CN116899521B - 一种甲醇合成装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种甲醇合成装置，涉及甲醇合成技术领域；包括换热器和甲醇合成塔；甲醇合成塔的内部旋转设置有转盘，转盘上旋转设置有呈圆形阵列布置的角度转筒，角度转筒上设置有呈圆形阵列布置的催化剂筒，催化剂筒内填充有催化剂；在甲醇合成塔的外侧设置有转移件，用于对催化剂筒进行更换转移；转移件包括竖直滑动安装在甲醇合成塔外侧的转移架，转移架的一端设置有用于夹持催化剂筒的夹持件；在甲醇合成塔的端部设置有换位件，用于对每个角度转筒进行角度调整；本发明便于填充更换甲醇反应塔中的催化剂，代替人工进行更换填充操作，避免了安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及甲醇合成技术领域，特别涉及一种甲醇合成装置。
背景技术
自工业化生产以来，甲醇合成的原料路线经历了很大变化；开始从煤和焦碳为原料，然后以天然气为原料的甲醇生产流程被广泛应用；后来以重油为原料的甲醇装置有所发展；甲醇的合成方法很多，有利用合成气进行合成，也有利用其他原料的方法；目前，利用合成气进行甲醇合成的方法得到广泛使用，其合成流程一般如下：将合成气压缩输送至换热器中，调节合成气温度，然后将其通入到甲醇反应塔中，在甲醇反应塔中设置有催化剂，能催化合成气反应，经过催化后，合成器通入到冷却设备中进行冷却，然后进行气液分离；甲醇反应塔是常用的甲醇合成设备，在其内部，需要安装若干套管，套管中填充催化剂，并且需要将催化剂加热；现有的甲醇合成塔，催化剂消耗使用后，需要进行更换填充，其一般通过人工进行填充，其更换不便，且易发生安装事故；发明人根据上述技术问题，提出一种能便于进行催化剂更换填充的甲醇合成装置，对其中的甲醇反应塔进行改进；公开号为CN116020373A的中国专利公开一种甲醇的合成装置和合成方法，其技术方案为：包括变换装置、一级净化装置、二级净化装置和反应装置，从记载的内容上看，该专利提出的技术方案能延长了催化剂使用寿命，降低了甲醇的生产成本和能耗；但对于催化剂后续的填充更换，没有提出有效的技术方案，并没有解决上述的技术问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明便于填充更换甲醇反应塔中的催化剂，代替人工进行更换填充操作，避免了安全隐患。
本发明所使用的技术方案为：一种甲醇合成装置，包括换热器和甲醇合成塔，其中换热器有四个，每两个换热器为一组，且相互连通；甲醇合成塔有两个，两个甲醇合成塔与每组换热器分别连通；且两组换热器共同连通有空冷器和合成气运输口，合成气运输口用于输送用于合成甲醇的合成气，合成气分为两股，分别通入到两组换热器中；空冷器用于冷却合成气，两股合成气在空冷器中汇合，以进行冷却；甲醇合成塔的内部旋转设置有转盘，转盘上旋转设置有呈圆形阵列布置的角度转筒，角度转筒上设置有呈圆形阵列布置的催化剂筒，催化剂筒内填充有催化剂；在甲醇合成塔的外侧设置有转移件，用于对催化剂筒进行更换转移；转移件包括竖直滑动安装在甲醇合成塔外侧的转移架，转移架的一端设置有用于夹持催化剂筒的夹持件；在甲醇合成塔的端部设置有换位件，用于对每个角度转筒进行角度调整；换位件包括活动安装在甲醇合成塔端部的配合套筒；以及固定安装在甲醇合成塔端部的升降控制电缸，升降控制电缸用于控制配合套筒升降移动，在角度转筒朝向配合套筒的一端上设置有花键筒，花键筒与配合套筒的一端配合时，通过配合套筒转动，以带动角度转筒转动，进而调节角度转筒的角度方位。
进一步地，所述甲醇合成塔与换热器通过管道二和管道三分别连通；每组换热器中，两个换热器通过管道一和管道四分别连通，换热器与空冷器之间通过管道六连通；合成气从合成气运输口通入，经过两个换热器、管道四和管道二进入到甲醇合成塔中，合成气在换热器形成单独一条通路，合成气在甲醇合成塔中经过反应后的生成物经过管道三、管道一、两个换热器和管道六，通入到空冷器中，合成气经过反应后的生成物在返回换热器时，形成另一条单独的通路；在换热器中，不同通路中的合成气与合成气经过反应后的生成物进行换热。
进一步地，所述甲醇合成塔的外侧固定设置有换向电机，换向电机的输出轴上连接有换向齿轮，换向齿轮与转盘构成齿轮副，以驱动转盘转动，以变换各角度转筒的方位。
进一步地，所述角度转筒的内部中心区域设置有空腔，空腔内部为沸腾热水；花键筒为中空结构，且花键筒的一端与角度转筒空腔连通，在连通处设置有花键筒。
进一步地，所述换位件包括设置在甲醇合成塔端部的驱动电机，驱动电机的输出轴上连接有皮带传动结构，在配合套筒的外侧设置有花键槽，皮带传动结构的一端皮带轮与花键槽滑动连接。
进一步地，所述换位件还包括固定设置在升降控制电缸伸缩杆上的套杆，套杆的一端与配合套筒旋转连接；在配合套筒的顶端连通有沸水运输口，用于补充更换沸腾热水。
进一步地，所述甲醇合成塔的端部开设有更换孔，转移架一端连接有配合座，配合座与更换孔活动配合，转移件通过更换孔对催化剂筒进行更换转移。
进一步地，所述转移件包括固定设置在甲醇合成塔外侧的丝杆电机，以及旋转设置在甲醇合成塔外侧的转移丝杆，转移丝杆通过丝杆电机驱动；转移架与转移丝杆构成螺旋副，夹持件设置在配合座上。
进一步地，所述夹持件包括设置在配合座上的夹持电缸，夹持电缸的伸缩杆上设置有电磁夹持板。
本发明与现有技术相比的有益效果是：（1）本发明所提出的甲醇合成装置便于对催化剂及其承装载体进行更换，替代人工更换操作，高效方便，且同时避免了安全隐患；（2）本发明所提出的甲醇合成装置中，当配合套筒与花键筒配合时，可进行沸水的补充更换，通过沸水运输口抽送沸水，沸水经过配合套筒进入到角度转筒内部的空腔；（3）本发明所提出的甲醇合成装置中，催化剂筒呈圆形阵列布置在角度转筒上，且角度转筒也是呈圆形阵列布置在甲醇合成塔内，使甲醇合成塔内部填装足够数量的催化剂，且通过转动设置，便于更换。
附图说明
图1为本发明整体结构的正投影示意图。
图2为本发明整体结构的另一角度示意图。
图3为本发明甲醇合成塔的示意图。
图4为本发明配合套筒的安装示意图。
图5为本发明角度转筒的安装示意图。
图6为本发明角度转筒的结构示意图。
附图标记：1-合成气运输口；2-换热器；3-空冷器；101-管道一；102-管道二；103-管道三；104-管道四；105-管道六；4-甲醇合成塔；5-转移丝杆；6-丝杆电机；7-沸水运输口；8-皮带传动结构；9-升降控制电缸；10-套杆；11-驱动电机；12-转移架；13-配合座；14-夹持电缸；1401-电磁夹持板；15-配合套筒；1501-花键槽；16-换向齿轮；1601-换向电机；17-转盘；18-角度转筒；19-催化剂筒；1801-花键筒；1802-控制阀门。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体说明：如图1至图6所示，本发明提出的甲醇合成装置，包括换热器2和甲醇合成塔4，其中换热器2有四个，每两个换热器2为一组，且相互连通；甲醇合成塔4有两个，两个甲醇合成塔4与每组换热器2分别连通；且两组换热器2共同连通有空冷器3和合成气运输口1，合成气运输口1用于输送用于合成甲醇的合成气，合成气分为两股，分别通入到两组换热器2中；空冷器3用于冷却合成气，两股合成气在空冷器3中汇合，以进行冷却；甲醇合成塔4与换热器2通过管道二102和管道三103分别连通；每组换热器2中，两个换热器2通过管道一101和管道四104分别连通，换热器2与空冷器3之间通过管道六105连通；合成气从合成气运输口1通入，经过两个换热器2、管道四104和管道二102进入到甲醇合成塔4中，合成气在换热器2形成单独一条通路，合成气在甲醇合成塔4中经过反应后的生成物经过管道三103、管道一101、两个换热器2和管道六105，通入到空冷器3中，合成气经过反应后的生成物在返回换热器2时，形成另一条单独的通路；在换热器2中，不同通路中的合成气与合成气经过反应后的生成物进行换热（在合成气传输至甲醇合成塔4的过程中，合成气依次通过合成气运输口1、换热器2、管道四104和管道二102、甲醇合成塔4；生成物从甲醇合成塔4传输至空冷器3的过程中，生成物依次经过管道三103、管道一101、两个换热器2和管道六105；即在换热器2中，布置有两条不同的通路，生成物和合成气在换热器2中进行换热，不会混合，换热器的构造原理为现有技术，在此不再赘述）。
甲醇合成塔4的内部旋转设置有转盘17，甲醇合成塔4的外侧固定设置有换向电机1601，换向电机1601的输出轴上连接有换向齿轮16，换向齿轮16与转盘17构成齿轮副，以驱动转盘17转动；转盘17上旋转设置有呈圆形阵列布置的角度转筒18，角度转筒18上设置有呈圆形阵列布置的催化剂筒19，催化剂筒19内填充有催化剂；在甲醇合成塔4的外侧设置有转移件，用于对催化剂筒19进行更换转移；转移件包括竖直滑动安装在甲醇合成塔4外侧的转移架12，转移架12的一端设置有用于夹持催化剂筒19的夹持件；在甲醇合成塔4的端部设置有换位件，用于对每个角度转筒18进行角度调整；换位件包括活动安装在甲醇合成塔4端部的配合套筒15，以及固定安装在甲醇合成塔4端部的升降控制电缸9，升降控制电缸9用于控制配合套筒15升降移动，在角度转筒18朝向配合套筒15的一端上设置有花键筒1801，花键筒1801与配合套筒15的一端配合时，通过配合套筒15转动，以带动角度转筒18转动，进而调节角度转筒18的角度方位。
角度转筒18的内部中心区域设置有空腔，空腔内部为沸腾热水；花键筒1801为中空结构，且花键筒1801的一端与角度转筒18空腔连通，在连通处设置有花键筒1801；换位件还包括设置在甲醇合成塔4端部的驱动电机11，驱动电机11的输出轴上连接有皮带传动结构8，在配合套筒15的外侧设置有花键槽1501，皮带传动结构8的一端皮带轮与花键槽1501滑动连接；换位件还包括固定设置在升降控制电缸9伸缩杆上的套杆10，套杆10的一端与配合套筒15旋转连接；在配合套筒15的顶端连通有沸水运输口7，用于补充更换沸腾热水；甲醇合成塔4的端部开更换孔，转移架12一端连接有配合座13，配合座13与更换孔活动配合，转移件通过更换孔对催化剂筒19进行更换转移。
转移件还包括固定设置在甲醇合成塔4外侧的丝杆电机6，以及旋转设置在甲醇合成塔4外侧的转移丝杆5，转移丝杆5通过丝杆电机6驱动；转移架12与转移丝杆5构成螺旋副，夹持件设置在配合座13上；夹持件包括设置在配合座13上的夹持电缸14，夹持电缸14的伸缩杆上设置有电磁夹持板1401。
本发明所提出的甲醇合成装置的工作原理：合成气分为两股，对于合成气的传输，合成气传输至甲醇合成塔4的过程中，合成气依次通过合成气运输口1、换热器2、管道四104和管道二102、甲醇合成塔4，合成气在甲醇合成塔4经过催化，发生反应并生成生成物；生成物从甲醇合成塔4传输至空冷器3的过程中，生成物依次经过管道三103、管道一101、两个换热器2和管道六105；即在换热器2中，布置有两条不同的通路，生成物和合成气在换热器2中进行换热，不会混合，最后传输至空冷器3进行冷却。
在对催化剂进更换补充时：夹持电缸14控制电磁夹持板1401靠近催化剂筒19端部，通过电磁夹持板1401对催化剂筒19进行夹持固定；丝杆电机6工作，使转移丝杆5转动，转移架12滑动，进而将催化剂筒19从角度转筒18内部抽出转移，然后通过更换孔，将催化剂筒19从甲醇合成塔4中抽出转移；在单个角度转筒18上，通过升降控制电缸9控制配合套筒15的高度，驱动电机11驱动配合套筒15转动，配合套筒15朝向角度转筒18的一端上有配合槽，通过配合槽与花键筒1801配合，以带动角度转筒18转动；进而调整角度转筒18的角度，使角度转筒18上各个方位的催化剂筒19位于更换孔的下方，便于进行逐一更换；需要说明的是，当配合套筒15与花键筒1801配合时，还可进行沸水的补充更换，通过沸水运输口7抽送沸水，沸水经过配合套筒15进入到角度转筒18内部的空腔。
通过换向电机1601工作，在齿轮传动下，转盘17转动，以带动角度转筒18运动，进而对各个方位的角度转筒18进行方位调节，将各个角度转筒18转移至更换孔所在位置，进行催化剂筒19的更换转移。
Claims (3)
1.一种甲醇合成装置，包括换热器（2）和甲醇合成塔（4），其中换热器（2）有四个，每两个换热器（2）为一组，且相互连通；甲醇合成塔（4）有两个，两个甲醇合成塔（4）与每组换热器（2）分别连通；且两组换热器（2）共同连通有空冷器（3）和合成气运输口（1），合成气运输口（1）用于输送用于合成甲醇的合成气，合成气分为两股，分别通入到两组换热器（2）中；空冷器（3）用于冷却合成气，两股合成气在空冷器（3）中汇合，以进行冷却；其特征在于：甲醇合成塔（4）的内部旋转设置有转盘（17），转盘（17）上旋转设置有呈圆形阵列布置的角度转筒（18），角度转筒（18）上设置有呈圆形阵列布置的催化剂筒（19），催化剂筒（19）内填充有催化剂；在甲醇合成塔（4）的外侧设置有转移件，用于对催化剂筒（19）进行更换转移；转移件包括竖直滑动安装在甲醇合成塔（4）外侧的转移架（12），转移架（12）的一端设置有用于夹持催化剂筒（19）的夹持件；在甲醇合成塔（4）的端部设置有换位件，用于对每个角度转筒（18）进行角度调整；换位件包括活动安装在甲醇合成塔（4）端部的配合套筒（15）；以及固定安装在甲醇合成塔（4）端部的升降控制电缸（9），升降控制电缸（9）用于控制配合套筒（15）升降移动，在角度转筒（18）朝向配合套筒（15）的一端上设置有花键筒（1801），花键筒（1801）与配合套筒（15）的一端配合时，通过配合套筒（15）转动，以带动角度转筒（18）转动，进而调节角度转筒（18）的角度方位；
所述角度转筒（18）的内部中心区域设置有空腔，空腔内部为沸腾热水；花键筒（1801）为中空结构，且花键筒（1801）的一端与角度转筒（18）空腔连通，在连通处设置有花键筒（1801）；
所述换位件包括设置在甲醇合成塔（4）端部的驱动电机（11），驱动电机（11）的输出轴上连接有皮带传动结构（8），在配合套筒（15）的外侧设置有花键槽（1501），皮带传动结构（8）的一端皮带轮与花键槽（1501）滑动连接；
所述换位件还包括固定设置在升降控制电缸（9）伸缩杆上的套杆（10），套杆（10）的一端与配合套筒（15）旋转连接；在配合套筒（15）的顶端连通有沸水运输口（7），用于补充更换沸腾热水；
所述甲醇合成塔（4）的端部开设有更换孔，转移架（12）一端连接有配合座（13），配合座（13）与更换孔活动配合，转移件通过更换孔对催化剂筒（19）进行更换转移；
所述转移件包括固定设置在甲醇合成塔（4）外侧的丝杆电机（6），以及旋转设置在甲醇合成塔（4）外侧的转移丝杆（5），转移丝杆（5）通过丝杆电机（6）驱动；转移架（12）与转移丝杆（5）构成螺旋副，夹持件设置在配合座（13）上；
所述夹持件包括设置在配合座（13）上的夹持电缸（14），夹持电缸（14）的伸缩杆上设置有电磁夹持板（1401）。
2.根据权利要求1所述的一种甲醇合成装置，其特征在于：所述甲醇合成塔（4）与换热器（2）通过管道二（102）和管道三（103）分别连通；每组换热器（2）中，两个换热器（2）通过管道一（101）和管道四（104）分别连通，换热器（2）与空冷器（3）之间通过管道六（105）连通；合成气从合成气运输口（1）通入，经过两个换热器（2）、管道四（104）和管道二（102）进入到甲醇合成塔（4）中，合成气在换热器（2）形成单独一条通路，合成气在甲醇合成塔（4）中经过反应后的生成物经过管道三（103）、管道一（101）、两个换热器（2）和管道六（105），通入到空冷器（3）中，合成气经过反应后的生成物在返回换热器（2）时，形成另一条单独的通路；在换热器（2）中，不同通路中的合成气与合成气经过反应后的生成物进行换热。
3.根据权利要求2所述的一种甲醇合成装置，其特征在于：所述甲醇合成塔（4）的外侧固定设置有换向电机（1601），换向电机（1601）的输出轴上连接有换向齿轮（16），换向齿轮（16）与转盘（17）构成齿轮副，以驱动转盘（17）转动，以变换各角度转筒（18）的方位。
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