[發明專利]用于熱高壓分離器的封頭及具有該封頭的熱高壓分離器

無效

• 申請號: 201110385717.9
• 申請日: 2011-11-28
• 公開（公告）號: CN102500279A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 楊保江;薛瑩;齊樹柏
• 申請（專利權）人: 神華集團有限責任公司;中國神華煤制油化工有限公司;中國神華煤制油化工有限公司北京工程分公司
• 主分類號: B01J3/03
• 分類號: B01J3/03
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 李丙林;余剛

技術領域

本發明涉及一種用于熱高壓分離器的封頭及具有該封頭的熱高壓分離器。

背景技術

熱高壓分離器是煤液化單元的核心設備之一。通常情況下，煤液化用的高壓分離器的設計溫度為482℃，設計壓力均為20.6MPa，主要操作介質為煤粉、烴類、H₂、H₂S等。主要是為了將反應器出來的氣、液、固進行分離，按照工藝要求，熱高壓分離器直徑Φ4600mm，為了防止煤粉和催化劑的熱高壓分離器底部的沉積，熱高壓分離器的下部必須設計成錐段。

請參照圖1，其中示出了一種現有技術中的熱高壓分離器的封頭的結構方案。

在圖1中，分離器的封頭20是采用冷壁構造。具體地說，其結構示意圖如圖1所示，該方案采用球形封頭21與筒體22相連接，在球形封頭內部澆筑錐形隔熱層(隔熱層為圖2中以剖面線示出的部分)。隔熱層最大厚度將近1m。隔熱層與物料接觸一側溫度將近455℃，而與球形封頭接觸一側的溫度只有幾十度，即，與球形封接頭相接觸的壁相對于內部的高溫來說是冷的，稱為“冷壁”。

對于如圖1所示的現有技術的構造中的隔熱層來說，具有以下的缺陷：即，一方面，如此厚的隔熱層在如此高的溫差下，容易因熱脹冷縮而開裂；另一方面這些隔熱層也要承受20MPa的高壓，風險較大。

而且，隔熱層需要焊接錨固件，焊接前必須預熱到150℃以上.焊后需要加熱到300℃消氫，但是由于不能入爐，全靠手工操作，很難保證施工質量，容易由于錨固件的焊接引起殼體裂紋。

另外，對于如圖1所示的現有技術的構造中的分離器封頭的外壁(即，隔熱層之外的壁部分)來說，具有這樣的缺陷：在對應于錐形隔熱層最下部的位置處，即在球形封頭與圓柱形的筒體接合的位置(本領域中也稱為開口接口)處，溫差較大。造成溫差較大的原因在于所述位置上方的隔熱層厚度大，從而外壁的溫度較低，而該位置下方的隔熱層厚度較小，從而外壁的溫度較高。所述開口接口的位置處的較大溫差較造成外壁產生溫差應力，從而導致外壁存在被損壞的風險。

進一步地，對于如圖1所示的現有技術的構造中的分離器外壁，在所述開口接口的位置處的結構由球形急速轉變為圓柱形，即，結構變化很大。在制造這種形狀的外壁時較會存在較大的結構應力，這種結構應力顯然也容易導致外壁的損壞。

因而，存在對于一種能夠使得結構簡單并且能夠同時防止外壁由于應力等原因損壞的分離器。

發明內容

本發明正是致力于克服現有技術的上述缺陷而做出的。本發明的目的在于提出一種用于熱高壓分離器的封頭，其特征在于，封頭包括：球形封頭部，球形封頭部的上端與熱高壓分離器的筒體的下端相接合；錐形封頭部，錐形封頭部的上端與球形封頭部的下端相接合。

進一步地，球形封頭部的上端的內徑與筒體的內徑相同。

進一步地，錐形封頭部的半頂角為30度，并且錐形封頭部的上端以與球形封頭部相切的方式接合于球形封頭部。

進一步地，錐形封頭部的壁厚根據以下公式確定：

t＝P*R/(S-0.5P)

其中，t為錐形封頭部的壁厚；

P為熱高壓分離器的設計壓力；

R為球形封頭部的半徑；

S為熱高壓分離器的許用壓力。

進一步地，錐形封頭部的上端的壁厚為311mm。

進一步地，錐形封頭部的壁厚是沿著向下的方向逐漸減少地設置的。

進一步地，筒體、球形封頭部和錐形封頭部的上端的壁厚是均勻設置的。

進一步地，筒體、球形封頭部、錐形封頭部的上端的壁厚均為311mm。

進一步地，封頭由合金鋼制成。

本發明還提供了一種熱高壓分離器，該熱高壓分離器包括前述任一種封頭。

根據本發明制造的熱壁高壓分離器，由于其封頭的球形封頭部與錐形封頭部的組合，從而在避免使用襯里的同時，還避免了現有技術中由于溫差應力和結構應力而造成的損壞。而且，本發明的熱壁高壓分離器的結構合理、重量輕、造價低、施工方便，投產后不擔心殼體壁溫超溫、隔熱層脫落，有利于安全生產，便于定期檢修。另外，根據本發明的熱高壓分離器還解決了現有技術方案中的高溫差應力下隔熱層脫落的風險、隔熱層錨固件焊接和熱處理不當引起殼體裂紋的風險、和高溫差應力接管設計的難題。

具體地，對于本說明書“背景技術”部分中所描述的現有技術的方案，根據本發明的熱高壓分離器解決了現有技術方案中的不能滿足設計壓力和許用應力的比值P/S必須小于0.02的要求以及壁厚超過359mm鍛件質量不能保證的難題。