專利名稱：新型冷管－冷激式高壓甲醇合成塔內(nèi)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于冷管型氣固相催化反應(yīng)器，主要用于氨、甲醇的合成反應(yīng)，尤其適用于中、高壓單醇生產(chǎn)的場合。
背景技術(shù)：
國內(nèi)外合成塔基本上采用全冷激、全冷管式或?qū)娱g換熱式，也有冷激與間冷復(fù)合移熱的絕熱型合成塔。
甲醇合成反應(yīng)放熱量大，而甲醇催化劑耐熱性差，活性溫度范圍較窄。因此，甲醇合成塔不僅要求催化劑床層溫差小，轉(zhuǎn)化率高，催化劑壽命長，操作方便，而且為提高設(shè)備生產(chǎn)強(qiáng)度盡可能提高催化劑裝填系數(shù)。況且，在高壓下反應(yīng)速率更高，放出反應(yīng)熱更多，生產(chǎn)強(qiáng)度大幅度提高，使上、下段床層反應(yīng)的差別擴(kuò)大，相應(yīng)反應(yīng)熱的差異也發(fā)生了變化，即上段的移熱要求更強(qiáng)，下段的移熱可以削弱。目前所用的塔型不太適應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的弊病，采用先冷管和后冷激的復(fù)合式移熱觸媒筐，冷管為單管折流式或U型管式，冷激氣分布器為菱形，冷激次數(shù)為一次或二次。塔內(nèi)不設(shè)換熱器或者設(shè)小換熱器。結(jié)構(gòu)見圖1。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)、生產(chǎn)強(qiáng)度高。觸媒裝填系數(shù)高，生產(chǎn)能力大；(2)、移熱能力強(qiáng)，采取冷管-冷激多次移熱，能有效地移走床層反應(yīng)熱(3)、床層溫差小，在主反應(yīng)區(qū)采取等溫型的單管折流式冷管，軸向溫差較小；在下段反應(yīng)區(qū)采取絕熱反應(yīng)，并配以冷激，能使整個床層溫差較??；(4)、采用菱形冷激氣分布器，使床層成連續(xù)相，裝卸催化劑方便；(5)、調(diào)節(jié)靈活，能適應(yīng)催化劑前后期活性的變化；(6)、結(jié)構(gòu)簡單，操作穩(wěn)定。


圖1是實(shí)用新型的新型冷管-冷激式高壓甲醇合成塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合圖1對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述。
本實(shí)用新型甲醇合成塔內(nèi)件由集氣盒(1)、蓋板(2)、墊片(3)、筒體(4)、支承圈(10)、中心管(11)、冷激氣分布器(12)、下封頭(14)和冷管膽組成。其中冷管膽由引氣管(5)、上環(huán)管(6)、并流冷管(7)、逆流冷管(8)、下環(huán)管(9)組焊而成，采用上、下、內(nèi)、外多重環(huán)管結(jié)構(gòu)，其中環(huán)管數(shù)≥4，冷管比傳熱面積為8～20m2/m3。冷管膽支撐在焊于筒體的支承圈(10)上。引氣管(5)、中心管(6)和蓋板(2)之間采用填料函密封，集氣盒(1)、蓋板(2)和筒體(4)之間通過榫槽式法蘭連接，用不銹鋼纏繞墊片螺栓緊固密封。冷激氣分布器設(shè)在冷管膽及支承圈下，為菱形分布器，使催化劑成連續(xù)相。下封頭(14)底部焊有圓筒形多孔擋板(13)，下方焊有一次出氣管(15)，該管下段開有出氣孔。它與中心管之間焊有帶上封板的二次出氣管(16)。在塔的底部還接有二次進(jìn)氣管(17)，與中心管(6)直接連通。
入塔氣從內(nèi)件上部側(cè)邊a處進(jìn)入，經(jīng)過內(nèi)外筒環(huán)隙自上而下流動，經(jīng)一次出氣管出氣孔從b處引處塔外。經(jīng)塔外換熱器加熱至一定溫度后，從二次進(jìn)氣管進(jìn)入中心管(11)，從中心管上端出來的氣體經(jīng)集氣盒(1)由引氣管(5)進(jìn)入上環(huán)管(6)，再將氣體分配到各并流冷管(7)。管內(nèi)氣體自上而下流動被管外氣體進(jìn)一步預(yù)熱，同時移走床層的反應(yīng)熱。管內(nèi)氣體匯集于下環(huán)管(9)后又折流至逆流冷管(8)，氣體在管內(nèi)自下而上流動，再次被管外反應(yīng)氣預(yù)熱，同時又移走床層的反應(yīng)熱。出逆流冷管(8)的氣體從頂部進(jìn)入冷管段催化劑床層，原料氣不斷地合成為甲醇。反應(yīng)氣經(jīng)冷管段反應(yīng)后離開支承圈(10)進(jìn)入冷激段。先從塔頂引入冷激冷氣經(jīng)穿過冷管段的冷激管進(jìn)入菱形分布器(12)。冷激冷氣和出冷管段的熱氣在菱形分布器內(nèi)得到充分混合后降溫進(jìn)入其下方催化劑層繼續(xù)反應(yīng)，且反應(yīng)是絕熱的。當(dāng)溫升至一定程度后進(jìn)入下一個菱形冷激分布器繼續(xù)降溫和反應(yīng)，直至離開床層從二出管d出塔。
DN800冷管-冷激單醇合成塔，裝填KC601型催化劑3.9m3。新鮮氣壓力25MPa，氣量12600Nm3/h，組成H268.61％，CO23.34％，CO22.05％，N23.38％，CH42.62％。入塔氣量56000Nm3/h，組成H271.8％，CO4.4％，CO21.5％，N218.0％，CH44.0％，MeOH0.3％。二入氣經(jīng)預(yù)熱至151℃進(jìn)塔，進(jìn)入一段溫度190℃，經(jīng)冷管段反應(yīng)升至235℃；加入冷激氣量10000Nm3/h，降溫至205℃，然后進(jìn)入二段反應(yīng)溫升至242℃；加入冷激氣10000Nm3/h，再次降溫至215℃，再反應(yīng)至246℃離開床層出塔。此時可得甲醇4.4t/h，還副產(chǎn)0.5MPa蒸汽680kg/t醇，放空氣量1680Nm3/h。
權(quán)利要求1.一種新型冷管-冷激式高壓甲醇合成塔內(nèi)件，其特征是由集氣盒、蓋板、墊片、筒體、支承圈、中心管、冷激氣分布器、下封頭和冷管膽組成，所述的冷管膽由引氣管、上環(huán)管、并流冷管、逆流冷管、下環(huán)管組焊而成，冷管膽支撐在焊于筒體的支承圈上，所述的引氣管、中心管和蓋板之間采用填料函密封，集氣盒、蓋板和筒體之間通過榫槽式法蘭連接，不銹鋼纏繞墊片螺栓緊固密封，所述的冷激氣分布器設(shè)在冷管膽及支承圈下。
2.如權(quán)利要求1所述的新型冷管-冷激式高壓甲醇合成塔內(nèi)件，其特征在于冷管為單管折流式或U型管式，所述的單管折流式的冷管膽采用上、下、內(nèi)、外多重環(huán)管結(jié)構(gòu)，其中環(huán)管數(shù)≥4。
3.如權(quán)利要求1所述的新型冷管-冷激式高壓甲醇合成塔內(nèi)件，其特征在于冷激氣分布器為菱形，使催化劑層成連續(xù)相。
4.如權(quán)利要求2所述的新型冷管-冷激式高壓甲醇合成塔內(nèi)件，其特征在于冷管比傳熱面積為8～20m2/m3。
5.如權(quán)利要求1所述的新型冷管-冷激式高壓甲醇合成塔內(nèi)件，其特征在于塔內(nèi)不設(shè)換熱器或者設(shè)小換熱器。
6.如權(quán)利要求1所述的新型冷管-冷激式高壓甲醇合成塔內(nèi)件，其特征在于下封頭底部設(shè)有圓筒形多孔擋板。
專利摘要一種新型冷管－冷激式高壓甲醇合成塔內(nèi)件，由集氣盒、蓋板、墊片、筒體、支承圈、中心管、冷激氣分布器、下封頭、花板和冷管膽組成，其中冷管膽為等溫型單管折流式。冷激氣分布器為菱形。它是由冷管和冷激組成的復(fù)合移熱式的合成塔內(nèi)件，尤其適用于高壓單醇的場合，充分顯示出生產(chǎn)強(qiáng)度高，移熱強(qiáng)，床層溫差小，調(diào)節(jié)靈活、操作穩(wěn)定、裝卸方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B01J8/02GK2841140SQ200520100648
公開日2006年11月29日 申請日期2005年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月22日
發(fā)明者劉華彥, 陳運(yùn)根, 孫勤, 徐美楠 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)