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分體式自卸觸媒合成塔內(nèi)件的制作方法

文檔序號:4915251閱讀:426來源:國知局
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
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