專利名稱：一種管殼式合成塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工工藝中催化反應(yīng)器領(lǐng)域，具體涉及一種用于甲醇合成/費托合成 /一氧化碳變換/乙二醇合成反應(yīng)的管殼式合成塔。
背景技術(shù)：
合成塔是煤、石油與化學工業(yè)中最常見的一種反應(yīng)壓力容器，尤其在合成氨和甲醇以及一氧化碳變換等工業(yè)過程中應(yīng)用更為廣泛。合成塔的結(jié)構(gòu)型式種類很多，按換熱形式分類，可分為冷激式、內(nèi)冷式和外冷式三種類型。現(xiàn)有的外冷式合成塔其主要結(jié)構(gòu)形式為包括殼體、上管板、下管板、反應(yīng)管，上管板和下管板分別與殼體固定連接，并由此形成一個密閉空間，反應(yīng)管的兩端則分別焊接在上管板和下管板上并與上管板上部的殼體空間、下管板下部的殼體空間導(dǎo)通。反應(yīng)氣體進入管內(nèi)，在催化劑作用下進行合成反應(yīng)。合成反應(yīng)一般是一個放熱的過程，其合成過程都是在高溫、高壓環(huán)境下進行的；而在上述環(huán)境中，反應(yīng)管會因受熱產(chǎn)生膨脹，反應(yīng)管與殼體溫度不同，材質(zhì)不同，受熱產(chǎn)生的膨脹量不同， 從而導(dǎo)致反應(yīng)管與上管板和下管板之間的焊接結(jié)構(gòu)出現(xiàn)屈服，或者會導(dǎo)致上管板、下管板與外殼筒體之間的焊接結(jié)構(gòu)出現(xiàn)松動，最后出現(xiàn)間隙導(dǎo)致整個合成塔不能正常工作。目前減小反應(yīng)管的膨脹系數(shù)成為改變上述缺陷的重要研究方向，國外進口的同類合成塔中的反應(yīng)管現(xiàn)都采用雙金屬復(fù)合材料制成，其熱膨脹系數(shù)在3.0以下，故進口的合成塔的使用年限一般在10年左右，但合成塔一般都在百噸以上，耗材龐大，故進口設(shè)備的價格非常昂貴， 基本都在四千萬以上；現(xiàn)國內(nèi)也有很多同樣結(jié)構(gòu)的合成塔生產(chǎn)，但由于使用材料的膨脹系數(shù)偏大而使用年限一般為1-3年，浪費大量的人力物力。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述缺陷，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)合理、使用壽命長的管殼式合成塔，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中因熱脹冷縮而出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)破壞問題。為實現(xiàn)上述目的，一種管殼式合成塔，包括 殼體，其包括筒體和上、下兩個外球形封頭；
內(nèi)球形封頭，容置于殼體上端的外球形封頭內(nèi)并與外球形封頭之間留有軸向間隙，所述內(nèi)球形封頭下端開口且所述開口端與上管板外緣密封連接；
上管板，設(shè)置在所述殼體內(nèi)的上部與內(nèi)球形封頭密封連接，且與殼體之間留有間隙； 下管板，設(shè)置在所述殼體內(nèi)的下部并與殼體密封連接；
反應(yīng)管，每根反應(yīng)管豎直穿插在所述上管板和下管板之間并分別與上管板和下管板密封連接，所述反應(yīng)管管內(nèi)填充有催化劑；
進氣管，其下端與內(nèi)球形封頭導(dǎo)通并密封相連；上端穿過上部的外球形封頭并與外球形封頭動密封連接；
所述下管板以上的殼體上設(shè)有進水口和出水口 ；所述每根反應(yīng)管的兩端分別與上部的內(nèi)球形封頭、下部的外球形封頭導(dǎo)通。
3
作為本發(fā)明的進一步改進所述外球形封頭的頂端設(shè)有密封短接管，所述密封短接管套接在進氣管上并與進氣管動密封連接。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例所述密封短接管與之進氣管間的動密封為填料密封， 其中進氣管與密封短接管之間組成一個填料腔，在填料腔開口端設(shè)置法蘭盤通過螺釘實現(xiàn)壓緊密封連接，制作簡單，裝填方便，動密封效果好。本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例為所述密封短接管與進氣管之間的動密封為波形補償器，利用其工作主體波紋管的有效伸縮變形來吸收合成塔的殼體與反應(yīng)管之間由于熱脹冷縮等原因產(chǎn)生的尺寸變化。本發(fā)明突破了原有合成塔中上管板、下管板分別與殼體固定并形成密封空間的結(jié)構(gòu)；其將上管板釋放，增加內(nèi)球形封頭，使上、下管板之間和內(nèi)、外球形封頭之間組成一個新的密封體；而當反應(yīng)管受熱膨脹時，由于反應(yīng)管下端固定，則反應(yīng)管會向上撐起上管板一起運動，由于內(nèi)、外球形封頭之間留有的軸向間隙保證了上管板的上移距離，從而真正從結(jié)構(gòu)上解決了由于膨脹系數(shù)和膨脹量的差異損壞合成塔的問題，大大延長了合成塔的使用壽命。同理采用上述結(jié)構(gòu)后，改變了原制造過程中對材料的依賴性，使用普通不銹鋼即可生產(chǎn)，大幅度的降低了制造成本。


圖1為本發(fā)明的裝配結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1中A部分放大圖3為圖1中B部分放大圖； 圖4為圖1中C部分放大圖； 圖5為實施例2中動密封結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為殼體；1-1為上外球形封頭；1-2為筒體；1-3為下外球形封頭；2為上管板；3為下管板；4為反應(yīng)管；5為內(nèi)球形封頭；6為進氣管；7為進水口 ；8為出水口 ；9為密封短接管；10為填料腔；11為法蘭盤；12為波形補償器；13出口管。
具體實施例方式下面通過附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。實施例，如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明涉及一種管殼式合成塔，包括殼體1、上管板2、反應(yīng)管4、下管板3、內(nèi)球形封頭5、進氣管6和出口管13，其中，殼體1包括筒體1_2和上、下兩個外球形封頭，所述上外球形封頭1-1下端開口且其開口端與筒體焊接密封；內(nèi)球形封頭5容置于殼體1上端的上外球形封頭1-1內(nèi)，其下端開口且所述開口端與上管板2 外緣焊接密封；上管板2和殼體1之間留有間隙，且上管板2上具有多個插孔；在殼體1內(nèi)的上下管板之間還具有多根反應(yīng)管4，每根反應(yīng)管4內(nèi)填充有催化劑，每根反應(yīng)管4的上端都穿過上管板2并與上管板2的一個插孔密閉連接，反應(yīng)管4的上部端口與內(nèi)球形封頭5 導(dǎo)通；下管板3也具有多個插孔，反應(yīng)管4的另一端都穿過下管板3并與每一個插孔密閉連接；下管板3和筒體1下部焊接密封，下外球形封頭1-3開口向上且其開口端與下管板3的外緣焊接密封；所述反應(yīng)管4的下部端口與下外球形封頭1-3相導(dǎo)通；出口管13焊接在下外球形封頭1-3的底部并導(dǎo)通；進氣管6的下端與內(nèi)球形封頭5導(dǎo)通并焊接密封，而其上端與上外球形封頭1-1動密封連接。催化劑通過進氣管6裝入。所述殼體的筒體1-2上設(shè)有進水口和出水口，合成塔工作時，由汽包下降管來的飽和水由下端的進水口進入由上管板 2、下管板3與筒體1-2，內(nèi)球形封頭5與上外球形封頭1-1之間的間隙組成的密封腔體內(nèi)， 受熱后的汽水混合物從上部出水口通過管道與外部汽包連接。如圖4所示進氣管6與上外球形封頭1-1動密封連接具體為在外球形封頭1-1 的頂端設(shè)有密封短接管9，所述密封短接管9套接在進氣管6的外側(cè)并與進氣管6之間組成一個填料腔10，填料腔10內(nèi)放有多根彈性密封條，在填料腔開口端設(shè)有法蘭盤11，所述法蘭盤11通過螺釘與密封短接管9連接，并壓緊腔體內(nèi)的填料實現(xiàn)填料密封連接。實施例2 在圖1的基礎(chǔ)上，用另一種結(jié)構(gòu)方式實現(xiàn)進氣管6與上外球形封頭1-1 動密封連接，如圖5所示在外球形封頭1-1的頂端設(shè)有密封短接管9，所述密封短接管9套接在進氣管6的外側(cè)，所述密封短接管9為波形補償器，波形補償器9的上端與進氣管6焊接相連。利用波形補償器的工作主體波紋管的有效伸縮變形來吸收殼體與反應(yīng)管之間的膨脹差，大大延長合成塔的整體使用壽命。本發(fā)明的合成塔工作時，來自入塔氣預(yù)熱器的氣溫約200攝氏度左右的原料氣從合成塔頂部的進氣管進入該合成塔內(nèi)的反應(yīng)管中，自上而下軸向流過反應(yīng)管中的催化劑床層，發(fā)生催化放熱反應(yīng)，反應(yīng)后的氣體則通過下外球形封頭底部的出口管流出進入下一個設(shè)備，進水口和出水口用于飽和水的流通帶走部分反應(yīng)熱。本發(fā)明是一種高效，節(jié)能型合成塔，通過將反應(yīng)管束浸在飽和水中，使得可以有效地調(diào)節(jié)催化劑床層的溫度均勻，催化劑的時空產(chǎn)率高、使用壽命長。本發(fā)明通過在殼體內(nèi)形成一塊可上下浮動的上管板結(jié)構(gòu)，且反應(yīng)管可帶動上管板一起上下浮動；有效的補償了由于熱脹冷縮所引起的反應(yīng)管長度伸縮量的變化以及與殼體之間的膨脹差，克服了原有結(jié)構(gòu)中反應(yīng)管與管板、管板與殼體之間焊接易屈服的缺陷，一方面降低了對材料的要求，可采用普通不銹鋼等材料制造，大大降低了制造成本，另一方面可以大大提高合成塔的使用壽命， 經(jīng)實驗分析，本合成塔的使用年限在15年以上。以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其進行限制，而本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在理解的基礎(chǔ)上對發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換亦不能使修改后的技術(shù)方案脫離本發(fā)明方案的精神和保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種管殼式合成塔，其特征在于包括殼體，其包括筒體和上、下兩個外球形封頭；內(nèi)球形封頭，容置于殼體上端的外球形封頭內(nèi)并與外球形封頭之間留有軸向間隙，所述內(nèi)球形封頭下端開口且所述開口端與上管板外緣密封連接；上管板，設(shè)置在所述殼體內(nèi)的上部與內(nèi)球形封頭密封連接，且與殼體之間留有間隙；下管板，設(shè)置在所述殼體內(nèi)的下部并與殼體密封連接；反應(yīng)管，每根反應(yīng)管豎直穿插在所述上管板和下管板之間并分別與上管板和下管板密封連接，所述反應(yīng)管管內(nèi)填充有催化劑；進氣管，其下端與內(nèi)球形封頭導(dǎo)通并密封相連；上端穿過上部的外球形封頭并與外球形封頭動密封連接；所述下管板以上的殼體上設(shè)有進水口和出水口 ；所述每根反應(yīng)管的兩端分別與上部的內(nèi)球形封頭、下部的外球形封頭導(dǎo)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管殼式合成塔，其特征在于所述外球形封頭的頂端設(shè)有密封短接管，所述密封短接管套接在進氣管上并與進氣管動密封連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管殼式合成塔，其特征在于所述密封短接管與進氣管之間為填料密封，其中密封短接管與進氣管之間組成一個填料腔，在填料腔開口端設(shè)置法蘭盤通過螺釘實現(xiàn)壓緊密封連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管殼式合成塔，其特征在于所述密封短接管與進氣管之間為波形補償器密封連接。 全文摘要
本發(fā)明涉及一種管殼式合成塔，包括殼體，容置于殼體上端的外球形封頭內(nèi)的內(nèi)球形封頭；上管板；下管板，反應(yīng)管；進氣管；所述下管板以上的殼體上設(shè)有進水口和出水口；所述每根反應(yīng)管的兩端分別與上部的內(nèi)球形封頭、下部的外球形封頭導(dǎo)通。本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理、使用壽命長，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中因熱脹冷縮而出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)破壞問題。
文檔編號B01J8/06GK102247783SQ20111018490
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月4日
發(fā)明者邵金山, 閆常群 申請人:常州市金州化工科技有限公司