CN2744400Y - 新型轴径向单管折流式合成塔内件 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
(一)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。
(二)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。
(三)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。
(四)附图说明
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。
(五)具体实施方式
下面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：H2：72.61％，CO：4.34％，CO2：2.05％，N2：18.38％，CH4：2.62％。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。
Claims (10)
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。
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|---|---|---|---|---|
| CN104907025A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-09-16 | 中化二建集团有限公司 | 轴径向氨合成塔施工方法 |
| CN108940132A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-12-07 | 郑州大学 | 固定床反应器 |
| CN114749109A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-07-15 | 南京聚拓化工科技有限公司 | 径轴向混合型二段式束管水床反应器 |
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