專利名稱：分體式自卸觸媒合成塔內(nèi)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種涉及分體式自卸觸媒合成塔內(nèi)件，用于中小型氮肥廠合成氨和甲醇生產(chǎn)，屬化工設(shè)備。
合成塔內(nèi)件是合成氨和甲醇生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，觸媒是生產(chǎn)中的必備媒介物。在生產(chǎn)過程中。觸媒會(huì)逐步衰老而失去活性，它的衰老過程先從上層開始，由上而下逐步深入底層。觸媒活性的降低，影響合成反應(yīng)速度，合成氨和甲醇的質(zhì)量難以保證。為保質(zhì)保量，通常每年需更換一次觸媒。
在現(xiàn)有技術(shù)中，更換觸媒既復(fù)雜又費(fèi)時(shí)間，目前的方法是將內(nèi)件從外筒中吊出，放置地面上傾倒或者用抽空機(jī)將觸媒吸出來，清除干凈并裝填新觸媒，再將內(nèi)件重新吊裝。這種方法的缺點(diǎn)顯而易見，以φ800合成塔內(nèi)件為例，外筒高約14米，內(nèi)件高約13米，重20余噸，要把重20余噸的重物，吊升至30米高處，不僅需要龐大的吊裝設(shè)備，而且需要一塊寬敞的場地，土建工程費(fèi)用增加，吊裝安全難以保證。此外每次更換觸媒需停機(jī)10天左右，生產(chǎn)損失數(shù)十萬元，內(nèi)件多次吊裝容易損傷，勞動(dòng)強(qiáng)度大，重新開車升溫時(shí)間長。
據(jù)上，本實(shí)用新型的目的就在于提供一種觸媒更換方便，停車時(shí)間短，操作安全、吊裝簡單的分體式自卸觸媒合成塔內(nèi)件。
本實(shí)用新型所涉及的分體式自卸觸媒合成內(nèi)件，它通過一個(gè)可分體的軸向觸媒吊籃(觸媒筐)，和自卸觸媒裝置來實(shí)現(xiàn)上述目的。本裝置由觸媒吊籃，冷管束、內(nèi)筒、自卸觸媒裝置、換熱器和底座六部分構(gòu)成。觸媒吊籃由筒體法蘭、冷氣管、填料函、頂蓋、過濾板、多孔板、中心套管、邊套管、籃筐組成。冷管束由上環(huán)管、列管束、下環(huán)管、導(dǎo)氣管、熱氣上升管、支承架組成。內(nèi)筒由筒體、保溫層、包皮組成。自卸觸媒裝置由花板、錐篩、松動(dòng)叉桿、導(dǎo)筒、活塞、活塞桿，定位環(huán)、盲板組成。換熱器由上管板、換熱管、定位管、擋板組成。底座由下管板、錐形封頭、底座體、填料函組成。
籃筐系不銹鋼圓筒體，上部有法蘭，它支承在筒體相應(yīng)的臺肩上，籃筐的內(nèi)腔由過濾板，多孔板分隔成兩部分，上部為分氣盒，下部為觸媒床。中心套管和邊套管貫穿吊籃，中心管和熱氣上升管從相應(yīng)的套管中穿過并伸入分氣盒中，熱電偶套管穿越吊籃直插至冷管束中，吊籃位于內(nèi)筒的上部，通過筒體法蘭與筒體焊為一體，籃筐的長度僅占觸媒筒體高度的1／5～1／4。
冷管束的上下環(huán)管，由圓管加工成圓環(huán)管，通過列管束與其連接溝通，構(gòu)成冷管束，導(dǎo)氣管的下端與上環(huán)管焊接并溝通，上端為自由端。熱氣上升管的下端與下環(huán)管焊接溝通，其上端為自由端，導(dǎo)氣管插裝在邊套管中，冷管束由支承架支承，支承架焊接在筒體中部的內(nèi)壁上。
自卸觸媒裝置的錐篩為漏斗形，其錐底固接于花板上，錐底中焊有“十”字型筋板，錐篩的錐頂接導(dǎo)筒，筒內(nèi)裝有活塞及活塞桿、松動(dòng)叉桿插裝在活塞及活塞桿中，它可作往復(fù)運(yùn)動(dòng)及小于90度范圍擺動(dòng)。整個(gè)自卸觸媒裝置支承在盲板上，卸去盲板和底蓋，活塞可以取出，拉動(dòng)松動(dòng)叉桿，裝于冷管束周圍及錐篩中的觸媒，跌落至錐篩，通過導(dǎo)筒、底座卸出，實(shí)現(xiàn)觸媒的下部自卸。吊籃內(nèi)的觸媒卸出，只需卸掉外筒頂蓋和筒體法蘭，將吊籃整體吊出而實(shí)現(xiàn)。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，詳述本實(shí)用新型的工作原理及結(jié)構(gòu)特征。


圖1為本實(shí)用新型的主剖視圖。
圖2為本實(shí)用新型的上部剖視圖。
圖3為吊籃A－A剖視圖。
圖4為錐篩轉(zhuǎn)向90度，B－B剖視圖。
圖5為換熱器縱剖視圖。
圖6為吊籃本體主剖視圖。
圖1顯示分體式自卸觸媒合成塔內(nèi)件主剖視圖，內(nèi)件由吊籃［5］、冷管束［6］，內(nèi)筒［7］、自卸觸媒裝置［8］、換熱器［9］、底座［10］構(gòu)成。內(nèi)件安裝在外筒［3］內(nèi)，外筒［3］的頂端與外筒上蓋［4］以螺釘連接，下端與三通［2］為可拆連接，三通［2］又與底蓋［1］連接。內(nèi)件支承在底座［10］上，底座［10］則依靠外筒［3］的底部支承。
在圖2～圖6中，內(nèi)件的主要結(jié)構(gòu)顯示其上。吊籃［5］位居內(nèi)筒的上部，它由泠氣管［26］、填料函［25］、筒體法蘭［24］、頂蓋［23］、過濾板［22］、籃筐［21］、多孔板［20］、中心套管［49］、邊套管［50］組成?；@筐［21］系不銹鋼圓筒體，上部有法蘭，法蘭支承在內(nèi)筒體［13］相應(yīng)的臺肩上，籃筐內(nèi)裝有過濾板［22］和多孔板［20］，籃筐［21］的長度僅占觸媒筒體高度的1／5～1／4。過濾板［22］將吊籃［5］分隔成兩部分，上部為分氣盒，下部為觸媒床，觸媒床中裝的觸媒，根據(jù)產(chǎn)品的不同而異，如為甲醇生產(chǎn)，觸媒床的上部為脫硫劑，下部為合成氨常用觸媒，如果是合成氨生產(chǎn)，則無需裝脫硫劑。多孔板［20］即為吊籃［5］的底板，其上裝有中心套管［49］，邊套管［50］，而中心管［30］，導(dǎo)氣管［19］分別插裝在其相應(yīng)的套管中。套管一方面保護(hù)中心管和導(dǎo)氣管，另一方面阻擋觸媒不致掉入被保護(hù)的管內(nèi)。熱電偶套管［28］穿越吊籃［5］直伸至冷管束［6］周圍。中心套管［49］、邊套管［50］上下兩端分別與過濾板［22］和多孔板［20］連接，穿越過濾板［22］的一端為自由端，用填料函氣密，下端焊于多孔板上。當(dāng)需要卸出吊籃［5］內(nèi)的觸媒時(shí)，拆去外筒［3］的上蓋［4］和筒體法蘭［24］。吊籃［5］整體可以從內(nèi)筒中吊出，吊出的高度僅3米，重量只有2噸，更換新觸媒后又可吊入，費(fèi)時(shí)較短，拆裝方便，從而實(shí)現(xiàn)觸媒的上部卸出。
冷管束［6］位于吊籃［5］之下，居內(nèi)筒中部，它由上環(huán)管［18］、導(dǎo)氣管［19］、列管束［17］、下環(huán)管［16］、熱氣上升管［29］和支承架［15］組成。上下環(huán)管為圓管加工而成的圓環(huán)管，上環(huán)管［18］的上側(cè)與兩根導(dǎo)氣管［19］固接并溝通，下環(huán)管［16］的上側(cè)通過列管束［17］與上環(huán)管［18］溝通，并聯(lián)接成列管束［17］，熱氣上升管［29］與下環(huán)管［16］上側(cè)固接溝通。列管束［17］的兩端為圓管，中間為扁平狀，此種結(jié)構(gòu)可減少冷管束［6］占用空間增加觸媒裝填量。支承架［15］為圓形隔板，外圈為圓環(huán)，內(nèi)圈用隔條連接與外圈焊為一體，支承架［15］焊于內(nèi)筒［7］的中部，用來支承冷管束［6］。
自卸觸媒裝置［8］位于冷管束［6］之下，它由花板［14］、錐篩［33］、松動(dòng)叉桿［31］、導(dǎo)筒［41］、活塞［42］、活塞桿［43］、定位環(huán)［35］、盲板［48］組成。花板［14］為圓環(huán)板，外圈焊于筒體［13］的內(nèi)壁上，內(nèi)圈與錐篩［33］的錐底焊接，錐底上焊有“十”字型筋板。在水平方向的筋板下方有徑向凹槽，兩根導(dǎo)氣管［28］通過錐篩［33］凹槽的兩側(cè)上部對稱地連接溝通到中心管［30］上。錐篩的錐面部分布滿孔徑為0.5毫米的網(wǎng)孔，氣體可自由通過網(wǎng)孔，而觸媒卻不能漏出。錐篩［33］的錐頂接導(dǎo)筒［41］，在導(dǎo)筒［41］內(nèi)裝有松動(dòng)叉桿［31］、活塞［42］、活塞桿［43］、活塞及活塞桿上有軸向孔，松叉桿動(dòng)［31］就插裝在孔內(nèi)。松動(dòng)叉桿［31］為復(fù)合桿、上端為“十”字型叉，叉的上部為直桿，下部為曲桿，“十”字型叉對應(yīng)地穿插在錐底“十”字型筋板［34］的空擋中，松動(dòng)叉桿［31］可以作往復(fù)運(yùn)動(dòng)及小于90度范圍內(nèi)擺動(dòng)，對觸媒進(jìn)行破拱和松動(dòng)。為保證活塞［42］、活塞桿［43］及松動(dòng)叉桿［31］在導(dǎo)筒［41］內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)不被卡住，因此在底座體［45］中裝有定位環(huán)［35］。錐篩［33］類似漏斗形，整個(gè)自卸觸媒裝置支承在盲板［48］上。當(dāng)需要卸出冷管束［6］周圍及錐篩［33］中的觸媒時(shí)，只要拆去底蓋［1］和盲板［48］，將活塞［42］移至錐形封頭［44］中或?qū)⒒钊〕?，拉?dòng)松動(dòng)叉桿［31］，觸媒在重力作用下，經(jīng)錐篩［33］、導(dǎo)筒［41］和底座［10］而卸出。在生產(chǎn)時(shí)，自卸觸媒裝置［8］仍可作熱氣通道。
內(nèi)筒［7］是整個(gè)內(nèi)件的包容件，它由筒體［13］、保溫層［12］和包皮［11］組成。筒體［13］是一個(gè)不銹鋼圓筒，筒內(nèi)分別安裝有吊籃［5］、冷管束［6］、自卸觸媒裝置［8］、換熱器［9］。內(nèi)筒［7］與底座［10］通過上千根換熱管［38］實(shí)現(xiàn)的。保溫層［12］由絕熱材料包裹而成，避免和減少與外界的熱交換。包皮［11］則是一層薄鋼皮構(gòu)成的保護(hù)皮，用來保護(hù)保溫層［12］和內(nèi)件在吊裝和生產(chǎn)時(shí)不致受損。
圖5為換熱器［9］縱剖視圖，它為列管式換熱器，主要由上管板［39］、換熱管［38］、定位管［40］、擋板［37］組成。上管板［39］為圓板，它與筒體［13］焊為一體，板上加工有大、中、小孔，中心大孔，供安裝導(dǎo)筒［41］、兩側(cè)的中孔，供安裝集氣管［32］，眾多的小孔則是供安裝換熱管［38］。擋板［37］與上管板［39］形狀類似，換熱管［38］穿越擋板［37］，擋板的間距和固定由定位管［40］來實(shí)現(xiàn)，定位管［40］的下端焊于下管板［36］上。換熱管［38］上下兩端分別與上下管板連接，換熱器［9］兩管板的空腔，其下部與外筒［3］的進(jìn)氣口［27］相通，其上部與集氣管［32］相通。與觸媒接觸反應(yīng)后的熱氣體，由換熱管［38］內(nèi)流過，經(jīng)底座［10］和出氣口［47］排至下道工序。從進(jìn)氣口［27］輸入未反應(yīng)的冷氣體，經(jīng)內(nèi)、外筒間的環(huán)隙進(jìn)入換熱器［9］的下部，由于擋板［37］阻擋，冷氣體在換熱器［9］中迂回流動(dòng)，有充分進(jìn)行熱交換的時(shí)間，冷熱氣體的逆向流動(dòng)，能保持較高的溫差，提高換熱效果。加熱后的冷氣體，經(jīng)集氣管［32］匯集至中心管［30］頂部的分氣盒中，與熱氣上升管［29］的加熱后冷氣混流，拆回與觸媒接觸，進(jìn)行合成氨或甲醇的放熱反應(yīng)，合成后的氨或甲醇?xì)怏w，經(jīng)換熱管［38］在換熱器［9］中進(jìn)行熱交換，從而完成一個(gè)工作循環(huán)。
底座［10］是內(nèi)件的承載件并兼作氣體三通，主要由下管板［36］、錐形封頭［44］、底座體［45］、填料函［46］組成，下管板［36］與錐形封頭［44］的錐底焊接，錐頂與底座體［45］上部焊接，底座體［45］的下部外圓套裝有填料函［46］，使三通得以氣密并防止和減少冷、熱氣體的相互滲漏?；钊麠U［43］和定位環(huán)［35］裝于底座［10］內(nèi)。內(nèi)件由底座［10］支承，底座［10］則支承在外筒［3］的底部。
分體式自卸觸媒合成塔內(nèi)件的工作過程如下未反應(yīng)的冷氣體由冷氣管［26］進(jìn)入，經(jīng)導(dǎo)氣管［19］流至冷管束［6］，管內(nèi)的冷氣體被管外合成后的熱氣體加熱至350℃～400℃。冷管束［6］管內(nèi)加熱后的熱氣經(jīng)熱氣上升管［29］輸至吊籃［5］的分氣盒中，它與從中心管［30］來的加熱氣體混合，合流后的氣體折回向下流動(dòng)，與吊籃［5］內(nèi)的觸媒床、冷管束［6］周圍的觸媒接觸，生成甲醇或合成氨氣體，這一過程為放熱反應(yīng)。中心管［30］內(nèi)的氣體由外筒［3］上的進(jìn)氣口［27］進(jìn)入，經(jīng)內(nèi)、外筒間的環(huán)隙，從換熱器［9］的底部進(jìn)入，經(jīng)換熱管［38］管內(nèi)的熱氣體加熱管外的冷氣體，換熱后的甲醇或氨氣體，經(jīng)底座［10］從出氣口［47］排至下道工序，完成一個(gè)工作循環(huán)，實(shí)際上這一過程是連續(xù)地進(jìn)行。
當(dāng)需要進(jìn)行卸出觸媒時(shí)，內(nèi)件的上部只需將外筒上蓋［4］拆開，卸去筒體法蘭［24］，即可將吊籃［5］整體吊出，卸出舊觸媒更換新觸媒，再將吊籃［5］裝入內(nèi)件中即可。內(nèi)件下部觸媒的卸出，拆去底蓋［1］、卸掉盲板［48］，將活塞［42］移至錐形封頭［44］內(nèi)，或?qū)⒒钊?2］全部取出，拉動(dòng)松動(dòng)叉桿［31］、冷管束［6］及錐篩［33］周圍的觸媒，在重力作用下可自行排出。
本實(shí)用新型經(jīng)試驗(yàn)，操作十分方便，大換一次觸媒，節(jié)約觸媒量2／3，減少開、停車時(shí)間20～25天，同時(shí)亦可降低吊裝對內(nèi)件的損傷。
權(quán)利要求1.一種涉及分體式自卸觸媒合成塔內(nèi)件，用于中小型氮肥廠合成氨或甲醇生產(chǎn)，內(nèi)件裝于外筒內(nèi)，其特征是，它通過一個(gè)可分體的軸向吊籃和自卸觸媒裝置來實(shí)現(xiàn)觸媒的卸出，主要由吊籃、冷管束、內(nèi)筒、自卸觸媒裝置、換熱器、底座六部分構(gòu)成，吊籃由筒體法蘭[24]、冷氣管[26]、填料函[25]、多孔板[20]、籃筐[21]、過濾板[22]、頂蓋[23]中心套管[49]、邊套管[50]組成，籃筐[21]為鋼質(zhì)圓筒體，上部有法蘭，支承在筒體[13]相應(yīng)的臺肩上，筒體內(nèi)腔由過濾板[22]和多孔板[20]將其分成兩部分，過濾板[22]以上為分氣盒，以下為觸媒床，多孔板[20]即為吊籃[5]的底板，在底板上安裝有中心套管[49]、邊套管[50]，套管的上端穿越過濾板[22]為自由端，以填料函密封，套管的下端焊接在多孔板[20]上，中心管[30]和導(dǎo)氣管[19]插裝在相應(yīng)的套管中，熱氣上升管[29]伸入吊籃[5]的分氣盒中，熱電保偶套管[28]穿越吊籃[5]直插到冷管束[6]中，冷管束[6]由上環(huán)管[18]、列管束[17]、下環(huán)管[16]、導(dǎo)氣管[19]、熱氣上升管[29]組成，上、下環(huán)管為圓環(huán)管，上環(huán)管[18]的上側(cè)與兩根導(dǎo)氣管[19]連接溝通，下側(cè)與列管束[17]焊接溝通，下環(huán)管[16]的上側(cè)與列管束[16]和熱氣上升管[29]焊接溝通，中心管[30]穿過冷管束[6]伸至分氣盒中，冷管束[6]位于吊籃[5]之下，內(nèi)筒[7]由筒體[13]、保溫層[12]、包皮[11]組成，筒體[13]為鋼質(zhì)圓筒，吊籃[5]、冷管束[6]、自卸觸媒裝置[8]依次裝于筒內(nèi)，內(nèi)筒[7]通過換熱管[38]與底座[10]連成一體，自卸觸媒裝置由花板[14]、錐篩[33]、松動(dòng)叉桿[31]、導(dǎo)筒[41]、活塞[42]、活塞桿[43]、定位桿[35]、盲板[48]組成，花板[14]為圓環(huán)板，其內(nèi)圓與錐篩[33]的錐底焊為一體，外圈焊于筒體[13]中部的內(nèi)壁上，錐底上焊有“十”字型筋板[34]，換熱器[9]為列管式，位于錐篩[33]之下，它由上管板[39]、換熱管[38]、擋板[37]和定位管[40]組成，在換熱器[9]的上部即換熱管[38]間空腔與兩根集氣管[32]連通，導(dǎo)筒[41]貫通換熱器[9]，擋板[37]套裝在換熱管[38]和定位管[40]上，由定位管[40]來定位，定位管[40]的下端焊接在下管板[36]上，底座[10]由下管板[36]、錐形封頭[44]、底座體[45]、填料函[46]組成，錐形封頭[44]的錐底與下管板[36]焊接，錐頂與底座體[45]焊接，活塞桿[43]穿通底座[10]，定位環(huán)[35]裝于底座體[45]內(nèi)，內(nèi)筒[7]通過換熱管[38]連成一體，內(nèi)件由底座[10]支承，底座[10]則支承在外筒[3]的底部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分體式自卸觸媒合成塔內(nèi)件，其特征是吊籃［5］為分體式結(jié)構(gòu)，拆去外筒頂蓋［4］和筒體法蘭［24］，吊籃［5］可整體吊出，籃筐［21］的長度為觸媒筒體高度的1／5～1／4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分體式自卸觸媒合成塔內(nèi)件，其特征是集氣管［32］通過錐篩［33］凹槽的兩側(cè)上部對稱地連接到中心管［30］上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分體式自卸觸媒合成塔內(nèi)件，其特征是，自卸觸媒裝置［8］中的錐篩［33］為漏斗形，錐底上焊有“十”字型筋板［34］、錐面上布滿φ0.5毫米的網(wǎng)孔，錐頂與導(dǎo)筒［41］連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和4所述的自卸觸媒置［8］，其特征是，松動(dòng)叉桿［31］插裝在活塞［42］和活塞桿［43］相應(yīng)的軸向孔中，松動(dòng)叉桿［31］為復(fù)合桿，上端為“十”字型叉，叉的上部為直桿，下部為曲桿，“十”字型叉穿插在錐底“十”字型筋板［34］的空擋中，松動(dòng)叉桿［31］可作往復(fù)運(yùn)動(dòng)及小于90度范圍內(nèi)的擺動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分體式自卸觸媒合成塔內(nèi)件，其特征是，裝于導(dǎo)筒［41］中的活塞［42］及活塞桿［43］，支承在盲板［48］上，拆去底蓋［1］和盲板［48］，活塞［42］和活塞桿［43］可以取出，觸媒在重力作用下能自卸。
專利摘要一種涉及分體式自卸觸媒合成塔內(nèi)件，用于中小型氮肥廠合成氨和甲醇生產(chǎn)。它通過軸向吊籃(5)、自卸觸媒裝置(8)，實(shí)現(xiàn)觸媒的卸出。內(nèi)件上部觸媒的卸出，只需卸掉上蓋(4)和筒體法蘭(24)吊籃，(5)可整體吊出。內(nèi)件下部觸媒的卸出，只需拆去底蓋(1)和盲板(48)后、活塞(42)、活塞桿(43)可取出，拉動(dòng)松動(dòng)叉桿(31)，觸媒經(jīng)導(dǎo)筒(41)、底座(10)卸出。本裝置較現(xiàn)有技術(shù)節(jié)約觸媒量2/3，節(jié)省開、停車時(shí)間20-25天(按2-3年大換一次，每年小換一次計(jì))。
文檔編號B01J8/04GK2071983SQ9021595
公開日1991年2月27日 申請日期1990年10月6日 優(yōu)先權(quán)日1990年10月6日
發(fā)明者謝定中, 嚴(yán)朝建, 喻永林, 郭振凱, 周建龍, 李鑫, 黃湘柱, 徐天相, 盧健, 李春陽, 龐琳, 樊家本, 陳月華 申請人:湖南省化肥工業(yè)公司