專(zhuān)利名稱(chēng)：變換反應(yīng)器與下游換熱設(shè)備的直連結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及變換反應(yīng)器與下游換熱設(shè)備的連接技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及變換反應(yīng) 器與下游換熱設(shè)備的直連結(jié)構(gòu)。反應(yīng)器出口管直連下游換熱設(shè)備，達(dá)到結(jié)構(gòu)和功能的創(chuàng)新。
背景技術(shù)：
參見(jiàn)圖1，現(xiàn)有的軸向變換反應(yīng)器包括承壓殼體10，承壓殼體10通過(guò)支座20安裝 在基礎(chǔ)上(圖中未示出)，催化劑床層30設(shè)置在承壓殼體10內(nèi)，下方通過(guò)耐火球支撐，催化 劑床層30與承壓殼體10的內(nèi)殼壁接觸，在承壓殼體10的底部設(shè)置有變換氣出口 31，在變 換氣出口 31入端設(shè)置有氣體收集器40，以收集絕熱變換反應(yīng)后的熱變換氣，在承壓殼體10 的頂部設(shè)置有反應(yīng)原料氣入口 21，在反應(yīng)原料氣入口 21的出端設(shè)置有氣體分布器50，反應(yīng) 原料氣由反應(yīng)原料氣入口 21進(jìn)入后，通過(guò)氣體分布器50的均勻分布，軸向進(jìn)入催化劑床層 30內(nèi)，進(jìn)行絕熱變換反應(yīng)。在承壓殼體10的頂部設(shè)置有人孔60，以便于催化劑裝料；在承 壓殼體10的底部設(shè)置有催化劑卸料口 70，在催化劑卸料口 70上安裝有卸料口蓋板80，在 催化劑床層30的底部設(shè)置有催化劑卸料管90，以便于依靠重力卸料。在催化劑床層30內(nèi) 設(shè)置有熱電偶T，熱電偶T被導(dǎo)出所述承壓殼體10外。參見(jiàn)圖2所示的以舊式變換反應(yīng)器和舊式設(shè)備連接方式為基礎(chǔ)的的傳統(tǒng)工藝流 程，在傳統(tǒng)合成氨裝置的一氧化碳變換流程中，通過(guò)管線(xiàn)1來(lái)自變換反應(yīng)器RlOl上游的入 口原料氣的溫度往往低于催化劑的活化溫度，需要設(shè)置一臺(tái)進(jìn)出口氣體換熱器E101，簡(jiǎn)稱(chēng) 氣氣換熱器。該氣氣換熱器ElOl設(shè)置在變換反應(yīng)器RlOl的外部，與變換反應(yīng)器RlOl之間 采用管線(xiàn)2和3連接。入口原料氣通過(guò)氣氣換熱器ElOl換熱后，通過(guò)管線(xiàn)2送至變換反應(yīng) 器RlOl的反應(yīng)原料氣入口 21，并由該反應(yīng)原料入口 21進(jìn)入變換反應(yīng)器RlOl進(jìn)行絕熱變換 反應(yīng)，反應(yīng)后的熱變換氣由變換氣出口 31出來(lái)，通過(guò)管線(xiàn)3進(jìn)入進(jìn)出口氣體換熱器ElOl與 入口原料氣進(jìn)行熱交換，經(jīng)過(guò)換熱后的變換氣再送入換熱設(shè)備E103進(jìn)行熱量回收，熱量回 收后的變換氣通過(guò)管線(xiàn)5送至變換反應(yīng)器R102的原料氣入口 51，并由該原料氣入口 51進(jìn) 入變換反應(yīng)器R102進(jìn)行第二次絕熱變換反應(yīng)，第二次絕熱變換反應(yīng)后的熱變換氣由變換 氣出口 61出來(lái)，通過(guò)管線(xiàn)6進(jìn)入換熱設(shè)備E104回收熱量，經(jīng)過(guò)回收熱量后的冷變換氣由管 線(xiàn)7進(jìn)入下游工藝流程。中壓鍋爐給水經(jīng)過(guò)換熱設(shè)備E104預(yù)熱后，送入換熱設(shè)備E103換 熱，副產(chǎn)中壓飽和蒸汽。變換反應(yīng)器RlOl的反應(yīng)原料氣入口 21設(shè)在變換反應(yīng)器RlOl頂部，連接管線(xiàn)2較 長(zhǎng)；變換氣出口 31設(shè)在變換反應(yīng)器RlOl底部。出口氣經(jīng)氣氣換熱器降溫后，再經(jīng)下游的換 熱設(shè)備E103帶走一部分熱量，提供作為變換反應(yīng)器R102的入口原料氣。換熱設(shè)備E103與 變換反應(yīng)器R102的原料氣入口 51通過(guò)管線(xiàn)5連接，變換反應(yīng)器R102與下游換熱設(shè)備E104 之間同樣采用管線(xiàn)6連接。[0006]因?yàn)橐谎趸甲儞Q反應(yīng)是在較高的壓力和溫度下進(jìn)行，其中變換反應(yīng)器RlOl出 口溫度在400 500°C之間，工藝介質(zhì)主要成分為H2、C0、C02和水蒸汽，介質(zhì)氫分壓高，易燃 易爆；另外由于工藝介質(zhì)存在高溫特殊介質(zhì)腐蝕環(huán)境，管線(xiàn)材料采用不銹鋼；其材料費(fèi)用 和制造、檢驗(yàn)、維護(hù)成本都很高。此外，在以舊式變換反應(yīng)器和舊式設(shè)備連接方式為基礎(chǔ)的的傳統(tǒng)工藝流程中，舊 式設(shè)備連接方式采用管線(xiàn)連接，這些管線(xiàn)與所連接的設(shè)備不僅占用了很大的布置、配管空 間，而且由于管道承載的壓力大、溫度高、直徑大，管壁也相應(yīng)較厚。同時(shí)，管道的布置、管道 推力的消除需要采用大量的彎頭管件，增加了環(huán)焊縫的數(shù)量，這些原因都將造成管道材料、 制造、檢驗(yàn)成本高，投資額度大，并且在高溫特殊介質(zhì)腐蝕環(huán)境下，造成了大量潛在的泄漏 源和失效點(diǎn)。為保證工藝流程的安全性和可靠性，管道材料必須采用不銹鋼，不僅價(jià)格昂 貴，而且不銹鋼較高的線(xiàn)膨脹系數(shù)也會(huì)在管道及其連接的設(shè)備之間產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，需 要增加管系的柔性。因此，對(duì)反應(yīng)器出口管及下游換熱設(shè)備進(jìn)口管進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，采用直連形式節(jié)省 了不銹鋼管道，節(jié)約了投資，而且有利于長(zhǎng)期、穩(wěn)定、安全運(yùn)行。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種變換反應(yīng)器與下游換熱設(shè)備的直 連結(jié)構(gòu)，以減少高溫高壓厚壁管線(xiàn)的使用，避免潛在的泄漏源和失效點(diǎn)，從而提高裝置的安 全性和耐久性。作為本實(shí)用新型的變換反應(yīng)器與下游換熱設(shè)備的直連結(jié)構(gòu)，包括直接連接的變換 反應(yīng)器和下游換熱設(shè)備，其中，所述變換反應(yīng)器立式布置，所述下游換熱設(shè)備臥式布置。所述變換反應(yīng)器帶有出口中心管。在所述變換反應(yīng)器的底部設(shè)置有第一接管，在所述第一接管上設(shè)置有第一聯(lián)接法 蘭，該變換反應(yīng)器具有一出口中心管，該出口中心管穿過(guò)所述第一接管；所述下游換熱設(shè)備 上設(shè)置有第二接管，在所述第二接管上設(shè)置有第二聯(lián)接法蘭，所述第一聯(lián)接法蘭與第二聯(lián) 接法蘭直接聯(lián)接，所述出口中心管穿過(guò)所述下游換熱設(shè)備上的第二接管接入到下游換熱設(shè) 備的管箱或殼程。所述接入是指所述出口中心管直接插入到下游換熱設(shè)備的管箱或殼程。或者在所 述下游換熱設(shè)備的管箱或殼程筒體上設(shè)置有一換熱設(shè)備內(nèi)部熱氣導(dǎo)流筒，所述接入是指所 述出口中心管通過(guò)膨脹節(jié)與所述換熱設(shè)備內(nèi)部熱氣導(dǎo)流筒連接。所述第一聯(lián)接法蘭和第二聯(lián)接法蘭之間采用唇型密封元件進(jìn)行密封。所述出口中 心管與所述第一接管、第二接管為套管式結(jié)構(gòu)，所述出口中心管與變換反應(yīng)器上的第一接 管和下游換熱設(shè)備上的第二接管之間的環(huán)隙。該環(huán)隙可以與變換反應(yīng)器底封頭處的低溫原 料氣空間靜連通，環(huán)隙下端用填料函密封(如圖4)，或者作為反應(yīng)前原料氣經(jīng)由下游換熱 設(shè)備進(jìn)入變換反應(yīng)器的冷氣通道，環(huán)隙兩端無(wú)密封(如圖6)。所述出口中心管與下游換熱設(shè)備上的第二接管之間的環(huán)隙采用填料函密封。所述第二接管設(shè)置于所述下游換熱設(shè)備的一端，通過(guò)與變換反應(yīng)器直連形成對(duì)于 下游換熱設(shè)備的拉撐；換熱器的另一端由設(shè)置于基礎(chǔ)上的彈簧滑動(dòng)支座支撐。所述下游換熱設(shè)備可以是廢熱鍋爐、蒸汽鍋熱器、氣氣換熱器、鍋爐給水預(yù)熱器中的一種。與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本實(shí)用新型后(1)變換反應(yīng)器采用立式布置，下游換熱設(shè)備采用臥式布置，兩臺(tái)設(shè)備通過(guò)接管、 法蘭直接連接，節(jié)約了連接管道投資，并提高了系統(tǒng)裝置的安全性。(2)變換反應(yīng)器通過(guò)底部接管法蘭與下游換熱設(shè)備直接連接，反應(yīng)器中心管直接 伸入下游換熱設(shè)備的管箱(或殼程)。(3)變換反應(yīng)器與下游換熱設(shè)備的連接法蘭之間采用唇型密封元件進(jìn)行密封，確 保不會(huì)發(fā)生泄露。(4)下游換熱設(shè)備一端通過(guò)變換反應(yīng)器底部第一接管和第一聯(lián)接法蘭牽拉支撐， 把力傳遞給變換反應(yīng)器的支座，另一端采用彈簧滑動(dòng)支座支撐，減小連接法蘭處的外載荷。

圖1為現(xiàn)有變換反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖2基于現(xiàn)有變換反應(yīng)器和舊式換熱設(shè)備連接方式的傳統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)圖。圖3為帶中心管的變換反應(yīng)器與廢熱鍋爐直接連接的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖4為帶中心管的變換反應(yīng)器與蒸汽過(guò)熱器直接連接的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖5為帶中心管的變換反應(yīng)器與氣氣換熱器直接連接的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖6為帶中心管的變換反應(yīng)器與換熱器直接連接，反應(yīng)前的原料氣經(jīng)由換熱器管 箱和連接接管與中心管間的環(huán)隙進(jìn)入反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖7為本實(shí)用新型所述變換反應(yīng)器和下游換熱設(shè)備直接連接方式的工藝流程簡(jiǎn) 圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下 面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。實(shí)施例1參見(jiàn)圖3-6，這些圖示中的下游換熱設(shè)備根據(jù)出口變換氣物性參數(shù)和工藝流程的 設(shè)計(jì)，可以為氣氣換熱器E101、蒸汽過(guò)熱器E102、廢熱鍋爐E103和鍋爐給水預(yù)熱器E104， 其中變換反應(yīng)器R帶有出口中心管300。變換反應(yīng)器R立式布置，下游換熱設(shè)備臥式布置， 在變換反應(yīng)器R的底部設(shè)置有第一接管Rl，該第一接管Rl為變換器冷氣出口管。在第一接 管Rl上設(shè)置有第一聯(lián)接法蘭R2，該換變換反應(yīng)器R的出口中心管300穿過(guò)第一接管Rl。下游換熱設(shè)備的一端設(shè)置有第二接管Si，另一端設(shè)置有支撐于基礎(chǔ)上的彈簧滑動(dòng) 支座S3，這樣可以使下游換熱設(shè)備的一端通過(guò)變換反應(yīng)器R底部第一接管Rl和第一聯(lián)接法 蘭R2牽拉支撐，把力傳遞給變換反應(yīng)器R的支座110，另一端采用彈簧支座以減小連接法蘭 處的外載荷。在第二接管Sl上設(shè)置有第二聯(lián)接法蘭S2，第一聯(lián)接法蘭R2與第二聯(lián)接法蘭S2直 接聯(lián)接，出口中心管300穿過(guò)下游換熱設(shè)備上的第二接管S2接入到下游換熱設(shè)備的管箱或 殼程筒體內(nèi)。這種接入可以是將出口中心管300直接插入到下游換熱設(shè)備的管箱或殼程筒 體內(nèi)(如圖5所示)，也可以在下游換熱設(shè)備的管箱或殼程筒體上設(shè)置有一換熱設(shè)備內(nèi)部熱氣導(dǎo)流筒，出口中心管通過(guò)膨脹節(jié)與下游換熱設(shè)備的內(nèi)部熱氣導(dǎo)流筒連接(如圖4所示)。在第一聯(lián)接法蘭R2和第二聯(lián)接法蘭S2之間采用唇型密封元件RS進(jìn)行密封。出 口中心管300通過(guò)第一接管R1、第二接管Sl伸入至下游換熱設(shè)備的管箱(或殼程)，在出 口中心管300與下游換熱設(shè)備上的第二接管S2之間的環(huán)隙采用填料函密封。也可以將出 口中心管300與下游換熱設(shè)備上的第二接管S2之間的環(huán)隙作為反應(yīng)前的原料氣經(jīng)由下游 換熱器進(jìn)入反應(yīng)器的冷氣通道，使第一接管Rl和第二接管Sl與出口中心管300之間將形 成一隔熱結(jié)構(gòu)。實(shí)施例2參看圖7，圖7為本實(shí)用新型所述變換反應(yīng)器和下游換熱設(shè)備直接連接方式的新 工藝流程簡(jiǎn)圖。其中采用兩臺(tái)變換反應(yīng)器RlOlN和R102N，反應(yīng)原料氣經(jīng)過(guò)兩段反應(yīng)完成一 氧化碳的變換。來(lái)自變換反應(yīng)器RlOlN上游的入口原料氣1由變換反應(yīng)器RlOlN的底部進(jìn) 入變換反應(yīng)器RlOIN內(nèi)，進(jìn)行絕熱變換反應(yīng)產(chǎn)出高溫變換氣。高溫變換氣由出口中心管300 進(jìn)入廢熱鍋爐E103與進(jìn)入的預(yù)熱中壓鍋爐用水進(jìn)行熱交換，回收熱量，熱量回收后的熱變 換氣由變換反應(yīng)器R102N的底部進(jìn)入變換反應(yīng)器R102N內(nèi)，進(jìn)行第二次絕熱變換反應(yīng)。第 二次變換反應(yīng)后的中溫變換氣由變換反應(yīng)器R102N的出口中心管300排出，進(jìn)入下游換熱 設(shè)備E104中，與進(jìn)入下游換熱設(shè)備E104內(nèi)的中壓鍋爐給水進(jìn)行熱交換，經(jīng)過(guò)熱量回收后的 冷變換氣通過(guò)管線(xiàn)7排出。經(jīng)過(guò)預(yù)熱后的中壓鍋爐給水送入下游換熱設(shè)備E103內(nèi)，與高溫 變換氣進(jìn)行熱交換副產(chǎn)中壓飽和蒸汽。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行 業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述 的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還 會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型 要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
權(quán)利要求變換反應(yīng)器與下游換熱設(shè)備的直連結(jié)構(gòu)，包括直接連接的變換反應(yīng)器和下游換熱設(shè)備，其特征在于，所述變換反應(yīng)器立式布置，所述下游換熱設(shè)備臥式布置。
2.如權(quán)利要求1所述的直連結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述變換反應(yīng)器為帶有出口中心管。
3.如權(quán)利要求2所述的直連結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述變換反應(yīng)器的底部設(shè)置有第一 接管，在所述第一接管上設(shè)置有第一聯(lián)接法蘭，該變換反應(yīng)器具有一出口中心管，該出口中 心管穿過(guò)所述第一接管；所述下游換熱設(shè)備上設(shè)置有第二接管，在所述第二接管上設(shè)置有 第二聯(lián)接法蘭，所述第一聯(lián)接法蘭與第二聯(lián)接法蘭直接聯(lián)接，所述出口中心管穿過(guò)所述下 游換熱設(shè)備上的第二接管接入到下游換熱設(shè)備的管箱或殼程筒體內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的直連結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述接入是指所述出口中心管直接插 入到下游換熱設(shè)備的管箱或殼程筒體內(nèi)；或在下游換熱設(shè)備的管箱或殼程筒體上設(shè)置有一 換熱設(shè)備內(nèi)部熱氣導(dǎo)流筒，所述出口中心管通過(guò)膨脹節(jié)與所述換熱設(shè)備內(nèi)部熱氣導(dǎo)流筒連 接。
5.如權(quán)利要求3所述的直連結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一聯(lián)接法蘭和第二聯(lián)接法蘭之 間采用唇型密封元件進(jìn)行密封。
6.如權(quán)利要求3所述的直連結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述出口中心管與變換反應(yīng)器上的第 一接管和下游換熱設(shè)備上的第二接管之間形成環(huán)隙，所述的環(huán)隙與變換反應(yīng)器內(nèi)部的換熱 部件出口冷變換氣通道聯(lián)通，以送出冷變換氣；所述出口中心管與下游換熱設(shè)備上的第二 接管之間的環(huán)隙采用填料函密封。
7.如權(quán)利要求1所述的直連結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二接管設(shè)置于所述下游換熱設(shè) 備的一端，通過(guò)與變換反應(yīng)器直連形成對(duì)于換熱設(shè)備的拉撐；換熱器的另一端設(shè)置有支撐 于基礎(chǔ)上的彈簧滑動(dòng)支座。
8.如權(quán)利要求1所述的直連結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述下游換熱設(shè)備是廢熱鍋爐、蒸汽過(guò) 熱器、氣氣換熱器、鍋爐給水預(yù)熱器中的一種。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了變換反應(yīng)器與下游換熱設(shè)備的直連結(jié)構(gòu)，其中變換反應(yīng)器采用立式布置，下游換熱設(shè)備采用臥式布置，通過(guò)接管、法蘭直接連接，取消中間連接管線(xiàn)，減少設(shè)備占地空間，提高裝置安全性，降低投資。
文檔編號(hào)B01J8/00GK201664603SQ201020166778
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2009年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月20日
發(fā)明者劉磊, 康嘯琦, 李智勇, 楊朝陽(yáng), 楊震東, 金力強(qiáng), 陸歡慶 申請(qǐng)人:上海國(guó)際化建工程咨詢(xún)公司