專利名稱：甲醇合成塔的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種以天然氣為原料合成甲醇的甲醇合成塔，尤其是能夠克服反應管束和合成塔殼體間的溫差應力確保合成塔安全，并方便更換催化劑填料的甲醇合成塔。
背景技術：
甲醇合成塔是甲醇生產的心臟設備，在結構、材料、操作等方面都有嚴格的要求。傳統的甲醇合成塔反應管束一般固定在上下管板上，上下管板分別焊接在殼體上。在生產過程中，由于反應管束和管板、殼體制造材料不同以及溫度不同形成膨脹差，使管板和殼體以及反應管束和管板的連接處產生較大的溫差應力，容易引起反應管束破裂，造成反應氣體泄漏，減短設備使用壽命，產生生產事故。為了克服上述溫差應力，中國實用新型說明書2004年10月13日公開了“一種甲醇合成塔”，公告號為“CN 2647420Y”，它的上管板和殼體間留有間隙，上管板和封頭構成上浮頭結構，該實用新型利用上浮頭和伸縮節結構來解決熱補償問題。該實用新型雖然解決了反應管束和管板間、管板和殼體間的溫差應力問題，但是，由于反應管束受熱后向上膨脹，在高溫下容易產生失穩彎曲的現象，反應管束間容易產生應力破壞仍然存在安全隱患，而且，工作過程或突然停機狀況下反應氣體和反應管外熱交換介質間均存在較大的壓力差，伸縮節要吸收較大的熱膨脹量，就要求伸縮節的壁厚較薄，導致伸縮節能夠承受的壓力差較小，這一矛盾也導致了該實用新型在實際應用過程中難于推廣。利用膨脹節結構解決熱膨脹問題，還有設備元件增加，結構復雜，更換催化劑困難，增加制造成本和檢修難度的問題。
發明內容
本實用新型的目的在于提供一種可以克服在高溫熱膨脹過程中反應管束、管板和殼體間溫差應力，保證高溫膨脹過程中反應管束穩定不發生彎曲，并可方便的更換塔內的催化劑填料的甲醇合成塔。
本實用新型解決技術問題所采用的技術方案是本實用新型的一種甲醇合成塔，在殼體頂面側向固定有出氣管和人孔，在殼體腔內軸心部位設置有中心管，該管的頂端與設置在殼體頂面中心部位的進氣管固連密封，該管的下端口套插、密封、固定在殼體腔內下部水平設置的下管板上，設置在殼體腔內上部的水平上管板，其中心固定密封在中心管的外壁上，而其邊沿則固定封閉在殼體的內壁上，并在殼體的側壁上設置有進水管和出水管，其特征在于，殼體內軸向排列的反應管束的上、下兩端，分別固定密封在上、下管板上對應的插孔中，而底端具有卸料孔結構的內封頭，固定密封在下管板的底面上構成下浮頭，并且下管板的周沿及內封頭的周沿與殼體的內壁間都留有膨脹間隙，在下浮頭內裝有氧化鋁球或瓷球。在反應管束受熱膨脹時，由于下浮頭與殼體間留有膨脹間隙，管束帶動下管板一起向下自由膨脹，不與殼體發生接觸，且在重力的作用下，保持反應管束的穩定不彎曲，該合成塔通過下浮頭結構解決高溫熱膨脹和反應管束在膨脹過程中失穩彎曲的問題，并且結構簡單，制造成本低。
為了避免反應氣體接觸管外換熱介質且方便更換催化劑填料，本實用新型所采用的一種技術方案是在上述甲醇合成塔的內封頭底部安裝有自緊密封式卸料孔，下部小封頭固定密封在外封頭上，罩在自緊密封式卸料孔外，兩個支撐環分別焊接在卸料筒內壁，圓形蓋板固定在支撐環1406下方，圓形封板位于支撐環1403下方，圓形封板和支撐環1403間安裝有密封環，橢圓形封板位于支撐環1403上方，橢圓形封板與支撐環1403之間安裝有密封環，橢圓形封板和圓形封板用中心螺栓密封壓緊。另一種技術方案是上述合成塔的下部小封頭固定密封在外封頭上，罩在密封焊卸料孔外，內封頭底部安裝密封焊卸料孔，卸料筒底部采用焊接方式密封，卸催化劑填料時割開焊接部分。
本實用新型的有益效果是采用下浮頭結構，在高溫狀態下，管束受熱向下膨脹，由于管板、封頭和殼體間存在間隙可以自由向下膨脹，很好的解決了反應管束和殼體高溫熱膨脹的問題，同時在反應管束受熱向下膨脹時可以避免反應管束伸長時的失穩彎曲現象，保證設備安全，在內封頭底部裝有密封式卸料筒，避免反應氣體與管外換熱介質接觸，使設備高溫密封可靠，同時也便于更換催化劑填料，縮短了設備停機更換催化劑填料的時間，提高了生產效率。本實用新型還有結構簡單，使用壽命長的優點。
圖1傳統技術的甲醇合成塔縱剖面結構示意圖；圖2采用上浮頭和伸縮節結構的甲醇合成塔縱剖面結構示意圖；圖3本實用新型甲醇合成塔的一個具體實施例的縱剖面結構示意圖；圖4本實用新型甲醇合成塔內封頭底部自緊密封式卸料孔結構示意圖；圖5本發明甲醇合成塔內封頭底部的自緊密封式卸料孔的局部示意圖；圖6本實用新型甲醇合成塔內封頭底部的密封焊卸料孔的結構示意圖。
其中附圖標記，1為下部小封頭，2為反應管束，3為進氣管，4為氧化鋁球或瓷球，5為出氣管，6為中心管，7為人孔，8為上管箱，9為上管板，10為殼體，11為下管板，12為內封頭，13為外封頭，14為自緊密封式卸料孔，16為密封焊卸料孔，17為出水管，18為進水管，19為膨脹間隙，1401為中心螺栓，1402為圓形封板，1403為支撐環，1404為橢圓型封板，1405為擋板，1406為支撐環，1407為卸料筒，1408為密封環，1409為橫梁。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
，對本實用新型中甲醇合成塔作進一步詳細的說明和描述。
本實用新型甲醇合成塔一種實施例如圖3，在殼體10頂面側向固定有出氣管5和人孔7，在殼體10腔內軸心部位設置有中心管6，該管的頂端與設置在殼體10頂面中心部位的進氣管3固連密封，該管的下端口套插、密封、固定在殼體10腔內下部水平設置的下管板11上，設置在殼體10腔內上部的水平上管板9與殼體10內壁構成了上管箱8，其中心固定密封在中心管6的外壁上，而其邊沿則固定封閉在殼體10的內壁上，在上管箱內裝有氧化鋁球或瓷球4，并在殼體10的側壁上設置有進水管18和出水管17，其特征在于，殼體10內軸向排列的反應管束2的上、下兩端，分別固定密封在上、下管板9、11上對應的插孔中，而底端具有卸料孔結構的內封頭12，固定密封在下管板11的底面上構成下浮頭，并且下管板11的周沿及內封頭12的周沿與殼體10的內壁間都留有膨脹間隙19，在下浮頭內裝有氧化鋁球或瓷球4。工作狀態下，水由進水管18流入殼體10，吸收反應氣合成釋放的熱量后由出水管17流出，合成氣體由中心管6上部連接的進氣管3進入，經中心管6、內封頭12、反應管束2、上管箱8后反應生成的甲醇氣體由殼體10頂面側向的出氣管5輸出，人孔7平時處于密封狀態，設備更換催化劑填料時打開。
本實用新型甲醇合成塔為了方便催化劑填料卸料，在殼體10腔內的內封頭12的底部安裝有自緊密封式卸料孔14結構，下部小封頭1通過法蘭結構用螺栓固定密封在外封頭13上，罩在自緊密封式卸料孔14外，支撐環1403、1406分別焊接在卸料筒內部，圓形封板1402位于支撐環1403下方，圓形封板1402和支撐環1403間放有密封環1408，橢圓形封板1404位于支撐環1403上方，橢圓形封板1404和支撐環1403之間放有密封環1408，橢圓形封板1404和圓形封板1402用中心螺栓1401密封壓緊，圓形蓋板1405中心有通孔，在支撐環1406內水平固定有橫梁1409，圓形蓋板1405固定安裝在橫梁1409中間位置向下伸出的螺栓上。在生產狀態下，圓形封板1402底面受到液體向上的壓力壓緊密封環1408，橢圓形封板1404受到氣體向下的壓力壓緊密封環1408，雙密封自緊結構保證了封頭在高溫高壓下的密封性能。在更換催化劑時，卸下下部小封頭1，將中心螺栓1401松開，卸下圓形封板1402，轉動并移開橢圓形封板1404，再卸下圓形蓋板1405，即可進行催化劑填料卸料。
本實用新型甲醇合成塔為了方便催化劑填料卸料的另一種實施例，在本實用新型甲醇合成塔殼體10內的內封頭12的底部安裝有密封焊卸料孔16結構，下部小封頭1通過法蘭結構用螺栓固定密封在外封頭13上，罩在密封焊卸料孔16外，密封焊卸料孔16以焊接的方式將內封頭密封，以保證管內合成氣不與管外沸騰水接觸，卸催化劑填料時，卸下下部小封頭1，再割開密封焊卸料孔16即可，卸料完成后再將密封焊卸料孔16焊接密封。
本實用新型不限于具體實施方式
的范圍，一切利用本實用新型構思的發明創造均在保護之列。
權利要求1.一種甲醇合成塔，在殼體(10)頂面側向固定有出氣管(5)和人孔(7)，在殼體(10)腔內軸心部位設置有中心管(6)，該管的頂端與設置在殼體(10)頂面中心部位的進氣管(3)固連密封，該管的下端口套插、密封、固定在殼體(10)腔內下部水平設置的下管板(11)上，設置在殼體(10)腔內上部的水平上管板(9)，其中心固定密封在中心管(6)的外壁上，而其邊沿則固定封閉在殼體(10)的內壁上，并在殼體(10)的側壁上設置有進水管(18)和出水管(17)，其特征在于殼體(10)內軸向排列的反應管束(2)的上、下兩端，分別固定密封在上、下管板(9)(11)的對應插孔中，而底端具有卸料孔結構的內封頭(12)，固定密封在下管板(11)的底面上構成下浮頭，并且下管板(11)的周沿及內封頭(12)的周沿與殼體(10)的內壁間都留有膨脹間隙(19)。
2.根據權利要求1所述的甲醇合成塔，其特征在于，在上管板(9)上表面和殼體(10)內壁面構成的上管箱(8)中裝有氧化鋁球或瓷球(4)，在下浮頭內裝有氧化鋁球或瓷球(4)。
3.根據權利要求1所述的甲醇合成塔，其特征在于，內封頭(12)底部安裝有自緊密封式卸料孔(14)，下部小封頭(1)固定密封在外封頭(13)上，罩在自緊密封式卸料孔(14)外，支撐環(1403)、(1406)分別焊接在卸料筒(1407)內壁，圓形蓋板(1405)安裝在支撐環(1406)下方，圓形封板(1402)位于支撐環(1403)下方，圓形封板(1402)和支撐環(1403)間安裝有密封環(1408)，橢圓形封板(1404)位于支撐環(1403)上方，橢圓形封板(1404)和支撐環(1403)之間安裝有密封環(1408)，橢圓形封板(1404)和圓形封板(1402)用中心螺栓(1401)密封壓緊。
4.根據權利要求3所述的甲醇合成塔，其特征在于，圓形蓋板(1405)中心有通孔，在支撐環(1406)內水平固定有橫梁(1409)，圓形蓋板(1405)固定安裝在橫梁(1409)中間位置向下伸出的螺栓上。
5.根據權利要求1所述的甲醇合成塔，其特征在于，內封頭(12)底部安裝密封焊卸料孔(16)，下部小封頭(1)焊接在外封頭(13)上，罩在密封焊卸料孔(16)外，密封焊卸料孔(16)卸料筒(1407)底部采用焊接方式密封。
專利摘要本實用新型公開了一種甲醇合成塔，在殼體腔內軸心部位設置有中心管，中心管頂部接進氣管，殼體內軸向排列的反應管束的上、下兩端，分別固定密封在上、下管板上對應的插孔中，而底端具有卸料孔結構的內封頭，固定密封在下管板的底面上構成下浮頭，并且下管板的周沿及內封頭的周沿與殼體的內壁間都留有膨脹間隙。本實用新型的甲醇合成塔克服了管束和殼體間的溫差應力和解決殼體內反應部分高溫密封問題，并且更換催化劑填料方便，結構簡單，制造成本低。
文檔編號C07C29/00GK2780765SQ200520034088
公開日2006年5月17日 申請日期2005年4月30日 優先權日2005年4月30日
發明者潘世俊, 周江寧, 王良輝, 黃維柱, 湯洪, 邱傳圭, 周耀, 楊靖, 冉祟慧, 鄭仝, 萬興 申請人:四川天一科技股份有限公司