[发明专利]一种自卸式浮头等温反应甲醇合成塔

说明书

技术领域：

本发明属机械领域，具体涉及用于化工、石化及其它工程中的强放热等温反应所使 用的合成反应器，尤其适宜甲醇合成反应的合成塔。

背景技术：

目前公知的强放热等温反应，较多的使用管壳式反应器。其基本结构是：在反应器 壳体内上下设置两块固定管板，反应管和壳体同时与管板焊接；催化剂置于反应管内， 依靠管外水(或液体)的沸腾移去反应热。此种结构由于反应管与壳体间存在热膨胀力， 时常会发生管板与壳体焊缝被拉裂的现象，严重威胁到生产和人身安全。

为了减少热膨胀力对设备的破坏作用，大多管壳式反应器的反应管长度较短，一般 控制在6～7m，且要求反应管与壳体材质的线膨胀系数相近。国内甲醇、合成氨行业引 进德国鲁奇公司技术制造的管壳式甲醇合成塔反应管材质为2205(双相不锈钢)，壳体 材质为13MnNiMoNbR。这样不但使设备的制造成本极高，相同产能的设备由于反应管长 度的限制体积庞大，且影响生产过程中转化率的提高，降低了节能效果。

此外，在对装有固体物料的合成塔进行清理或物料更换时，如何将物料卸出是一较 大的问题，特别是在设备内含有有毒、有害物料或设备中物料数量较大及装物料空间特 别窄小时，通常情况下一是采用真空吸附，二是采用人工方式，前种方式费时，后一种 效率及安全性都较差。

为了改变这一状况，需要采用可拆卸式自卸装置，在目前的自卸装置中有采用焊接 式，即每次将封口部分割开，装填时再焊接上，这种方式较麻烦，同时在设备内含有易 燃易爆物质时不可行；另外形式基本上采用螺纹结构，或螺栓固定形式，这一结构形式 较为简单，但如设备使用在高温场合下，往往螺纹结构会咬死。

发明内容：

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种高效低成本的自卸式浮头等温反应 甲醇合成塔，其克服了管板与壳体焊缝易被拉裂的缺陷。

本发明所述的一种自卸式浮头等温反应甲醇合成塔，主要包括低压外壳体、外壳体 下封头、高温气体引出管、高压上管箱、高压内封头、上管板、下管板、内部装有催化 剂的反应管、气体分布器以及气体进口管，其中高压上管箱、低压外壳体和外壳体下封 头焊接为一个整体，气体进口管穿过高压上管箱进入其内部，在气体进口管端部安装气 体分布器，上管板和下管板分别安装在低压外壳体内部上下两侧，多根反应管安装在上 管板和下管板之间，高压内封头安装在下管板上，高温气体引出管焊接在高压内封头底 部并延伸出外壳体下封头，其特征是：所述上管板与低压外壳体固定连接，下管板与低 压外壳体之间间隙配合，这样相当于将下管板与高压内封头组成“浮头”，该浮头可以 相对低压外壳体自由移动。

高温气体引出管与外壳体下封头之间采用间隙配合，两者之间可以相对移动，并以 密封填料进行密封。高温气体引出管的伸出部分装有膨胀节。

在高压上管箱外部装有连通内部的卸料手孔，方便更换高压上管箱内的催化剂。

为了方便物料的装卸，在高压内封头中还可以安装一种物料自卸装置，该物料自卸 装置包括筒节、支撑圈、哈呋圈、上端封闭的筒体，所述筒节安装在高压内封头底部的 卸料口上方，支撑圈安装在筒节上端面，哈呋圈放入支撑圈的凹槽内，筒体下沿插入哈 呋圈的凹槽，在筒体侧壁上设有多个开口及对应的开闭装置。该物料自卸装置不受设备 结构型式及使用场合的限制，装卸十分方便，不破坏任何零部件，并且可重复多次使用。

上述开闭装置包括轴耳组件、连接板、盖板、限位板和撑圈，所述轴耳组件设置在 筒体侧壁上并位于开口下方，盖板通过连接板安装在轴耳组件上，并与开口对应实现开 闭，用于放置撑圈的限位板固定在盖板外壁面上，当撑圈放入限位板与盖板形成的凹槽 内时将盖板锁死。

为了提高筒节刚性，在筒节与高压内封头底部之间可以辐射状安装多个支撑锥体。

本发明具有以下优点：

(1)由于冷媒(水)在反应管外可以三维流动(传热)，故有极好的等温效果。

(2)上管箱装填的催化剂或保护剂，可以通过设置的三个手孔全部或部分卸出单 独更换。

(3)由于反应管与壳体间不是固定连接，消除了热膨胀力，故不存在管板与壳体 焊缝拉裂的安全隐患；反应管和壳体材质无需用进口或国产双相不锈钢，节省了大量贵 重金属，降低了设备造价；反应管的长度可根据反应动力学的需要加长，从而转化率得 以提高，相同产能的设备直径减小。大型反应器运输难的问题得以缓解。