專利名稱：一種間接換熱式氨合成塔的新型結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高效節(jié)能式氨合成反應(yīng)器。
在國(guó)內(nèi)外氮肥廠采用的氨合成塔，大部分為傳統(tǒng)的帶有三套管的軸向觸媒筐反應(yīng)器或雙層并流列管換熱的軸向觸媒反應(yīng)器。近年來(lái)某些廠家又設(shè)計(jì)了徑、軸間接換熱觸媒筐副產(chǎn)蒸汽氨合成塔；徑軸向或軸、軸、徑向冷激式或冷激加間接換熱式氨合成塔；多層軸向冷激式或雙徑向冷激式或間接換熱式觸媒筐。現(xiàn)有技術(shù)的氨合成塔能耗高效率低，氨合成塔的最高凈氨值為14％。
本實(shí)用新型的目的是提供一種可提高凈氨值并能降低能耗的高效氨合成塔。該塔是一種新式高效節(jié)能型合成反應(yīng)器，它與現(xiàn)有的氨合成塔不同處是塔內(nèi)觸媒筐的排列和合成氣進(jìn)入順序是徑向、徑向、軸向，即先徑向進(jìn)氣反應(yīng)再軸向進(jìn)氣反應(yīng)；每?jī)蓪佑|媒筐之間反應(yīng)后的冷卻方式采用氣體間接換熱，不采用冷激氣冷卻軸向觸媒筐設(shè)有換熱套管，上部留有空間，作為中間觸媒筐之間的氣體換熱器，埋在觸媒層中的套管作為軸向筐內(nèi)的換熱器。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種間接換熱式氨合成塔的新型結(jié)構(gòu)。該塔材質(zhì)外殼為碳鋼，其內(nèi)件結(jié)構(gòu)為徑、徑、軸向三層觸媒筐氣體間接換熱節(jié)能型氨合成塔。合成塔有一承壓外殼，內(nèi)件中各觸媒筐與換熱器共用一內(nèi)筒，上觸媒筐與中觸媒筐及所夾間接換熱器為一整體結(jié)構(gòu)，支承在內(nèi)筒筒體的上部，可單獨(dú)從合成塔內(nèi)筒中取出，它與下觸媒筐及底部換熱器組成一個(gè)合成塔內(nèi)筒，可拆裝，便于觸媒裝填，軸向觸媒筐與底部換熱器的連接采用焊接結(jié)構(gòu)。合成塔上部冷氣副線(c1、c2)在外殼內(nèi)部通過金屬軟管與內(nèi)筒連接，以解決內(nèi)筒的熱脹冷縮。內(nèi)筒中活動(dòng)件部分氣體密封采用填函式結(jié)構(gòu)，用特制的耐高溫定型填料，以保證氣體在塔內(nèi)不發(fā)生短路泄漏。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)描述。
附


圖1是本實(shí)用新型間接換熱式氨合成塔的裝配圖，其中1合成塔外殼；2上部徑向觸媒筐；3中間換熱器；4中部徑向觸媒筐；5軸向筐中套管換熱器；6觸向觸媒筐；7底部換熱器；a氣體上主線進(jìn)口；b氣體下主線進(jìn)口；c1、c2氣體上副線兩個(gè)進(jìn)口；d氣體下副線進(jìn)口；e反應(yīng)后氣體出口。
附圖2是本實(shí)用新型間接換熱式氨合成塔附
圖1中5、6的部件圖。
如附
圖1所示，上部徑向觸媒筐2與中間觸媒筐4之間有套管換熱器3，三者連為一體，懸掛在內(nèi)筒筒體頂部；中間觸媒筐4與軸向觸媒筐6之間有一套管換熱器5，套管換熱器5置于軸向觸媒筐6內(nèi)，起冷卻層間氣體及軸向觸媒的作用。底部設(shè)有列管式換熱器7，它與軸向觸媒筐6的連接采用焊接結(jié)構(gòu)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的法蘭式連接，保證氣體的密封。氣體流向如附
圖1中的箭頭指向。
按本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的上述氨合成塔的結(jié)構(gòu)，可使反應(yīng)初期迅速提高溫度，以達(dá)到觸媒適應(yīng)的活性溫度，加快氨合成反應(yīng)，提高合成率。可使反應(yīng)后期降低反應(yīng)溫度，使觸媒在適宜的溫度下操作，不但延長(zhǎng)了觸媒的使用壽命，同時(shí)提高了合成氨濃度，增加了推動(dòng)力，進(jìn)而提高氨凈值。由于氨凈值的提高則可提高進(jìn)出塔氣體的溫差，從而增加合成反應(yīng)熱的回收率，達(dá)到了節(jié)約能源的目的。
本實(shí)用新型的氨合成塔的新型結(jié)構(gòu)，具有如下特點(diǎn)1.殼體進(jìn)出合成氣上、下主線a、b進(jìn)氣能形成封閉式冷氣保護(hù)。
2.上部?jī)蓚€(gè)對(duì)稱冷氣副線c1、c2進(jìn)口氣可調(diào)節(jié)上、中觸媒筐氣體反應(yīng)溫度；下部冷氣副線可調(diào)節(jié)下層觸媒筐反應(yīng)氣熱點(diǎn)溫度及上層觸媒層進(jìn)口氣體溫度。
3.軸向觸媒筐中的套管換熱器具有一器兩用的特點(diǎn)。
本實(shí)用新型的氨合成塔的新結(jié)構(gòu)可達(dá)到如下效果1.以內(nèi)徑為800毫米，有效高度為13960毫米的合成塔，裝填觸媒不少于3.2米3，操作壓力為28MPa為例，年產(chǎn)合成氨可達(dá)4.5萬(wàn)噸，比一般副產(chǎn)蒸汽型合成氨塔提高生產(chǎn)能力30％。
2.在同樣條件下本實(shí)用新型的氨凈值可達(dá)16％。
3.當(dāng)入塔氣溫為145℃，出塔氣溫為375℃，由于高凈氨值的提高可使進(jìn)出塔氣體溫差達(dá)230℃。因此，每生產(chǎn)1噸氨可副產(chǎn)中壓飽和蒸汽1噸，反應(yīng)熱的回收率提高20％。
4.在氨合成塔的同樣產(chǎn)量條件下，合成壓力低，氨凈值高，冷卻水用量少，冷耗低，每噸氨可節(jié)約電能120度。
5.在同等條件下，可延長(zhǎng)觸媒使用壽命2年。
權(quán)利要求1.一種氨合成塔的新型結(jié)構(gòu)，塔內(nèi)由上部徑向觸媒筐2，中間換熱器3，中部徑向觸媒筐4，軸向筐中套管換熱器5，軸向觸媒筐6，底部換熱器7組成，其特征在于塔內(nèi)有三層觸媒筐，按徑、徑、軸向排列組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成塔結(jié)構(gòu)，其特征在于徑、徑向觸媒筐之間有一間接換熱器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成塔結(jié)構(gòu)，其特征在于徑向與軸向觸媒筐之間有一間接換熱器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成塔結(jié)構(gòu)，其特征在于軸向觸媒筐內(nèi)有套管式氣體換熱器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成塔結(jié)構(gòu)，其特征在于軸向觸媒筐底部有一換熱器。
專利摘要一種間接換熱式氨合成塔的新型結(jié)構(gòu)，它是按照氨合成的反應(yīng)機(jī)理，既滿足合成反應(yīng)初期動(dòng)力學(xué)條件，又滿足反應(yīng)后期的熱力學(xué)條件。該塔設(shè)計(jì)為三層觸媒筐，即上部徑向筐，中部徑向筐，下部軸向筐的排列順序。層間氣體皆采用間接換熱，軸向筐內(nèi)設(shè)有套管換熱，內(nèi)筒為組合式可拆裝結(jié)構(gòu)。適用于化肥廠合成氨的新型裝置。應(yīng)用該裝置可提高合成塔的生產(chǎn)能力、氨合成率、提高氨凈值及反應(yīng)熱回收率；能降低冷量和電能的消耗。具有操作方便調(diào)溫靈活及便于裝卸觸媒及維修等特點(diǎn)，是一種高效節(jié)能的氨合成反應(yīng)器。
文檔編號(hào)C01C1/04GK2102795SQ9122480
公開日1992年4月29日 申請(qǐng)日期1991年9月7日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月7日
發(fā)明者盧正滔, 宮學(xué)義, 邊克勤, 唐益民 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工總公司蘭州石油化工設(shè)計(jì)院