段。
再進一步，所述的內筒還包括錐形花板、下封頭支座、觸媒卸出管、悶頭，所述的錐形花板、下封頭支座上方均與內筒體焊接，下封頭支座將整個內筒支承在外筒底部，所述的徑向II段的出氣口、錐形花板、二次出口形成氣流通道；觸媒出口管上端與錐形花板連接，下端帶有悶頭。
更進一步，所述的分布器為菱形分布器。
所述的軸向冷管膽段佔總床高的1/4～1/2。
所述的引氣管、中心管和蓋板之間採用填料函密封。
所述的集氣盒、蓋板和內筒體之間通過榫槽面法蘭連接、用不鏽鋼纏繞墊片螺栓緊固密封。
由於整個床層催化劑成連續相，觸媒出口管上端與錐形花板連接，下端帶有悶頭，卸觸媒時只要打開悶頭，床層的催化劑即可連續自動卸出。
本實用新型的優點是1、大幅度降低了合成塔阻力；與軸向塔相比，塔阻可降低50％以上，顯著減少循環機動力消耗；2、操作靈活，裝卸觸媒方便，觸媒筐蓋板採取填料密封，便於打開筐蓋，裝入催化劑；下部只需打開悶頭，催化劑即可通過觸媒卸出管自動卸出；3、提高了合成塔的生產能力，由於採用單管折流式觸媒筐，床層溫度分布更為理想。之外在合成塔內容積一定的條件下，塔內不設換熱器，觸媒筐容積擴大，增加了催化劑裝量，能夠提高產量；4、床層溫差小，等溫性能好，有利於合成反應，能延長催化劑壽命；5、反應熱回收率高，回收熱量品位高。採用本實用新型可以使出塔氣溫度提高100℃以上，對於中壓聯醇生產通過廢鍋可回收反應熱副產0.5MPa蒸汽～500kg/t醇。
圖1是本實用新型前置式軸徑向合成塔結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步描述。
實施例一參見圖1由外筒(1)、集氣盒(2)、蓋板(3)、墊片(4)、內筒體(5)、引氣管(6)、上環管(7)、下行冷管(8)、上行冷管(9)、下環管(10)、中心管(11)、井字架(12)、支承圈(13)、徑向外筒I(14)、徑向內筒I(15)、冷激管(16)、菱形分布器(17)、徑向內筒II(18)、徑向外筒II(19)、錐形花板(20)、下封頭支座(21)、觸媒卸出管(22)、悶頭(23)構成本合成塔，其中件(2)～(23)組成內筒，件(6)～(10)焊接成單管折流式冷管膽，所述的集氣盒(2)與冷管膽之間設有蓋板(3)，冷管膽的引氣管(6)連通集氣盒(2)與冷管膽，冷管膽通過井字架(12)及焊於內筒壁的支承圈(13)支撐在內筒壁上。(5)～(19)形成觸媒筐，其中，(14)～(19)為徑向觸媒筐，徑向外筒I(14)、徑向內筒I(15)形成徑向I段床層，徑向外筒II(18)、徑向內筒II(19)形成徑向II段床層。
所述的冷管膽為單管折流式等溫型冷管膽，還包括引氣管(6)、上環管(7)、下行冷管(8)、上行冷管(9)、下環管(10)，所述的上環管(7)與引氣管(6)連通，所述的下環管(10)於井字架(12)上。該冷管膽床層為軸向段。所述的內筒包括徑向外筒I(14)、徑向內筒I(15)、冷激管(16)、菱形分布器(17)、徑向內筒II(18)、徑向外筒II(19)，其中在冷激環管(16)上方為徑向I段，冷激環管(16)下方為徑向II段。所述的集氣盒(2)、蓋板(3)和內筒體(5)之間通過榫槽面法蘭連接，用不鏽鋼纏繞墊片(4)螺栓緊固密封。所述的引氣管(6)、上環管(7)、下行冷管(8)、下環管(10)、上行冷管(9)依次形成氣流通道。所述的內筒還包括錐形花板(20)、下封頭支座(21)、觸媒卸出管(22)、悶頭(23)，所述的錐形花板(20)、下封頭上方均與內筒體(5)焊接，下封頭連支座(21)將整個內筒支承在外筒底部，出徑向II段氣體通過錐形花板(20)離開床層出塔。由於整個床層催化劑成連續相，觸媒卸出管(22)上端與錐形花板(20)連接，下端帶有悶頭(23)，卸觸媒時只要打開悶頭，床層的催化劑即可連續自動卸出。所述的外筒(1)上部設有一次入口a，所述的外筒下部設有一次出口b，與塔外換熱器的冷氣進口連通；換熱器預熱到一定溫度後從塔二次入口c二次入塔，二次入口c連通中心管(11)，所述外筒的二次出口d與外置的廢熱鍋爐的進口連接。
由循環機出口冷的循環氣從合成塔外筒一次入口a處入塔，經內外筒環隙自上而下移熱初步升溫後從一次出口b處出塔，去塔外換熱器預熱到一定溫度後從塔二次入口c二次入塔。二入氣進入中心管(11)後，自下而上出管口，在集氣盒(2)內將氣體由引氣管(6)引入上環管(7)，再將氣體分配到各下行冷管(8)。管內氣體自上而下流動被管外氣體進一步預熱，同時移走床層的反應熱。管內氣體匯集於下環管(10)後又折流至上行冷管(9)，氣體在管內自下而上流動，再次被管外反應氣預熱，同時又移走床層的反應熱。出上行冷管(9)的氣體從頂部先進入軸向冷管膽段催化劑床層，原料氣不斷地合成為甲醇(或二甲醚、氨)。反應氣自上而下流動，離開冷管段床層的氣體先進入徑向外筒I(14)集氣，然後徑向自外而內通過催化劑床層連續進行絕熱反應。反應後氣體溫度升高，再經過徑向內筒I(15)集氣，並自上而下進入菱形分布器(17)。從塔頂引入的冷激氣，經過冷激管(16)進入菱形分布器(17)內，與徑向I段出口氣混合後達到降溫調節。降溫後的徑向I段氣體進入徑向內筒II(18)，將氣體徑向自內而外流過催化劑床層再次進行絕熱反應。反應後氣體溫度升高，最後進入徑向外筒II(19)集氣，並自上而下進入尾部催化劑床層，通過底部錐形花板(20)，離開床層後氣體從二次出口d處出塔去廢熱鍋爐。
實施例二DN1200聯醇合成塔，裝填C207型催化劑11.5m3，冷管面積140m2。入塔壓力12.0MPa，進塔氣量115000Nm3/h，其中冷激氣量～25000Nm3/h。入塔氣組成H270.1％，CO4.2％，CO20.5％，N224.1％，CH41.1％。入床層溫度230℃，出塔氣240℃，，出塔氣壓力11.6MPa。產精醇4.5t/h，副產～0.5MPa蒸汽2.4t/h。
本實施例其餘的結構和實現方式與實施例一相同。
權利要求1.一種前置式軸徑向合成塔，包括外筒、內筒，所述的內筒包括集氣盒、蓋板、內筒體、中心管、冷管膽、井字架、支承圈，內筒體內自上而下依次安裝集氣盒、蓋板、冷管膽、井字架、支承圈，所述的集氣盒與冷管膽之間設有蓋板，冷管膽的引氣管連通集氣盒與冷膽管，冷管膽通過井字架、支承圈固定安裝在內筒壁上，冷管膽的出氣口連通徑向觸媒筐，所述的外筒設有循環氣一次入口、一次出口，一次出口連通塔外換熱器，換熱器的冷氣出口連通外筒的二次入口，二次入口連通中心管，徑向觸媒筐的出氣口連通二次出口，其特徵在於所述的徑向觸媒筐包括徑向I段床層、徑向II段床層，徑向I段床層通過分布器與徑向II段床層連接；所述的徑向I段床層包括徑向外筒I、徑向內筒I，所述的徑向外筒I安裝於冷管膽出口的內筒壁上，所述的徑向內筒I安裝於中心管外壁上；所述的徑向II段床層包括徑向外筒II、徑向內筒II，所述的徑向外筒II安裝於內筒壁上，所述的徑向內筒II安裝於中心管外壁上；所述的徑向內筒I與徑向內筒II之間通過所述的分布器上、下連接，冷激環管安裝在分布器內，所述的冷激環管連接冷激管引至塔頂；所述的徑向外筒I、徑向內筒I、分布器、徑向內筒II、徑向外筒II均開有小孔，依次形成氣流通道。
2.如權利要求1所述的前置式軸徑向合成塔，其特徵在於所述的冷管膽為單管折流式等溫型冷管膽，包括引氣管、上環管、下行冷管、上行冷管、下環管，所述的上環管與引氣管連通，所述的下環管位於井字架上，所述的引氣管、上環管、下行冷管、下環管、上行冷管依次形成氣流通道。
3.如權利要求1或2所述的前置式軸徑向合成塔，其特徵在於所述的內筒還包括錐形花板、下封頭支座、觸媒卸出管、悶頭，所述的錐形花板、下封頭支座上方均與內筒體焊接，下封頭支座將整個內筒支承在外筒底部，所述的徑向II段的出氣口、錐形花板、二次出口形成氣流通道；觸媒出口管上端與錐形花板連接，下端帶有悶頭。
4.如權利要求3所述的前置式軸徑向合成塔，其特徵在於所述的分布器為菱形分布器。
5.如權利要求4所述的前置式軸徑向甲醇合成塔，其特徵在於所述的軸向冷管膽段佔總床高的1/4～1/2。
6.如權利要求2所述的前置式軸徑向合成塔，其特徵在於所述的引氣管、中心管和蓋板之間採用填料函密封。
7.如權利要求1或2所述的前置式軸徑向合成塔，其特徵在於集氣盒、蓋板和內筒體之間通過榫槽面法蘭連接、用不鏽鋼纏繞墊片螺栓緊固密封。
8.如權利要求5所述的前置式軸徑向合成塔，其特徵在於整個床層催化劑成連續相。
專利摘要一種前置式軸徑向合成塔，包括外筒、內筒，內筒包括集氣盒、蓋板、墊片、內筒體、冷管膽、中心管、井字架、支承圈、徑向外筒I、徑向內筒I、冷激管、分布器、徑向內筒II、徑向外筒II、錐形花板、下封頭支座、觸媒卸出管、悶頭，為一軸兩徑等溫型冷管－冷激型前置式副產蒸汽的合成塔軸向段觸媒筐採用先並流後逆流的單管折流式冷管膽，軸向段下部設兩徑向段，徑向段之間採取冷激移熱。該反應器具有催化劑床層溫度分布理想，生產能力大，可副產蒸汽，反應熱利用率高，合成塔阻力小，溫度調節靈活，且裝卸觸媒方便等優點。
文檔編號B01J8/04GK2790574SQ20052010251
公開日2006年6月28日 申請日期2005年5月27日 優先權日2005年5月27日
發明者陳運根, 喻旭春, 劉華彥, 楊祖望, 任賢朋, 談志人 申請人:浙江工業大學