專利名稱：換熱型二甲醚合成塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種化工設(shè)備，尤其是一種二甲醚合成塔，具體地說是一種換熱型二甲醚合成塔。
背景技術(shù)：
眾所周知，對于在加壓下的甲醇合成、二甲醚合成這類放熱催化反應(yīng)，在反應(yīng)過程中，不斷會放出反應(yīng)熱使催化劑床層溫度提高。為了提高反應(yīng)器的效率，必須把這些反應(yīng)熱移走來降低反應(yīng)溫度。目前，在工業(yè)反應(yīng)器中大多采用管殼型反應(yīng)器，管內(nèi)裝填催化劑，反應(yīng)氣走管程，殼程采用沸騰水移熱產(chǎn)汽，此外也有采用絕熱冷激型或冷管型反應(yīng)器來降低反應(yīng)溫度。前者結(jié)構(gòu)簡單可靠，調(diào)節(jié)方便，但轉(zhuǎn)化率及生產(chǎn)能力較低，后者床層溫度分布比較理想，結(jié)構(gòu)也較為簡單，容積利用系數(shù)較高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，維修不方便，而且二者在能源的綜合利用上均不太理想。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是針對現(xiàn)有的甲醇、二甲醇合成塔反應(yīng)熱移走設(shè)備中存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、轉(zhuǎn)化率低，能源綜合利用率不高的問題，設(shè)計一種能使床層溫度分布較佳且易于控制，容積利用率較高，還能利用反應(yīng)熱將甲醇蒸汽加熱使之達到入塔溫度，從而達到自身熱平衡的既有管殼型反應(yīng)器優(yōu)點，又能進一步提高轉(zhuǎn)化率的換熱型二甲醚合成塔。
本實用新型的技術(shù)方案是一種換熱型二甲醚合成塔，包括外殼4、催化劑7，外殼4的二端分別連接有封頭2，其中一個封頭2上設(shè)有進氣口e，另一個封頭2上設(shè)有出氣口f，在設(shè)有進氣口e的封頭2中設(shè)有與進氣口e相連的防沖器9，防沖器9的下部設(shè)有上填料層8，在靠近出氣口f的一端中設(shè)有填料層3，其特征是在位于上填料層8和下填料層3之間的外殼4中安裝有換熱器6，換熱器6均連接有相應(yīng)的蒸汽進汽管和出汽管；催化劑7裝填在上填料層8和下填料層3之間的外殼4中。
本實用新型還進一步采取了以下技術(shù)措施所述的換熱器6可由若干組盤管式換熱器組成，每組盤管式換熱器由若干圈同心環(huán)狀盤管6-1、盤管架6-2及環(huán)形底板6-3組成，環(huán)形底板6-3與外殼4的內(nèi)壁焊接相連，盤管架6-2焊接在環(huán)形底板6-3上，環(huán)狀盤管6-1通過盤管架6-2定位在外殼4中；在環(huán)狀盤管6-1的間隙中裝填有催化劑7。
所述的換熱器6還可由若干組列管式換熱器組成，每組列管式換熱器由若干根沿軸向布置的換熱管5-1、與換熱管5-1垂直的折流板5-2及與折流板5-2平行的管板5-3組成，管板5-3與外殼4的內(nèi)壁焊接相連，折流板5-2位于管板5-3之間，換熱管5-1位于管板5-3之間并穿過折流板5-2，在列管式換熱器的空隙中裝填有催化劑7。
所述的換熱器6的比傳熱面積為11～15米2/米3催化劑。
所述的外殼4由若干段組成，段與段之間以及段與封頭之間通過連接法蘭5相連。
在設(shè)有出氣口f的封頭中安裝有與出氣口f相通的收集器1。
在設(shè)有出氣口f的封頭上安裝有卸料管a。
本實用新型具有以下優(yōu)點1、具有很高的轉(zhuǎn)化率(≥70％)，遠高于絕熱冷激型、管殼型和冷管型合成塔。
2、床層溫度分布較佳，容積利用系數(shù)及生產(chǎn)能力較高。
3、入口循環(huán)氣量小，顯著降低了動力消耗。
4、能連續(xù)將進入合成塔的甲醇蒸汽在沿塔體軸向布置的軸向多層換熱組內(nèi)直接加熱，從而大大提高了熱量利用率。
5、操作穩(wěn)定，易于控制調(diào)節(jié)、裝卸方便、結(jié)構(gòu)可靠。
6、應(yīng)用范圍廣，不僅可用于甲醇、二甲醇合成塔，還可用于類似的合成塔。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖之一。
圖2是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖之二。
具體實施方式
下面結(jié)構(gòu)附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。
實施例一。
如圖1所示。
一種換熱型二甲醚合成塔，裝填有高效粒狀氧化鋁催化劑2.2m3，直徑可為DN1000，進塔氣量1900kg/h，入塔氣CH3OH 99～99.9％，壓力1.05MPa，反應(yīng)溫度～270℃，轉(zhuǎn)化率達73％，年產(chǎn)二甲醚12000噸。
該合成塔主要由收集器1、上、下二個封頭2、下填料層3、外殼4、連接法蘭5、若干組(可為4組，但不僅限于4組)軸向盤管式換熱器6、催化劑7、上填料層8、防沖器9組成，外殼4由若干段(如4段，但不僅限于4段)相連而成，段與段之間，段與封頭之間均通過連接法蘭5相連，其中每組軸向盤管式換熱器6又由數(shù)圈同心環(huán)狀盤管6-1、盤管架6-2、環(huán)型底板6-3構(gòu)成，同心環(huán)狀盤管6-1按一定的軸向間距固定在盤管架6-2上，與同心環(huán)狀盤管6-1相連的進汽管b1～b4、出汽管c1～c4的一端焊接在外殼4上，環(huán)型底板6-3與外殼4的內(nèi)壁及盤管架6-2之間也采用焊接相連。在上封頭2上焊有進汽管e、防沖器9，下封頭焊有出汽管f、收集器1、卸料管a。催化劑裝填于上、下填料層8、3和同心環(huán)狀盤管6-1之間的間隙內(nèi)。
氣體由進汽管e進入，經(jīng)防沖器9和上填料層8后進入催化層7，氣體在催化劑層自上而下流動并發(fā)生強放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱分別由自下而上流動的軸向多層換熱管組內(nèi)并將入塔的甲醇蒸汽移走，反應(yīng)后的氣體離開催化劑床層7進入底部的下填料層3，通過出汽管f出合成塔。
甲醇蒸汽通過進汽管b1～b4逆向進入軸向盤管式換熱器6，自下而上蜿蜒流動，從出汽管c1-c4出去移走催化劑床層7內(nèi)的床層反應(yīng)熱，將甲醇蒸汽加熱到入塔所需的溫度。
填料3裝填在合成塔的上、下部位(如圖1)，粒狀催化劑與合成塔組裝同步進行，使其均勻的充填在上、下填料層8、3和軸向盤管式換熱器6之間的間隙內(nèi)。
具體實施時，每個合成塔外殼4中安裝的軸向盤管式換熱器6的組數(shù)可視塔高加以確定，每組中的同心環(huán)狀盤管6-1的軸向圈數(shù)也可根據(jù)需要加以確定，它們的數(shù)量并不受本實施例的限制。
實施例二。
如圖2所示。
一種換熱型二甲醚合成塔，裝填高效粒狀氧化鋁催化劑2.2m3，直徑可為DN1000，進塔氣量1900kg/h，入塔氣CH3OH 98～99.8％，壓力1.05MPa，反應(yīng)溫度～270℃，轉(zhuǎn)化率達73％，年產(chǎn)二甲醚12000噸。
上述合成塔主要由收集器1、封頭2、下填料層3、連接法蘭5、若干組(如圖所示為4組，但不僅限于4組)列管式換熱器6、外殼4、催化劑7、上填料層8、防沖器9組成，其中每組列管式換熱器6又由多根沿軸向布置的換熱管5-1、與換熱管5-1垂直的折流板5-2及與折流板5-2平行的管板5-3組成，管板5-3與外殼4的內(nèi)壁焊接相連，折流板5-2位于管板5-3之間，換熱管5-1位于管板5-3之間并穿過折流板5-2，在列管式換熱器6的空隙中裝填有催化劑7。換熱管5-1按一定的間距布置于管板5-3內(nèi)，換熱管5-1與管板5-3及管板5-3與殼體4之間采用焊接。在上封頭2上焊有進氣口e，進氣口e連接有防沖器9，下封頭2上焊有出氣口f，出氣口f連接有收集器1，下封頭2上還連接有卸料管a。催化劑裝填于上、下填料層8、3之間的間隙及列管式換熱器6之間的間隙中。外殼4可由若干段(可為4段，但不僅限于4段)組成，段與段之間，段與封頭之間均通過連接法蘭5相連。
氣體由進氣口e進入，經(jīng)防沖器9和上部填料層8后進入催化層7，氣體在催化劑層自上而下流動并發(fā)生強放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱分別經(jīng)由自下而上流動的換熱管后將甲醇蒸汽移走，反應(yīng)后的氣體離開催化劑床層7進入底部的填料層3，通過出汽口f流出合成塔。
甲醇蒸汽通過進汽管b1～b4逆向進入各列管式換熱器6，自下而上折流流動，移走催化劑床層7內(nèi)的床層反應(yīng)熱，并從出汽管(c1-c4)流出，將甲醇蒸汽加熱到入塔所需的溫度。
填料3、8裝填在設(shè)備上、下部位(見圖)，粒狀催化劑裝填可與設(shè)備組裝同步進行，使其均勻的充填在上、下填料和列管式換熱器6之間的間隙內(nèi)。
具體實施時，每個合成塔殼體4中安裝的軸向列管式換熱器6的組數(shù)可視塔高加以確定，每組中的換熱管5-1的數(shù)量也可根據(jù)需要加以確定，它們的數(shù)量并不受本實施例的限制。
本實用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同。
權(quán)利要求1.一種換熱型二甲醚合成塔，包括外殼(4)、催化劑(7)，外殼(4)的二端分別連接有封頭(2)，其中一個封頭(2)上設(shè)有進氣口(e)，另一個封頭(2)上設(shè)有出氣口(f)，在設(shè)有進氣口(e)的封頭(2)中設(shè)有與進氣口(e)相連的防沖器(9)，防沖器(9)的下部設(shè)有上填料層(8)，在靠近出氣口(f)的一端中設(shè)有填料層(3)，其特征是在位于上填料層(8)和下填料層(3)之間的外殼(4)中安裝有換熱器(6)，換熱器(6)連接有相應(yīng)的蒸汽進汽管和出汽管；催化劑(7)裝填在上填料層(8)和下填料層(3)之間的外殼(4)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱型二甲醚合成塔，其特征是所述的換熱器(6)由若干組盤管式換熱器組成，每組盤管式換熱器由若干圈同心環(huán)狀盤管(6-1)、盤管架(6-2)及環(huán)形底板(6-3)組成，環(huán)形底板(6-3)與外殼(4)的內(nèi)壁焊接相連，盤管架(6-2)焊接在環(huán)形底板(6-3)上，環(huán)狀盤管(6-1)通過盤管架(6-2)定位在外殼(4)中；在環(huán)狀盤管(6-1)的間隙中裝填有催化劑(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱型二甲醚合成塔，其特征是所述的換熱器(6)由若干組列管式換熱器組成，每組列管式換熱器由若干根沿軸向布置的換熱管(5-1)、與換熱管(5-1)垂直的折流板(5-2)及與折流板(5-2)平行的管板(5-3)組成，管板(5-3)與外殼(4)的內(nèi)壁焊接相連，折流板(5-2)位于管板(5-3)之間，換熱管(5-1)位于管板(5-3)之間并穿過折流板(5-2)，在列管式換熱器的空隙中裝填有催化劑(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱型二甲醚合成塔，其特征是所述的換熱器(6)的比傳熱面積為11～15米2/米3催化劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱型二甲醚合成塔，其特征是所述的外殼(4)由若干段組成，段與段之間以及段與封頭之間通過連接法蘭(5)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱型二甲醚合成塔，其特征是在設(shè)有出氣口(f)的封頭中安裝有與出氣口(f)相通的收集器(1)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱型二甲醚合成塔，其特征是在設(shè)有出氣口(f)的封頭上安裝有卸料管(a)。
專利摘要本實用新型針對現(xiàn)有的甲醇、二甲醇合成塔反應(yīng)熱移走設(shè)備中存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、轉(zhuǎn)化率低，能源綜合利用率不高的問題，公開了一種床層溫度分布易于控制，容積利用率較高的殼內(nèi)安裝有盤管式換熱器的合成塔，它包括外殼(4)、催化劑(7)，催化劑(7)裝填在外殼(4)中，外殼(4)的二端分別連接有封頭(2)，其中一個封頭(2)上設(shè)有進氣口(e)，另一個封頭(2)一設(shè)有出氣口(f)，在外殼(4)中靠近進氣口(e)的一端中設(shè)有防沖器(9)，在靠近出氣口(f)的一端中設(shè)有填料層(3)，其特征是在位于防沖器(9)和填料層(3)之間的外殼(4)中安裝有換熱器(6)，換熱器(6)連接有相應(yīng)的蒸汽進汽管和出汽管，具有結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)化率高的優(yōu)點。
文檔編號C07C41/09GK2900522SQ200620073618
公開日2007年5月16日 申請日期2006年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月8日
發(fā)明者馬寧 申請人:南京大化化工設(shè)備有限公司