本實用新型涉及化工技術(shù)的領(lǐng)域，具體而言，涉及一種甲醇合成塔。

背景技術(shù)：

某烯烴項目甲醇合成裝置引進國外公司大規(guī)模甲醇合成技術(shù)，當裝置開車幾年后更換催化劑時，對設(shè)備內(nèi)外部進行整體外觀檢查，發(fā)現(xiàn)甲醇合成塔氣體收集器下端焊縫出現(xiàn)開裂問題，影響到甲醇合成塔的正常運行。

甲醇合成系統(tǒng)采用的是串并聯(lián)的流程方式。來自上游凈化裝置的合格新鮮氣經(jīng)過蒸汽透平驅(qū)動的聯(lián)合式壓縮機的合成段升壓后進入凈化槽。經(jīng)凈化催化劑深度脫硫后，氣體分為兩股，從兩臺設(shè)備底部管口進入甲醇合成塔，經(jīng)氣體分布器分布的氣體進入各自合成塔的換熱管間進行甲醇合成反應(yīng)。反應(yīng)熱被管內(nèi)的水吸收副產(chǎn)中壓蒸汽。反應(yīng)后的氣體被甲醇合成塔氣體收集器收集，出塔氣經(jīng)過各塔的中間氣氣換熱器后依次經(jīng)過空冷器、水冷器后，在分離器內(nèi)將粗甲醇分離。1#粗甲醇分離器出口的循環(huán)氣經(jīng)過循環(huán)氣壓縮機提壓后進入2#合成塔，2#粗甲醇分離器出口的循環(huán)氣直接送入1#甲醇合成塔。兩股循環(huán)氣與新鮮氣混合后重新進入兩個合成塔內(nèi)進行甲醇合成反應(yīng)。分離后的粗甲醇經(jīng)過閃蒸后送入下游單元。

甲醇合成塔采用徑向甲醇合成反應(yīng)器,采用管內(nèi)水冷產(chǎn)汽，管內(nèi)蒸汽軸向上升，管外工藝氣體(合成氣和甲醇蒸汽)徑向流動，催化劑裝在管外。該設(shè)備殼體最高操作壓力為7.61MPa，最高操作溫度為320℃，設(shè)計壓力為8.9MPa，設(shè)計溫度為330℃，換熱管內(nèi)設(shè)計壓力為4.0MPa，設(shè)計溫度為260℃。

甲醇合成塔由設(shè)備殼體、氣體分布器、觸媒框、換熱管束、氣體收集器、人孔和管口等部件組成。設(shè)備內(nèi)徑為3780mm，切線長度為14228mm，兩端采用球形封頭。殼體和氣體分布器/氣體收集器材料均為SA387Gr.22Cl.2(鉻鉬鋼)鋼板。

如圖1和圖2所示，甲醇合成塔由殼體1和氣體收集器2組成，氣體收集器2與殼體1采用焊接方式連接在一起。由于氣體收集器和殼體的平均溫度不同，導(dǎo)致氣體收集器和殼體的最大線膨脹量不同，這就會引起氣體收集器和殼體的焊接處產(chǎn)生裂縫。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的主要目的在于提供一種甲醇合成塔，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的甲醇合成塔的氣體收集器和殼體的連接處產(chǎn)生裂縫的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種甲醇合成塔，包括：殼體；氣體收集器，氣體收集器設(shè)置在殼體內(nèi)，氣體收集器和殼體連接在一起，氣體收集器可沿殼體的軸向移動。

進一步地，甲醇合成塔還包括連接件，連接件與殼體固定連接。

進一步地，甲醇合成塔還包括緊固件，緊固件將連接件和氣體收集器可拆卸的連接在一起。

進一步地，連接件包括水平環(huán)板和豎直立筒，水平環(huán)板和豎直立筒設(shè)置在殼體與氣體收集器之間，水平環(huán)板的外邊沿與殼體的內(nèi)壁連接在一起，豎直立筒與水平環(huán)板的內(nèi)邊沿連接，豎直立筒與氣體收集器通過緊固件連接。

進一步地，水平環(huán)板的外邊沿與殼體的內(nèi)壁焊接在一起。

進一步地，水平環(huán)板的內(nèi)邊沿與豎直立筒焊接在一起。

進一步地，緊固件為螺栓，氣體收集器上設(shè)置有第一螺栓孔，豎直立筒上設(shè)置有與第一螺栓孔相配合的第二螺栓孔，第一螺栓孔的孔徑在沿殼體的軸向上大于螺栓的直徑。

進一步地，第一螺栓孔設(shè)置在氣體收集器的端部。

進一步地，第一螺栓孔設(shè)置在氣體收集器的底部，豎直立筒向水平環(huán)板的下部延伸。

進一步地，螺栓為雙螺母結(jié)構(gòu)。

應(yīng)用本實用新型的技術(shù)方案，殼體和氣體收集器可軸向移動的連接在一起。當殼體和氣體收集器在最大線膨脹膨脹量不同時，殼體和氣體收集器在軸向上可以相對移動，這樣避免了由于殼體和氣體收集器由于不能相對的軸向移動而導(dǎo)致的殼體和氣體收集器發(fā)生破壞性的裂縫。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的甲醇合成塔的實施例的工作原理示意圖；

圖2示出了圖1的甲醇合成塔的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3示出了根據(jù)本實用新型的甲醇合成塔的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4示出了圖3的甲醇合成塔的氣體收集器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5示出了圖3的甲醇合成塔的氣體收集器與連接件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6示出了圖5的氣體收集器與連接件的剖視示意圖；以及

圖7示出了圖6的氣體收集器與連接件的左視示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標記：

1、殼體；2、氣體收集器；10、殼體；20、氣體收集器；21、第一螺栓孔；30、連接件；31、水平環(huán)板；32、豎直立筒；321、第二螺栓孔；40、緊固件。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本實用新型。

如圖3所示，本實施例的甲醇合成塔包括：殼體10和氣體收集器20。氣體收集器20設(shè)置在殼體10內(nèi)，氣體收集器20設(shè)置在殼體10內(nèi)，氣體收集器20和殼體10連接在一起，氣體收集器20可沿殼體10的軸向移動。

應(yīng)用本實施例的技術(shù)方案，殼體10和氣體收集器20可軸向移動的連接在一起。當殼體10和氣體收集器20在線膨脹的膨脹量不同時，殼體10和氣體收集器20在軸向上可以相對移動，這樣避免了由于殼體10和氣體收集器20由于不能相對的軸向移動而導(dǎo)致的殼體10和氣體收集器20發(fā)生破壞性的裂縫。

如圖3至圖5所示，在本實施例的技術(shù)方案中，甲醇合成塔還包括連接件30，連接件30與殼體10固定連接。上述結(jié)構(gòu)設(shè)置簡單，容易制作。

如圖5至圖7所示，在本實施例的技術(shù)方案中，甲醇合成塔還包括緊固件40，緊固件40將連接件30和氣體收集器20可拆卸的連接在一起。上述結(jié)構(gòu)容易拆卸，方便檢維修。

如圖5所示，在本實施例的技術(shù)方案中，連接件30包括水平環(huán)板31和豎直立筒32，水平環(huán)板31和豎直立筒32設(shè)置在殼體10與氣體收集器20之間，水平環(huán)板31的外邊沿與殼體10的內(nèi)壁連接在一起，豎直立筒32與水平環(huán)板31的內(nèi)邊沿連接，豎直立筒32與氣體收集器20通過緊固件40連接。水平環(huán)板31和豎直立筒32共同構(gòu)成了連接件30，上述結(jié)構(gòu)容易加工。

如圖3所示，在本實施例的技術(shù)方案中，水平環(huán)板31的外邊沿與殼體10的內(nèi)壁焊接在一起。焊接的方式容易加工。具體地，水平環(huán)板31的外邊沿與殼體10的內(nèi)壁通過滿焊焊接的方式連接在一起。上述結(jié)構(gòu)一方面使得水平環(huán)板31的受力均勻，另一方面水平環(huán)板31和殼體10的內(nèi)壁的密封效果較好。

如圖3所示，在本實施例的技術(shù)方案中，水平環(huán)板31的內(nèi)邊沿與豎直立筒32焊接在一起。焊接的方式容易加工。具體地，水平環(huán)板31的內(nèi)邊沿與豎直立筒32通過滿焊焊接的方式連接在一起。上述結(jié)構(gòu)一方面使得水平環(huán)板31與豎直立筒32的連接穩(wěn)固，另一方面保證了水平環(huán)板31與豎直立筒32的密封。

如圖3至圖6所示，在本實施例的技術(shù)方案中，緊固件40為螺栓，氣體收集器20上設(shè)置有第一螺栓孔21，豎直立筒32上設(shè)置有與第一螺栓孔21相配合的第二螺栓孔321，第一螺栓孔21為長圓孔，其水平寬度大于螺栓的直徑，其豎向長度大于氣體收集器20的膨脹量和螺栓的直徑之和。上述結(jié)構(gòu)容易加工、制作。當氣體收集器20和殼體10的線膨脹量不同時，由于第一螺栓孔21的軸向尺寸大于氣體收集器20的膨脹量和螺栓的直徑之和，這樣氣體收集器20和殼體10之間能夠發(fā)生相對位移，這樣減少了氣體收集器20和殼體10之間的熱應(yīng)力，進而保證了氣體收集器20和殼體10之間不會出現(xiàn)裂縫。具體地，第一螺栓孔21在沿殼體10的軸向上大于氣體收集器的膨脹量和螺栓的直徑之和，上述結(jié)構(gòu)可以減少第一螺栓孔21的加工量。進一步具體地，第一螺栓孔21和第二螺栓孔321均為多個，在圓周方向均勻分布，這樣氣體收集器20和連接件30的固定效果較好。當然，作為本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，第二螺栓孔321為圓形，其孔徑大于螺栓的直徑。

如圖5所示，在本實施例的技術(shù)方案中，第一螺栓孔21設(shè)置在氣體收集器20的端部。上述結(jié)構(gòu)避免了第一螺栓孔21設(shè)置在氣體收集器20的中部或者其它部位時，有部分線膨脹量不能夠通過移動調(diào)節(jié)的弊端。具體地，第一螺栓孔21設(shè)置在氣體收集器20的底部，豎直立筒32向水平環(huán)板31的下部延伸。進一步具體地，螺栓為雙螺母結(jié)構(gòu)。

連接件30和殼體10使用相同的材質(zhì)構(gòu)成。

豎直立筒32，采用鋼板厚度為20mm，其高度為83mm，內(nèi)徑為3626mm，材質(zhì)為SA387Gr.22Cl.2(鉻鉬鋼)鋼板。在距離底部20mm處，鉆36個Φ12mm的圓孔(跨中均布)。

水平環(huán)板31，其厚度為20mm，其外徑為3780，內(nèi)徑為3666mm。

豎直立筒32和水平環(huán)板31采用全焊透結(jié)構(gòu)，水平環(huán)板31按45℃切角18mm，氣體收集器20的制造時，組成氣體收集器20的工件需要切角，氣體收集器20由多個工件組成，多個工件切角后拼接時的間隙為2mm，焊接后，填角高度為5mm。焊道上端面應(yīng)磨平。

豎直立筒32和水平環(huán)板31組焊完成后，與甲醇合成塔殼體進行組焊。連接件30按雙面45℃切角9mm，連接件30的組焊件切角后與殼體的間隙為2mm，雙面焊接后，雙面填角高度均為5mm。

氣體收集器上、下端與殼體均采用焊接，由于甲醇合成塔的殼體10與氣體收集器20材質(zhì)均為鉻鉬鋼。在操作過程中，殼體10平均金屬壁溫約為170℃(環(huán)境溫度按20℃計算，殼體10平均金屬壁溫近似為(320+20)/2)，其平均線膨脹系數(shù)а₁為12.03×10^-6mm/mm℃；氣體收集器平均金屬壁溫為320℃(環(huán)境溫度按20℃計算)，其平均線膨脹系數(shù)а₂為13.036×10^-6mm/mm℃。

在甲醇合成塔操作狀體下，殼體的最大線膨脹量為ΔL₁＝а₁×L₁×Δt₁＝12.03×10^-6×12950×(170-20)＝23.37mm。

氣體收集器的最大線膨脹量為ΔL₂＝а₂×L₂×Δt₂＝13.036×10^-6×12950×(320-20)＝50.65mm。

а₁為殼體的線膨脹系數(shù)；

а₂為氣體收集器的線膨脹系數(shù)；

L₁為連接氣體收集器處殼體的長度；

L₂為氣體收集器的長度；

Δt₁為殼體的溫度變化；

Δt₂為氣體收集器的溫度變化。

由于殼體和氣體收集器的最大線膨脹量不同，殼體和氣體收集器最大線膨脹量的差值為27.28mm(50.65mm-23.37mm)，導(dǎo)致熱應(yīng)力過大，造成氣體收集器下端焊縫開裂。氣體收集器20下部的工件采用鋼板厚度為24mm，其高度為185mm，內(nèi)徑為3578，其外徑應(yīng)略小于豎直立筒32的內(nèi)徑，材質(zhì)為SA387Gr.22Cl.2(鉻鉬鋼)鋼板。距離底部15mm鉆36個12mmX40mm(兩孔中心距)長圓孔(跨中均布)。中心距40mm大于殼體和氣體收集器最大線膨脹量的差值為27.28mm。這樣，殼體和氣體收集器的不會因受到熱應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫。

連接件30和氣體收集器20配36個M10X70螺栓，每條螺栓配雙螺母，內(nèi)側(cè)螺母與豎直立筒32不需擰得過緊，再配外側(cè)螺母，以防止螺母松動，氣體收集器20遇熱后可在長圓孔中自由膨脹。

本實施例的甲醇合成塔增加了豎直立筒、水平環(huán)板31并延長了氣體收集的長度50mm，距離底部15mm鉆36個12X40(兩孔中心距)長圓孔(跨中均布)。螺栓為：36個M10X70。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。