[实用新型]能防止热应力造成破坏的合成塔内件新型冷管束

说明书

本实用新型属于化肥合成塔内件的改进。

在氨、甲醇等合成塔内件中，当采用单管并流、单管折流型内件，用冷管束移走触媒层中反应热时，一般设计中冷管束结构如图1所示。冷管束由进气管1、上分气管2、下降冷管3和上升冷管5和下集气管6组成。冷管束埋放在触媒层4中间，由中心管7来的原料冷气经进气管1导入上分气管2中，分配至下降冷管3中，经触媒层4带走反应热，使原料气升温，进入下集气管6后，经上升冷管5进一步吸收反应热，最后返至触媒层4的顶部分散进入触媒层，进行合成反应。

由于冷管束埋藏在触媒层中间，周围为触媒颗粒所充满，当温度升高时，上分气管2与下集气管6之间距离L因热膨胀而增加了△L，此增加的距离空间内受气流和触媒颗粒重力的影响，仍为触媒颗粒所充满。当温度下降时，触媒颗粒阻碍了冷管束的自由收缩，一方面上分气管2下面的触媒颗粒被挤压而破碎，另一方面冷管3因不能自由收缩而产生巨大的热拉应力，足以使冷管3与上分气管2与下集气管6之间的焊接头处产生裂纹甚至拉断。

在89212109.2实用新型专利中，为了避免这种热应力，采用图2设计。在上分气管2所在的″L″空间内，不装触媒，使冷管3能自由胀缩而不受触媒颗粒的阻碍，但这样做的结果使触媒装填量减少了2～3％，牺牲了氨或甲醇等产量。

本实用新型的目的在于可以基本上不减少触媒装填量的前提下，消除冷管束的热应力，从而避免了冷管束焊接头处产生裂纹和拉断的危险。

本实用新型的实施方法如图3所示，在上分气管2的下部装上一个用薄壁金属做成的环形的冷管束热膨胀补偿器9，在补偿器9上有孔让所有冷管3通过，但孔与冷管3的间隙不能让触媒颗粒通过，这样就形成了一个环形的触媒空腔。当冷管束受热膨胀时，补偿器9与上分气管2同步上升，当温度下降冷管3收缩，由于补偿器9底部刚度很小，容易变形，甚至可做成底部能自由升降，因此，冷管收缩时就基本消除了热拉应力，从而即避免触媒颗粒被压碎，又防止了冷管束焊接接头的裂纹和拉断。

作为实施例，环形热膨胀补偿器9由焊接在上分气管2上的外罩壳9a、内罩壳9c和装在9a、9c内部可以自由升降的底板9b组成，在9a和9c的下部有限止9b的限位装置。所有的冷管3在9a、9b、9c的孔中通过，孔与冷管3的间隙小于触媒颗粒的直径和厚度，补偿器9与上分气管2同步上升，底板9b受9a、9c限位装置提升而同步上升。当温度下降冷管束收缩时，底板9b下面的触媒推动底板9b上升使冷管3能自由收缩，因而避免了触媒颗粒被压碎，同时又防止了冷管束焊接接头的破裂。