专利名称：分体式自卸触媒合成塔内件的制作方法
技术领域：
一种涉及分体式自卸触媒合成塔内件，用于中小型氮肥厂合成氨和甲醇生产，属化工设备。
合成塔内件是合成氨和甲醇生产中的关键设备，触媒是生产中的必备媒介物。在生产过程中。触媒会逐步衰老而失去活性，它的衰老过程先从上层开始，由上而下逐步深入底层。触媒活性的降低，影响合成反应速度，合成氨和甲醇的质量难以保证。为保质保量，通常每年需更换一次触媒。
在现有技术中，更换触媒既复杂又费时间，目前的方法是将内件从外筒中吊出，放置地面上倾倒或者用抽空机将触媒吸出来，清除干净并装填新触媒，再将内件重新吊装。这种方法的缺点显而易见，以φ800合成塔内件为例，外筒高约14米，内件高约13米，重20余吨，要把重20余吨的重物，吊升至30米高处，不仅需要庞大的吊装设备，而且需要一块宽敞的场地，土建工程费用增加，吊装安全难以保证。此外每次更换触媒需停机10天左右，生产损失数十万元，内件多次吊装容易损伤，劳动强度大，重新开车升温时间长。
据上，本实用新型的目的就在于提供一种触媒更换方便，停车时间短，操作安全、吊装简单的分体式自卸触媒合成塔内件。
本实用新型所涉及的分体式自卸触媒合成内件，它通过一个可分体的轴向触媒吊篮(触媒筐)，和自卸触媒装置来实现上述目的。本装置由触媒吊篮，冷管束、内筒、自卸触媒装置、换热器和底座六部分构成。触媒吊篮由筒体法兰、冷气管、填料函、顶盖、过滤板、多孔板、中心套管、边套管、篮筐组成。冷管束由上环管、列管束、下环管、导气管、热气上升管、支承架组成。内筒由筒体、保温层、包皮组成。自卸触媒装置由花板、锥筛、松动叉杆、导筒、活塞、活塞杆，定位环、盲板组成。换热器由上管板、换热管、定位管、挡板组成。底座由下管板、锥形封头、底座体、填料函组成。
篮筐系不锈钢圆筒体，上部有法兰，它支承在筒体相应的台肩上，篮筐的内腔由过滤板，多孔板分隔成两部分，上部为分气盒，下部为触媒床。中心套管和边套管贯穿吊篮，中心管和热气上升管从相应的套管中穿过并伸入分气盒中，热电偶套管穿越吊篮直插至冷管束中，吊篮位于内筒的上部，通过筒体法兰与筒体焊为一体，篮筐的长度仅占触媒筒体高度的1／5～1／4。
冷管束的上下环管，由圆管加工成圆环管，通过列管束与其连接沟通，构成冷管束，导气管的下端与上环管焊接并沟通，上端为自由端。热气上升管的下端与下环管焊接沟通，其上端为自由端，导气管插装在边套管中，冷管束由支承架支承，支承架焊接在筒体中部的内壁上。
自卸触媒装置的锥筛为漏斗形，其锥底固接于花板上，锥底中焊有“十”字型筋板，锥筛的锥顶接导筒，筒内装有活塞及活塞杆、松动叉杆插装在活塞及活塞杆中，它可作往复运动及小于90度范围摆动。整个自卸触媒装置支承在盲板上，卸去盲板和底盖，活塞可以取出，拉动松动叉杆，装于冷管束周围及锥筛中的触媒，跌落至锥筛，通过导筒、底座卸出，实现触媒的下部自卸。吊篮内的触媒卸出，只需卸掉外筒顶盖和筒体法兰，将吊篮整体吊出而实现。
以下结合附图和实施例，详述本实用新型的工作原理及结构特征。
图1为本实用新型的主剖视图。
图2为本实用新型的上部剖视图。
图3为吊篮A－A剖视图。
图4为锥筛转向90度，B－B剖视图。
图5为换热器纵剖视图。
图6为吊篮本体主剖视图。
图1显示分体式自卸触媒合成塔内件主剖视图，内件由吊篮［5］、冷管束［6］，内筒［7］、自卸触媒装置［8］、换热器［9］、底座［10］构成。内件安装在外筒［3］内，外筒［3］的顶端与外筒上盖［4］以螺钉连接，下端与三通［2］为可拆连接，三通［2］又与底盖［1］连接。内件支承在底座［10］上，底座［10］则依靠外筒［3］的底部支承。
在图2～图6中，内件的主要结构显示其上。吊篮［5］位居内筒的上部，它由泠气管［26］、填料函［25］、筒体法兰［24］、顶盖［23］、过滤板［22］、篮筐［21］、多孔板［20］、中心套管［49］、边套管［50］组成。篮筐［21］系不锈钢圆筒体，上部有法兰，法兰支承在内筒体［13］相应的台肩上，篮筐内装有过滤板［22］和多孔板［20］，篮筐［21］的长度仅占触媒筒体高度的1／5～1／4。过滤板［22］将吊篮［5］分隔成两部分，上部为分气盒，下部为触媒床，触媒床中装的触媒，根据产品的不同而异，如为甲醇生产，触媒床的上部为脱硫剂，下部为合成氨常用触媒，如果是合成氨生产，则无需装脱硫剂。多孔板［20］即为吊篮［5］的底板，其上装有中心套管［49］，边套管［50］，而中心管［30］，导气管［19］分别插装在其相应的套管中。套管一方面保护中心管和导气管，另一方面阻挡触媒不致掉入被保护的管内。热电偶套管［28］穿越吊篮［5］直伸至冷管束［6］周围。中心套管［49］、边套管［50］上下两端分别与过滤板［22］和多孔板［20］连接，穿越过滤板［22］的一端为自由端，用填料函气密，下端焊于多孔板上。当需要卸出吊篮［5］内的触媒时，拆去外筒［3］的上盖［4］和筒体法兰［24］。吊篮［5］整体可以从内筒中吊出，吊出的高度仅3米，重量只有2吨，更换新触媒后又可吊入，费时较短，拆装方便，从而实现触媒的上部卸出。
冷管束［6］位于吊篮［5］之下，居内筒中部，它由上环管［18］、导气管［19］、列管束［17］、下环管［16］、热气上升管［29］和支承架［15］组成。上下环管为圆管加工而成的圆环管，上环管［18］的上侧与两根导气管［19］固接并沟通，下环管［16］的上侧通过列管束［17］与上环管［18］沟通，并联接成列管束［17］，热气上升管［29］与下环管［16］上侧固接沟通。列管束［17］的两端为圆管，中间为扁平状，此种结构可减少冷管束［6］占用空间增加触媒装填量。支承架［15］为圆形隔板，外圈为圆环，内圈用隔条连接与外圈焊为一体，支承架［15］焊于内筒［7］的中部，用来支承冷管束［6］。
自卸触媒装置［8］位于冷管束［6］之下，它由花板［14］、锥筛［33］、松动叉杆［31］、导筒［41］、活塞［42］、活塞杆［43］、定位环［35］、盲板［48］组成。花板［14］为圆环板，外圈焊于筒体［13］的内壁上，内圈与锥筛［33］的锥底焊接，锥底上焊有“十”字型筋板。在水平方向的筋板下方有径向凹槽，两根导气管［28］通过锥筛［33］凹槽的两侧上部对称地连接沟通到中心管［30］上。锥筛的锥面部分布满孔径为0.5毫米的网孔，气体可自由通过网孔，而触媒却不能漏出。锥筛［33］的锥顶接导筒［41］，在导筒［41］内装有松动叉杆［31］、活塞［42］、活塞杆［43］、活塞及活塞杆上有轴向孔，松叉杆动［31］就插装在孔内。松动叉杆［31］为复合杆、上端为“十”字型叉，叉的上部为直杆，下部为曲杆，“十”字型叉对应地穿插在锥底“十”字型筋板［34］的空挡中，松动叉杆［31］可以作往复运动及小于90度范围内摆动，对触媒进行破拱和松动。为保证活塞［42］、活塞杆［43］及松动叉杆［31］在导筒［41］内运动时不被卡住，因此在底座体［45］中装有定位环［35］。锥筛［33］类似漏斗形，整个自卸触媒装置支承在盲板［48］上。当需要卸出冷管束［6］周围及锥筛［33］中的触媒时，只要拆去底盖［1］和盲板［48］，将活塞［42］移至锥形封头［44］中或将活塞取出，拉动松动叉杆［31］，触媒在重力作用下，经锥筛［33］、导筒［41］和底座［10］而卸出。在生产时，自卸触媒装置［8］仍可作热气通道。
内筒［7］是整个内件的包容件，它由筒体［13］、保温层［12］和包皮［11］组成。筒体［13］是一个不锈钢圆筒，筒内分别安装有吊篮［5］、冷管束［6］、自卸触媒装置［8］、换热器［9］。内筒［7］与底座［10］通过上千根换热管［38］实现的。保温层［12］由绝热材料包裹而成，避免和减少与外界的热交换。包皮［11］则是一层薄钢皮构成的保护皮，用来保护保温层［12］和内件在吊装和生产时不致受损。
图5为换热器［9］纵剖视图，它为列管式换热器，主要由上管板［39］、换热管［38］、定位管［40］、挡板［37］组成。上管板［39］为圆板，它与筒体［13］焊为一体，板上加工有大、中、小孔，中心大孔，供安装导筒［41］、两侧的中孔，供安装集气管［32］，众多的小孔则是供安装换热管［38］。挡板［37］与上管板［39］形状类似，换热管［38］穿越挡板［37］，挡板的间距和固定由定位管［40］来实现，定位管［40］的下端焊于下管板［36］上。换热管［38］上下两端分别与上下管板连接，换热器［9］两管板的空腔，其下部与外筒［3］的进气口［27］相通，其上部与集气管［32］相通。与触媒接触反应后的热气体，由换热管［38］内流过，经底座［10］和出气口［47］排至下道工序。从进气口［27］输入未反应的冷气体，经内、外筒间的环隙进入换热器［9］的下部，由于挡板［37］阻挡，冷气体在换热器［9］中迂回流动，有充分进行热交换的时间，冷热气体的逆向流动，能保持较高的温差，提高换热效果。加热后的冷气体，经集气管［32］汇集至中心管［30］顶部的分气盒中，与热气上升管［29］的加热后冷气混流，拆回与触媒接触，进行合成氨或甲醇的放热反应，合成后的氨或甲醇气体，经换热管［38］在换热器［9］中进行热交换，从而完成一个工作循环。
底座［10］是内件的承载件并兼作气体三通，主要由下管板［36］、锥形封头［44］、底座体［45］、填料函［46］组成，下管板［36］与锥形封头［44］的锥底焊接，锥顶与底座体［45］上部焊接，底座体［45］的下部外圆套装有填料函［46］，使三通得以气密并防止和减少冷、热气体的相互渗漏。活塞杆［43］和定位环［35］装于底座［10］内。内件由底座［10］支承，底座［10］则支承在外筒［3］的底部。
分体式自卸触媒合成塔内件的工作过程如下未反应的冷气体由冷气管［26］进入，经导气管［19］流至冷管束［6］，管内的冷气体被管外合成后的热气体加热至350℃～400℃。冷管束［6］管内加热后的热气经热气上升管［29］输至吊篮［5］的分气盒中，它与从中心管［30］来的加热气体混合，合流后的气体折回向下流动，与吊篮［5］内的触媒床、冷管束［6］周围的触媒接触，生成甲醇或合成氨气体，这一过程为放热反应。中心管［30］内的气体由外筒［3］上的进气口［27］进入，经内、外筒间的环隙，从换热器［9］的底部进入，经换热管［38］管内的热气体加热管外的冷气体，换热后的甲醇或氨气体，经底座［10］从出气口［47］排至下道工序，完成一个工作循环，实际上这一过程是连续地进行。
当需要进行卸出触媒时，内件的上部只需将外筒上盖［4］拆开，卸去筒体法兰［24］，即可将吊篮［5］整体吊出，卸出旧触媒更换新触媒，再将吊篮［5］装入内件中即可。内件下部触媒的卸出，拆去底盖［1］、卸掉盲板［48］，将活塞［42］移至锥形封头［44］内，或将活塞［42］全部取出，拉动松动叉杆［31］、冷管束［6］及锥筛［33］周围的触媒，在重力作用下可自行排出。
本实用新型经试验，操作十分方便，大换一次触媒，节约触媒量2／3，减少开、停车时间20～25天，同时亦可降低吊装对内件的损伤。
权利要求1.一种涉及分体式自卸触媒合成塔内件，用于中小型氮肥厂合成氨或甲醇生产，内件装于外筒内，其特征是，它通过一个可分体的轴向吊篮和自卸触媒装置来实现触媒的卸出，主要由吊篮、冷管束、内筒、自卸触媒装置、换热器、底座六部分构成，吊篮由筒体法兰[24]、冷气管[26]、填料函[25]、多孔板[20]、篮筐[21]、过滤板[22]、顶盖[23]中心套管[49]、边套管[50]组成，篮筐[21]为钢质圆筒体，上部有法兰，支承在筒体[13]相应的台肩上，筒体内腔由过滤板[22]和多孔板[20]将其分成两部分，过滤板[22]以上为分气盒，以下为触媒床，多孔板[20]即为吊篮[5]的底板，在底板上安装有中心套管[49]、边套管[50]，套管的上端穿越过滤板[22]为自由端，以填料函密封，套管的下端焊接在多孔板[20]上，中心管[30]和导气管[19]插装在相应的套管中，热气上升管[29]伸入吊篮[5]的分气盒中，热电保偶套管[28]穿越吊篮[5]直插到冷管束[6]中，冷管束[6]由上环管[18]、列管束[17]、下环管[16]、导气管[19]、热气上升管[29]组成，上、下环管为圆环管，上环管[18]的上侧与两根导气管[19]连接沟通，下侧与列管束[17]焊接沟通，下环管[16]的上侧与列管束[16]和热气上升管[29]焊接沟通，中心管[30]穿过冷管束[6]伸至分气盒中，冷管束[6]位于吊篮[5]之下，内筒[7]由筒体[13]、保温层[12]、包皮[11]组成，筒体[13]为钢质圆筒，吊篮[5]、冷管束[6]、自卸触媒装置[8]依次装于筒内，内筒[7]通过换热管[38]与底座[10]连成一体，自卸触媒装置由花板[14]、锥筛[33]、松动叉杆[31]、导筒[41]、活塞[42]、活塞杆[43]、定位杆[35]、盲板[48]组成，花板[14]为圆环板，其内圆与锥筛[33]的锥底焊为一体，外圈焊于筒体[13]中部的内壁上，锥底上焊有“十”字型筋板[34]，换热器[9]为列管式，位于锥筛[33]之下，它由上管板[39]、换热管[38]、挡板[37]和定位管[40]组成，在换热器[9]的上部即换热管[38]间空腔与两根集气管[32]连通，导筒[41]贯通换热器[9]，挡板[37]套装在换热管[38]和定位管[40]上，由定位管[40]来定位，定位管[40]的下端焊接在下管板[36]上，底座[10]由下管板[36]、锥形封头[44]、底座体[45]、填料函[46]组成，锥形封头[44]的锥底与下管板[36]焊接，锥顶与底座体[45]焊接，活塞杆[43]穿通底座[10]，定位环[35]装于底座体[45]内，内筒[7]通过换热管[38]连成一体，内件由底座[10]支承，底座[10]则支承在外筒[3]的底部。
2.根据权利要求1所述的分体式自卸触媒合成塔内件，其特征是吊篮［5］为分体式结构，拆去外筒顶盖［4］和筒体法兰［24］，吊篮［5］可整体吊出，篮筐［21］的长度为触媒筒体高度的1／5～1／4。
3.根据权利要求1所述的分体式自卸触媒合成塔内件，其特征是集气管［32］通过锥筛［33］凹槽的两侧上部对称地连接到中心管［30］上。
4.根据权利要求1所述的分体式自卸触媒合成塔内件，其特征是，自卸触媒装置［8］中的锥筛［33］为漏斗形，锥底上焊有“十”字型筋板［34］、锥面上布满φ0.5毫米的网孔，锥顶与导筒［41］连接。
5.根据权利要求1和4所述的自卸触媒置［8］，其特征是，松动叉杆［31］插装在活塞［42］和活塞杆［43］相应的轴向孔中，松动叉杆［31］为复合杆，上端为“十”字型叉，叉的上部为直杆，下部为曲杆，“十”字型叉穿插在锥底“十”字型筋板［34］的空挡中，松动叉杆［31］可作往复运动及小于90度范围内的摆动。
6.根据权利要求1所述的分体式自卸触媒合成塔内件，其特征是，装于导筒［41］中的活塞［42］及活塞杆［43］，支承在盲板［48］上，拆去底盖［1］和盲板［48］，活塞［42］和活塞杆［43］可以取出，触媒在重力作用下能自卸。
专利摘要一种涉及分体式自卸触媒合成塔内件，用于中小型氮肥厂合成氨和甲醇生产。它通过轴向吊篮(5)、自卸触媒装置(8)，实现触媒的卸出。内件上部触媒的卸出，只需卸掉上盖(4)和筒体法兰(24)吊篮，(5)可整体吊出。内件下部触媒的卸出，只需拆去底盖(1)和盲板(48)后、活塞(42)、活塞杆(43)可取出，拉动松动叉杆(31)，触媒经导筒(41)、底座(10)卸出。本装置较现有技术节约触媒量2/3，节省开、停车时间20-25天(按2-3年大换一次，每年小换一次计)。
文档编号B01J8/04GK2071983SQ9021595
公开日1991年2月27日 申请日期1990年10月6日 优先权日1990年10月6日
发明者谢定中, 严朝建, 喻永林, 郭振凯, 周建龙, 李鑫, 黄湘柱, 徐天相, 卢健, 李春阳, 庞琳, 樊家本, 陈月华 申请人:湖南省化肥工业公司