新型轴径向单管折流式合成塔内件的制作方法

专利名称：新型轴径向单管折流式合成塔内件的制作方法
技术领域：
本实用新型属于冷管型气固相催化反应器，主要用于氨、甲醇的合成反应，尤其适用于中、高压单醇生产的场合。
背景技术：
国内外大化肥所用的氨合成塔全属于绝热型合成塔，Kellogg采用四段全轴向的结构，Topsφe是二段纯径向的结构，而Casale采用独特的轴径向混流的结构。轴向塔阻力大，纯径向塔的结构虽然大幅度降低了塔阻，但装卸催化剂比较麻烦。理论和实践证明，轴径向混流结构最为理想，既能显著降低塔阻，又易于催化剂的装卸，因此这种技术在大塔的技术改造中均取得了满意效果，惟独在中、小型合成塔内件的改造中未能取得明显成效，也可见小塔改径向结构的难度。
国内的氨塔和甲醇塔多数采用冷管型，形式有三套管、单管并流和单管折流等，都采用全轴向结构。南化公司研究院开发的NC合成塔，采用全冷激或冷激-间冷绝热型、轴-径向复合式结构，且先轴向后径向。这种结构较适合于中、小型塔，它在前期主要反应段采用轴向结构，而在最后一段反应区采取径向，这就可以减少由于塔径小、气流难以做到理想均布给生产带来的不利影响，又收到降低部分塔阻的效果。但该塔型径向段仍为全径向结构，轴、径向之间不是连续相，装卸触媒麻烦的问题依然存在。

发明内容为了克服已有的轴-径向合成塔内件装卸触媒比较麻烦、气流难以做到理想均布、塔阻较大的不足，本实用新型提供一种能够达到床层温度分布理想、塔阻小、可以方便地装卸触媒的新型轴径向单管折流式合成塔内件。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种新型轴径向单管折流式合成塔内件，包括触媒筐、换热器，所述的触媒筐包括筒体、集气盒、盖板、垫片、支承圈、中心管、花板、冷管胆，冷管胆安装在筒体内，放置在支承圈上，所述的花板安装在支承圈的下方，该支承圈和花板之间装有触媒，所述的换热器位于花板的下方，所述的支承圈和花板之间还设有轴径向布气器，所述的轴径向布气器设有通气孔，所述的冷管胆出气口、该轴径向布气器的通气孔、触媒筒的触媒、换热器依次形成气流通道。
进一步，所述的轴径向布气器包括内集气筒，该内集气筒套接在中心管上，所述的内集气筒的筒壁上开有通气孔。
再进一步，所述的轴径向布气器还包括外集气筒，所述的外集气筒套接在触媒筒壁内，触媒位于内集气筒与外集气筒之间；该内集气筒的顶端高度高于外集气筒；所述的外集气筒的筒壁上开有通气孔，且外集气筒与筒体的空腔连通。
更进一步，所述的冷管胆为单管折流式等温型冷管胆，包括引气管、上环管、并流冷管、逆流冷管、下环管，所述的上环管与引气管连通，所述的下环管位于支承圈上，所述的引气管、上环管、并流冷管、下环管、逆流冷管依次形成气流通道。
所述的内集气筒呈话筒状，由上锥形多孔板、下锥形多孔板、内集气筒体、封板组成，所述的上锥形多孔板夹角90°＜α＜130°。
所述的内集气筒顶端高度超过外集气筒300～1000mm。
所述的径向触媒筒的高度占整个触媒筐的1/4～1/3。
所述的引气管、中心管和盖板之间采用填料函密封。
集气盒、盖板、筒体之间通过凹凸面法兰连接，不锈钢缠绕垫片螺栓紧固密封。
所述的换热器为螺旋板式换热器。
本实用新型的有益效果主要表现在(1)、床层温度分布理想，生产能力大，催化剂装量大、寿命长；(2)、塔阻小，能耗低，尤其在高压单醇生产的场合能有效地防止内筒体被压瘪；(3)、结构简单可靠，装卸催化剂方便，操作稳定；(4)、用料节省，制造成本降低。


图1是新型轴径向单管折流式合成塔内件的结构图。
图2是内集气筒的结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。
参照图1，新型轴径向单管折流式合成塔内件由触媒筐和换热器(15)二大部件构成，集气盒(1)、盖板(2)、垫片(3)、筒体(4)、支承圈(10)、中心管(11)、内集气筒(12)、外集气筒(13)、花板(14)和冷管胆组成触媒筐，其中冷管胆是由引气管(5)、上环管(6)、下行冷管(7)、上行冷管(8)、下环管(9)焊接而成。冷管胆支撑在焊于筒体的支承圈(10)上。引气管(5)、中心管(6)和盖板(2)之间采用填料函密封，集气盒(1)、盖板(2)、筒体(4)之间通过凹凸面法兰连接，不锈钢缠绕垫片螺栓紧固密封。内集气筒(12)顶端高度应超过外集气筒(13)300～1000mm，以避免气体短路，使轴向段出口气体直接窜入床层出口而影响反应。
入塔气体先进下部换热器(15)，从筒体进气孔进入气体。入换热器冷通道自外向内流动，加热后进入中心管(11)。从中心管上端出来的气体经集气盒(2)由引气管(6)进入上环管(7)，再将气体分配到各下行冷管(8)。管内气体自上而下流动被管外气体进一步预热，同时移走床层的反应热。管内气体汇集于下环管(10)后又折流至上行冷管(9)，气体在管内自下而上流动，再次被管外反应气预热，同时又移走床层的反应热。出上行冷管(9)的气体从顶部进入轴向端催化剂床层，原料气不断地合成为甲醇、氨。离开冷管段之反应气再汇集进入内集气筒。径向段上部气体从内到外呈轴径向混合流通过床层反应，再进入外集气筒(13)，下部气体呈纯径向流动进入外集气筒(13)。外集气筒(13)下端出口气体呈轴径向混流离开床层进入换热器。反应气进螺旋板换热器热通道，自内向外流动被冷却，从换热器下端出来后出塔。床层气体温度可用进冷副管(16)的冷气进行调节。
内集气筒结构独特，如话筒状，结构见图2。它是由上锥形多孔板(17)、下锥形多孔板(18)、内集气筒体(19)、封板(20)焊接而成，外包不锈钢丝网。封板(20)焊接在中心管上。上锥形多孔板(17)夹角90°＜α＜130°。上锥形多孔板的这种结构有利于轴向段气体容易汇集，以防止气体短路。
DN800轴径向单醇合成塔内件，装填C301型催化剂3.6m3，冷管面积72m2，换热器面积54m2。操作压力16MPa，进塔气量36000Nm3/h。入塔气组成H272.61％，CO4.34％，CO22.05％，N218.38％，CH42.62％。床层温度236℃，出塔气150℃，轴向温差14℃，平面温差3℃，塔压差0.3MPa，产精醇15000t/年。
权利要求1.一种新型轴径向单管折流式合成塔内件，包括触媒筐、换热器，所述的触媒筐包括筒体、集气盒、盖板、垫片、支承圈、中心管、花板、冷管胆，冷管胆安装在筒体内，冷管胆放置在支承圈上，所述的花板安装在支承圈的下方，该支承圈和花板之间装有触媒，所述的换热器位于花板的下方，其特征在于所述的支承圈和花板之间还设有轴径向布气器，所述的轴径向布气器设有通气孔，所述的冷管胆出气口、该轴径向布气器的通气孔、触媒筒的触媒、换热器依次形成气流通道。
2.如权利要求1所述的新型轴径向单管折流式合成塔内件，其特征在于所述的轴径向布气器包括内集气筒，该内集气筒套接在中心管上，所述的内集气筒的筒壁上开有通气孔。
3.如权利要求2所述的新型轴径向单管折流式合成塔内件，其特征在于所述的轴径向布气器还包括外集气筒，所述的外集气筒套接在触媒筒壁内，触媒位于内集气筒与外集气筒之间；该内集气筒的顶端高度高于外集气筒；所述的外集气筒的筒壁上开有通气孔，且外集气筒与筒体的空腔连通。
4.如权利要求1-3之一所述的新型轴径向单管折流式合成塔内件，其特征在于所述的冷管胆为单管折流式等温型冷管胆，包括引气管、上环管、并流冷管、逆流冷管、下环管，所述的上环管与引气管连通，所述的下环管位于支承圈上，所述的引气管、上环管、并流冷管、下环管、逆流冷管依次形成气流通道。
5.如权利要求2所述的新型轴径向单管折流式合成塔内件，其特征在于所述的内集气筒呈话筒状，由上锥形多孔板、下锥形多孔板、内集气筒体、封板组成，所述的上锥形多孔板夹角90°＜α＜130°。
6.如权利要求4所述的新型轴径向单管折流式合成塔内件，其特征在于所述的内集气筒顶端高度超过外集气筒300～1000mm。
7.如权利要求4所述的新型轴径向单管折流式合成塔内件，其特征在于所述的径向触媒筒的高度占整个触媒筐的1/4～1/3。
8.如权利要求4所述的新型轴径向单管折流式合成塔内件，其特征在于所述的引气管、中心管和盖板之间采用填料函密封。
9.如权利要求8所述的新型轴径向单管折流式合成塔内件，其特征在于集气盒、盖板、筒体之间通过榫槽式法兰连接，不锈钢缠绕垫片螺栓紧固密封。
10.如权利要求9所述的新型轴径向单管折流式合成塔内件，其特征在于所述的换热器为螺旋板式换热器。
专利摘要一种新型轴径向单管折流式合成塔内件，包括触媒筐、换热器，所述的触媒筐包括筒体、集气盒、盖板、垫片、支承圈、中心管、花板、冷管胆，冷管胆为单管折流式，安装在筒体内，放置在支承圈上，所述的花板安装在支承圈的下方，该支承圈和花板之间装有触媒，所述的换热器位于花板的下方，所述的支承圈和花板之间还设有轴径向布气器，所述的轴径向布气器设有通气孔，所述的冷管胆出气口、该径向布气器的通气孔、触媒筒的触媒、换热器依次形成气流通道。本实用新型提供一种能够达到床层温度分布理想、塔阻小、可以方便地装卸触媒的新型轴径向单管折流式合成塔内件。
文档编号B01J8/02GK2744400SQ200420110698
公开日2005年12月7日 申请日期2004年11月24日 优先权日2004年11月24日
发明者刘华彦, 陈运根, 贾继宁, 谈志人 申请人:浙江工业大学