[实用新型]用于热高压分离器的封头及具有该封头的热高压分离器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于热高压分离器的封头及具有该封头的热高压分离器。 

背景技术

热高压分离器是煤液化单元的核心设备之一。通常情况下，煤液化用的高压分离器的设计温度为482℃，设计压力均为20.6MPa，主要操作介质为煤粉、烃类、H₂、H₂S等。主要是为了将反应器出来的气、液、固进行分离，按照工艺要求，热高压分离器直径Φ4600mm，为了防止煤粉和催化剂的热高压分离器底部的沉积，热高压分离器的下部必须设计成锥段。 

请参照图1，其中示出了一种现有技术中的热高压分离器的封头的结构方案。 

在图1中，分离器的封头20是采用冷壁构造。具体地说，其结构示意图如图1所示，该方案采用球形封头21与筒体22相连接，在球形封头内部浇筑锥形隔热层（隔热层为图2中以剖面线示出的部分）。隔热层最大厚度将近1m。隔热层与物料接触一侧温度将近455℃，而与球形封头接触一侧的温度只有几十度，即，与球形封接头相接触的壁相对于内部的高温来说是冷的，称为“冷壁”。 

对于如图1所示的现有技术的构造中的隔热层来说，具有以下的缺陷：即，一方面，如此厚的隔热层在如此高的温差下，容易因热胀冷缩而开裂；另一方面这些隔热层也要承受20MPa的高压，风险较大。 

而且，隔热层需要焊接锚固件，焊接前必须预热到150℃以上.焊后需要加热到300℃消氢，但是由于不能入炉，全靠手工操作，很难保证施工质量，容易由于锚固件的焊接引起壳体裂纹。 

另外，对于如图1所示的现有技术的构造中的分离器封头的外壁（即，隔热层之外的壁部分）来说，具有这样的缺陷：在对应于锥形隔热层最下部的位置处，即在球形封头与圆柱形的筒体接合的位置（本领域中也称为开口接口）处，温差较大。造成温差较大的原因在于所述位置上方的隔热层厚度大，从而外壁的温度较低，而该位置下方的隔热层厚度较小，从而外壁的温度较高。所述开口接口的位置处的较大温差较造成外壁产生温差应力，从而导致外壁存在被损坏的风险。 

进一步地，对于如图1所示的现有技术的构造中的分离器外壁，在所述开口接口的位置处的结构由球形急速转变为圆柱形，即，结构变化很大。在制造这种形状的外壁时会存在较大的结构应力，这种结构应力显然也容易导致外壁的损坏。 

因而，存在对于一种能够使得结构简单并且能够同时防止外壁由于应力等原因损坏的分离器。 

实用新型内容

本实用新型正是致力于克服现有技术的上述缺陷而做出的。本实用新型的目的在于提出一种用于热高压分离器的封头，其特征在于，封头包括：球形封头部，球形封头部的上端与热高压分离器的筒体的下端相接合；锥形封头部，锥形封头部的上端与球形封头部的下端相接合。 

进一步地，球形封头部的上端的内径与筒体的内径相同。 

进一步地，锥形封头部的半顶角为30度，并且锥形封头部的上端以与球形封头部相切的方式接合于球形封头部。 

进一步地，锥形封头部的壁厚根据以下公式确定： 

t=P*R/(S-0.5P) 

其中，t为锥形封头部的壁厚； 

P为热高压分离器的设计压力； 

R为球形封头部的半径； 

S为热高压分离器的许用压力。 

进一步地，锥形封头部的上端的壁厚为311mm。 

进一步地，锥形封头部的壁厚是沿着向下的方向逐渐减少地设置的。 

进一步地，筒体、球形封头部和锥形封头部的上端的壁厚是均匀设置的。 

进一步地，筒体、球形封头部、锥形封头部的上端的壁厚均为311mm。 

进一步地，封头由合金钢制成。 

本实用新型还提供了一种热高压分离器，该热高压分离器包括前述任一种封头。 

根据本实用新型制造的热壁高压分离器，由于其封头的球形封头部与锥形封头部的组合，从而在避免使用衬里的同时，还避免了现有技术中由于温差应力和结构应力而造成的损坏。而且，本实用新型的热壁高压分离器的结构合理、重量轻、造价低、施工方便，投产后不担心壳体壁温超温、隔热层脱落，有利于安全生产，便于定期检修。另外，根据本实用新型的热高压分离器还解决了现有技术方案中的高温差应力下隔热层脱落的风险、隔热层锚固件焊接和热处理不当引起壳体裂纹的风险、和高温差应力接管设计的难题。