專利名稱：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，達到結(jié)構(gòu)和功能的創(chuàng)新。
背景技術(shù)：
參見圖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進入后，通過氣體分布器50的均勻分布，軸向進入催化劑床層 30內(nèi)，進行絕熱變換反應(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，通過管線1來自變換反應(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)置一臺進出口氣體換熱器E101，簡稱 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2和3連接。入口原料氣通過氣氣換熱器ElOl換熱后，通過管線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進入變換反應(yīng)器RlOl進行絕熱變換 反應(yīng)，反應(yīng)后的熱變換氣由變換氣出口 31出來，通過管線3進入進出口氣體換熱器ElOl與 入口原料氣進行熱交換，經(jīng)過換熱后的變換氣再送入換熱設(shè)備E103進行熱量回收，熱量回 收后的變換氣通過管線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 入變換反應(yīng)器R102進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，通過管線6進入換熱設(shè)備E104回收熱量，經(jīng)過回收熱量后的冷變換氣由管 線7進入下游工藝流程。中壓鍋爐給水經(jīng)過換熱設(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2較 長；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通過管線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6連接。[0006]因為一氧化碳變換反應(yīng)是在較高的壓力和溫度下進行，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，管線材料采用不銹鋼；其材料費用 和制造、檢驗、維護成本都很高。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連接，這些管線與所連接的設(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，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。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，不僅價格昂 貴，而且不銹鋼較高的線膨脹系數(shù)也會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，對反應(yīng)器出口管及下游換熱設(shè)備進口管進行結(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，而且有利于長期、穩(wěn)定、安全運行。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問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的使用，避免潛在的泄漏源和失效點，從而提高裝置的安 全性和耐久性。作為本實用新型的變換反應(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?；蛘咴谒?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)備進入變換反應(yīng)器的冷氣通道，環(huán)隙兩端無密封(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，通過與變換反應(yīng)器直連形成對于 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，兩臺設(shè)備通過接管、 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行密封，確 保不會發(fā)生泄露。(4)下游換熱設(shè)備一端通過變換反應(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)簡圖。圖4為帶中心管的變換反應(yīng)器與蒸汽過熱器直接連接的結(jié)構(gòu)簡圖。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)隙進入反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)簡圖。圖7為本實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 圖。
具體實施方式
為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下 面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本實用新型。實施例1參見圖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，可以為氣氣換熱器E101、蒸汽過熱器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 支座S3，這樣可以使下游換熱設(shè)備的一端通過變換反應(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進行密封。出 口中心管300通過第一接管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)。實施例2參看圖7，圖7為本實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 工藝流程簡圖。其中采用兩臺變換反應(yīng)器RlOlN和R102N，反應(yīng)原料氣經(jīng)過兩段反應(yīng)完成一 氧化碳的變換。來自變換反應(yīng)器RlOlN上游的入口原料氣1由變換反應(yīng)器RlOlN的底部進 入變換反應(yīng)器RlOIN內(nèi)，進行絕熱變換反應(yīng)產(chǎn)出高溫變換氣。高溫變換氣由出口中心管300 進入廢熱鍋爐E103與進入的預(yù)熱中壓鍋爐用水進行熱交換，回收熱量，熱量回收后的熱變 換氣由變換反應(yīng)器R102N的底部進入變換反應(yīng)器R102N內(nèi)，進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，進入下游換熱 設(shè)備E104中，與進入下游換熱設(shè)備E104內(nèi)的中壓鍋爐給水進行熱交換，經(jīng)過熱量回收后的 冷變換氣通過管線7排出。經(jīng)過預(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 變換氣進行熱交換副產(chǎn)中壓飽和蒸汽。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行 業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述 的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還 會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型 要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
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，通過與變換反應(yīng)器直連形成對于換熱設(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 熱器、氣氣換熱器、鍋爐給水預(yù)熱器中的一種。
專利摘要本實用新型公開了變換反應(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，通過接管、法蘭直接連接，取消中間連接管線，減少設(shè)備占地空間，提高裝置安全性，降低投資。
文檔編號B01J8/00GK201664603SQ201020166778
公開日2010年12月8日 申請日期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, 楊震東, 金力強, 陸歡慶 申請人:上海國際化建工程咨詢公司