【技术实现步骤摘要】
本技术涉及工业合成氨，特别涉及合成氨工段变换炉结构，具体为一种多段中变炉。
技术介绍
1、在工业合成氨的过程中，去除一氧化碳是一项难度较大的操作内容，为了提升杂质的去除效果，生产实践中需要先对一氧化碳进行变换处理，使其转变成较易剔除的二氧化碳与部分氢气，而这一过程需要消耗很大能量，是工业合成氨生产过程中的重点。转换后不仅能显著提升杂质的去除效率，还能提取到更多的氢气原料，为合成更多氨气提供更充足的准备。在合成氨生产中，一氧化碳有高温变换、中温变换和低温变换，对于高温变换、中温变换，由于一氧化碳转化量多，催化床层温升大，相应的工艺有所不同，对于低温变换，随温度的升高，一氧化碳平衡变换率下降。
2、变换炉是合成氨工厂生产一氧化碳工段的一个核心设备，变换炉的结构能否满足工艺要求，直接影响到产量、能耗、转化率、触媒用量和投资费用等，对工段具有很大影响。为了提升一氧化碳的变换率，多段中变炉段与段之间存在温度差，而段与段之间的分隔两侧存在较大的温差，极易出现损坏产生裂纹，严重的情况下导致用于分隔的中间封头损坏，导致两段之间连通。并且，中间封头位于筒体内部，与筒体连接应力集中且状况复杂，不便探伤，内部缺陷不易发现，容易开裂从而引起质量事故，降低整个设备的使用寿命和性能，影响生产。
技术实现思路
1、本技术为了解决目前的变换炉在一氧化碳低温变换下，需要降低温度以提高一氧化碳变换率，在多段变换过程中，段间温差大容易导致分隔的中间封头极易损坏，且封头与筒体连接处应力情况复杂，不便探伤，内部
2、本技术采用如下技术方案实现：
3、一种多段中变炉，包括依次连接的上封头、筒体、下封头，下封头底部通过裙座支撑，上封头的顶部开有第一反应段气体进口，筒体上部通过第一支架支承有第一催化剂层，第一催化剂层中插有热电偶，第一催化剂层下方开有第一卸料孔，第一支架下方设有第一反应段气体出口，第一反应段气体出口下方焊接有第一中间封头，第一中间封头与筒体通过连接件对接固定；第一中间封头下方设有第二反应段气体进口，筒体上部通过第二支架支承有第二催化剂层，第二催化剂层中插有热电偶，第二催化剂层下方开有第二卸料孔，第二支架下方设有第二反应段气体出口，第二反应段气体出口下方焊接有第二中间封头，第二中间封头与筒体通过连接件对接固定；第二中间封头下方设有第三反应段气体进口，筒体上部通过第三支架支承有第三催化剂层，第三催化剂层中插有热电偶，第三催化剂层下方开有第三卸料孔，第三支架下方设有通过第四支架支承的第四催化剂层，第四催化剂层中插有热电偶，第四催化剂层下方开有第四卸料孔，第四支架下方设有第三反应段气体出口。
4、实施时，本技术所设计的一种多段中变炉，包括依次连接的上封头、筒体、下封头构成的壳体，壳体内表面设有耐火衬里，可有效降低热量传递损失，降低壳体壁温，保证反应温度，提高反应速度，下封头底部通过裙座支撑，第一中间封头和第二中间封头将筒体分成三个腔体，从上往下依次为第一反应段、第二反应段、第三反应段，上封头的顶部开有第一反应段气体进口，筒体上部通过第一支架支承有第一催化剂层，第一催化剂层的上方均铺设有一层耐火球，第一催化剂层中插有热电偶，用以测量催化剂层中的温度，以便控制反应，筒体位于第一催化剂层上方开有第一人孔，便于检修，第一催化剂层下方开有第一卸料孔，用于更换催化剂，第一支架下方设有第一反应段气体出口，气体通过第一催化剂层后由此排出并通至冷却设备降温，以便进行第二阶段反应，第一反应段气体出口下方焊接有第一中间封头，第一中间封头呈球冠形，第一中间封头与筒体通过连接件对接固定；第一中间封头的边缘向上折弯，第一中间封头的边缘采用平焊对接接头与筒体连接，第一中间封头与连接件采用平焊连接，连接件与筒体也采用平焊连接，连接件呈环形，连接件的上表面开有与筒体配合的凹槽，连接件的下表面设有与第一中间封头连接的凸起，通过连接件固定可提高连接接头处的应力承受能力，避免中间封头与壳体连接处因大的温差而产生较大的应力和疲劳载荷，避免产生过大的局部应力，承受温差应力和载荷能力更强，从而提高设备的使用性能，延长设备使用寿命；
5、第一中间封头下方设有第二反应段气体进口，筒体上部通过第二支架支承有第二催化剂层，第二催化剂层的上方均铺设有一层耐火球，第二催化剂层中插有热电偶，同理，筒体于第二催化剂层上方开有第二人孔，第二催化剂层下方开有第二卸料孔，第二支架下方设有第二反应段气体出口，气体通过第二催化剂层后由此排出并通至冷却设备降温，以便进行第三阶段反应，第二反应段气体出口下方焊接有第二中间封头，第一中间封头和第二中间封头的表面设有耐火衬里，可有效降低热量传递损失，降低壳体壁温，保证反应温度，提高反应速度，第二中间封头与第一中间封头的形状完全一致，均呈球冠形，第二中间封头与筒体通过连接件固定连接；第二中间封头的边缘向上折弯，第二中间封头的边缘采用平焊对接接头与筒体连接，第二中间封头与连接件采用平焊连接，连接件与筒体的连接也采用平焊连接，连接件呈环形，连接件的上表面开有与筒体配合的凹槽，连接件的下表面设有与第二中间封头连接的凸起，通过连接件固定可提高接头处的应力承受能力，避免中间封头与壳体连接处因大的温差而产生较大的应力和疲劳载荷，避免产生过大的局部应力，承受温差应力和载荷能力更强，从而提高设备的使用性能，延长设备使用寿命；
6、第二中间封头下方设有第三反应段气体进口，筒体上部通过第三支架支承有第三催化剂层，第三催化剂层为两层粒径不同的催化剂层，第三催化剂层的上方均铺设有一层耐火球，第三催化剂层中插有热电偶，筒体位于第三催化剂层上方开有第三人孔，第三催化剂层下方开有第三卸料孔，第三支架下方设有通过第四支架支承的第四催化剂层，第一支架、第二支架、第三支架、第四支架上方均铺设有钢丝网层，钢丝网层采用双层钢丝网制成，且丝网孔径小于上部填料颗粒尺寸，第四催化剂层的上方均铺设有一层耐火球，耐火球起分散气液、并支撑、覆盖和保护催化剂的作用，第四催化剂层中插有热电偶，筒体位于第四催化剂层上方开有第四人孔，第四催化剂层下方开有第四卸料孔，第四支架下方设有第三反应段气体出口，气体通过第三催化剂层、第四催化剂层后由此排出。
7、使用时，变换原料气经第一反应段气体进口进入，经第一催化剂层的催化剂反应后，由第一反应段气体出口排出，进入段间冷却设备进行冷却；
8、再由第二反应段气体进口进入第二反应段，经第二催化剂层的催化剂反应后，由第二反应段气体出口排出，进入段间冷却设备进行冷却；最后由第三反应段气体进口进入，经第三催化剂层和第四催化剂层的催化剂反应后，由第三反应段气体出口排出，从而得到需要的变换合成气。在反应过程中，中间封头（包括第一中间封头和第二中间封头）两侧温差较大，中间封头通过连接件与筒体连接，将传统角接接头优化成对接形式，避免应力集中的现象，不易产生变形，保证了炉体寿命。
9、与现有技术相比本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多段中变炉，其特征在于：包括依次连接的上封头（1）、筒体（11）、下封头（12）组成的壳体，所述下封头（12）底部通过裙座（13）支撑，所述上封头（1）的顶部开有第一反应段气体进口（7），所述筒体（11）上部通过第一支架（20）支承有第一催化剂层（28），所述第一催化剂层（28）中插有热电偶（18），所述第一催化剂层（28）下方开有第一卸料孔（24），所述第一支架（20）下方设有第一反应段气体出口（2），所述第一反应段气体出口（2）下方焊接有第一中间封头（9），所述第一中间封头（9）与筒体（11）通过连接件（32）对接固定；
2.根据权利要求1所述的一种多段中变炉，其特征在于：所述第一中间封头（9）、第二中间封头（10）的边缘向上折弯，所述第一中间封头（9）、第二中间封头（10）的边缘通过连接件（32）均采用平焊对接接头与筒体（11）连接。
3.根据权利要求2所述的一种多段中变炉，其特征在于：所述连接件（32）呈环形，所述连接件（32）的上表面开有与筒体（11）配合的凹槽，所述连接件（32）的下表面设有与第一中间封头（9）或者第二中间封头（10）连
4.根据权利要求1所述的一种多段中变炉，其特征在于：所述上封头（1）、筒体（11）、下封头（12）组成的壳体内表面设有耐火衬里（8），所述第一中间封头（9）和第二中间封头（10）的表面设有耐火衬里。
5.根据权利要求1所述的一种多段中变炉，其特征在于：所述筒体（11）位于第一催化剂层（28）上方开有第一人孔（14），同理，所述筒体（11）于第二催化剂层（29）上方开有第二人孔（15），所述筒体（11）位于第三催化剂层（30）上方开有第三人孔（16），所述筒体（11）位于第四催化剂层（31）上方开有第四人孔（17）。
6.根据权利要求1所述的一种多段中变炉，其特征在于：所述第三催化剂层（30）为两层粒径不同的催化剂层。
7.根据权利要求1所述的一种多段中变炉，其特征在于：所述第一支架（20）、第二支架（21）、第三支架（22）、第四支架（23）上方均铺设有钢丝网层（19）。
8.根据权利要求7所述的一种多段中变炉，其特征在于：所述钢丝网层（19）采用双层钢丝网制成，且丝网孔径小于上部填料颗粒尺寸。
9.根据权利要求1所述的一种多段中变炉，其特征在于：所述第一催化剂层（28）、第二催化剂层（29）、第三催化剂层（30）、第四催化剂层（31）的上方均铺设有一层耐火球。
...【技术特征摘要】
1.一种多段中变炉，其特征在于：包括依次连接的上封头（1）、筒体（11）、下封头（12）组成的壳体，所述下封头（12）底部通过裙座（13）支撑，所述上封头（1）的顶部开有第一反应段气体进口（7），所述筒体（11）上部通过第一支架（20）支承有第一催化剂层（28），所述第一催化剂层（28）中插有热电偶（18），所述第一催化剂层（28）下方开有第一卸料孔（24），所述第一支架（20）下方设有第一反应段气体出口（2），所述第一反应段气体出口（2）下方焊接有第一中间封头（9），所述第一中间封头（9）与筒体（11）通过连接件（32）对接固定；
2.根据权利要求1所述的一种多段中变炉，其特征在于：所述第一中间封头（9）、第二中间封头（10）的边缘向上折弯，所述第一中间封头（9）、第二中间封头（10）的边缘通过连接件（32）均采用平焊对接接头与筒体（11）连接。
3.根据权利要求2所述的一种多段中变炉，其特征在于：所述连接件（32）呈环形，所述连接件（32）的上表面开有与筒体（11）配合的凹槽，所述连接件（32）的下表面设有与第一中间封头（9）或者第二中间封头（10）连接的凸起。
4.根据权利要求1所述的一种多段中变炉，其特征在于：所述上封...
【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，申志波，霍李龙，张晓林，
申请(专利权)人：山西丰喜化工设备有限公司，
类型：新型
国别省市：
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