专利名称：多层冷激内冷复合式高效氨合成塔的利记博彩app
技术领域：
本发明属于氮肥生产中的合成氨反应设备领域。
氨合成塔有许多不同的结构形式，主要差别是合成塔内件的触媒筐设计，目前国内中小氮肥厂用得最多的是轴向流三套管并流式合成塔，其次是单管并流合成塔。近年来，中国专利公告的有CN86200368轴径向冷管塔，CN87100963全冷激塔，CN2067707U轴径向冷激-换热塔和CN2047263U轴向冷激-间冷塔等多种塔型。各种塔型有各自的优缺点。从原理上分析径向塔阻力小，可以采用活性好的小颗粒触媒，冷激塔结构简单，操作方便可靠，冷管塔连续换热，最有可能实现触媒床层的最适宜温度分布。但是，径向塔气流分布不易均匀，操作稳定性不如轴向塔好;冷激塔工作时，物料在反应进程方向上有逆向混合，降低化学反应推动力，使反应最后达到的转化率不如其他塔型高;段间换热(或间冷)塔因段数有限，其操作状况和转化率都不会比连续的内部换热式冷管塔好;而冷管塔又常因产生“冷管效应”而妨碍其优点的发挥。
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种多层冷激内冷复合式高效氨合成塔。这种塔在合成氨反应前期安排三段绝热层，两次段间冷激降温，这时因反应远离平衡，反应速度快转化率不高，所以冷激造成的逆向混合影响不大，到反应后期则采用冷管连续内部换热，以实现最适宜温度分布，并且从结构设计上有效地防止了“冷管效应”的产生。这样设计的氨合成塔既高效节能又比较简单和容易操作控制，其氨产量大、合成氨净值高，副产蒸汽，能耗较低。
本发明提供的多层冷激内冷复合式高效氨合成塔如
图1至图6所示图1为多层冷激内冷复合式高效氨合成塔结构示意图。
图2为具有自由伸缩端的鼠笼式内冷管示意图。
图3为均气装置的螺旋形安装例示图。
图4为内件两段制作组合安装示意图。
图5为三通下封头结构示意图。
图6为复合式氨合成塔生产氨和副产蒸汽流程示意图。
(110)高压外筒，(120)内件，(111)上盖，(112)下封头，(121)，(122)，(123)，(124)，(125)分别为第一至第五触媒层，(126)，(127)第一、第二冷激器，(128)鼠笼式内冷管，(129)换热器，(100)氨合成塔，(200)废热锅炉，(300)塔外换热器，(400)水冷器，(500)进气主线，(501)一冷付线，(502)二冷付线，(503)冷付线，(504)提温付线，(505)降温付线。
多层冷激内冷复合式高效氨合成塔，含有高压外筒(110)和内件(120)，高压外筒(110)上设有上盖(111)和下封头(112)，内件(120)上部为触媒筐，下部为列管式或螺旋板式换热器(129)，触媒筐内设有五个触媒层(121)，(122)，(123)，(124)，(125)，第一触媒层(121)与第二触媒层(122)之间设有层间冷激器(126)，第二触媒层(122)与第三触媒层(123)之间也设有层间冷激器(127)，第四触媒层(124)内设有能够自由伸缩的鼠笼式内冷管(128)进行连续的内部换热，塔的直径为0.5m至1.6m，塔外设有管路副线，用以实现触媒层温度的灵活和可靠调控，建立起触媒层温度的最适宜状况。
第四触媒层(124)内设有具有自由伸缩端的鼠笼式内冷管(128)(如图2所示)，冷管圈数为1-6圈，这个内冷式触媒层的设置，使合成氨反应后期的操作温度尽量接近最佳值。第五触媒层(125)比较薄，它的设置有利于均衡径向气体流速、温度和组成，也有利于适当提高出口温度，副产更多的蒸汽。
多层触媒的体积分配和操作条件是按照我们研究开发的最优化数学模型设计计算的，各层的高度分别为第一层(121)700-1600mm，第二层(122)2500-3800mm，第三层(123)1000-2000mm，第四层(124)3000-6400mm，第五层(125)400-1100mm，各触媒层均选用铁钴系高活性球形氨触媒(如202Q型)。
为了消除“冷管效应”，在冷管、冷激气管、升气管、热电偶套管和中心管上部分或全部设有连续的或断续的冷管均气装置，均气装置主要元件的形状为三角形，园形，条形或劈形，按照园周形或螺旋形装置(如图3示例所示)。
氨合成塔的内件一般高达12-13m，加工制作、运输和装卸触媒都不方便，本发明将该塔的内件(120)作成两段(如图4所示)，上段和下段的高度比例根据工艺要求具体确定，一般在1∶1至1∶2.3之间，按分段制作、运输，在现场分段填装触媒，并经检验合格后再对中焊接而成。
本发明是这样实现的(如图6所示)，原料气的大部分经主线(500)进入，首先通过氨合成塔(100)的高压外筒(110)与内件(120)之间的环隙，从塔底出来进入塔外换热器(300)，被加热后的气体回到合成塔(100)从底部进入合成塔，在内件(120)中经下部热交换器(129)和冷管(128)提高温度后，经中心管上升，转入第一触媒层(121)，绝热反应升高温度后与第一冷激器(126)喷出的冷原料气体混合，降低温度到适当范围后进入第二触媒层(122)，再进行绝热反应并经第二冷激器(127)降温后进入第三触媒层(123)和第四触媒层(124)，在第四触媒层(124)中边反应边与鼠笼式冷管(128)内的气体连续换热，以保持适宜的操作温度，最后经第五触媒层(125)完成反应。反应后的气体经塔下换热器(129)降温后出塔，去废热锅炉(200)回收部分反应热副产蒸汽，然后再在塔外换热器(300)中加热二次进入氨合成塔(100)的气体，之后去水冷器(400)冷却，分氨。其余流程与一般合成氨循环系统相同。按照本发明流程，塔的下部封头(112)只用一个三通装置(如图5所示)，而无需其他类型副产蒸汽氨合成塔所设计使用的四通或五通。
本发明的五层冷激内冷复合式高效氨合成塔采用的塔外调温管路付线有一冷付线(501)，二冷付线(502)，冷付线(503)提温付线(504)和降温付线(505)，使用这些付线上的调节阀，可以灵活和可靠地实现触媒层温度的控制(如图6所示)，这种调控工艺操作方便，调节容易和控温可靠。
本发明具有如下优点1.设计合理，触媒填装量大，合成塔的容积利用率高;触媒升温还原条件好，还原后的活性高;触媒床的操作温度状况很接近最适宜温度分布，所以能获得很高的氨产量和氨净值。
2.可回收反应热副产蒸汽;降低操作压力，减少高压机电耗;降低进水冷器气体的温度，减少冷却水用量;能获得高的合成塔出口氨含量，有利于降低冷冻冰机功耗，从而显著降低吨氨产品的能耗，提高合成氨生产的经济效益。
3.本塔结构可靠，“冷管效应”的不良影响得到消除;由于热应力可能引起的焊缝破裂事故的可能性大大减小;调控手段可靠易行，操作方便。
4.本塔不仅适合于新增装置使用，还适合于现有氮肥厂的氨合成塔进行技术改造使用，这时只需更换内件(120)和改造上盖(111)及下封头(112)，从而节省设备投资费用。
实施例本发明的多层冷激内冷复合式高效氨合成塔(如图1所示)由具有相应级别制造资格的压力容器厂按图制造，触媒升温还原有专门方案，控制仪表可按用户要求配套设计，本专业技术人员能按图安装、调试和正常操作。下面是本发明完成的试样实施情况及主要技术经济指标摘要型号CD90 φ800外筐尺寸直径 φ800mm高度 H14700mm触媒体积 3.38m3触媒型号 A202Q产量 120t/d操作压力 26MPa出口氨含量 16.0-16.8%氨净值 12～13%副产蒸汽 (1.3MPa)每吨氨500公斤以上冷却水用量 减少为原用三套管型塔的一半。
经济效益 与原用三套管型塔相比，年增净效益220万元以上。
权利要求
1.一种多层冷激内冷复合式高效氨合成塔[1]，含有高压外筒(110)和内件(120)，其特征在于该复合式氨合成塔的高压外筒(110)上设有上盖(111)和下封头(112)，内件(120)上部为触媒筐，下部为列管式或螺旋板式换热器(129)，触媒筐内设有五个触媒层(121)，(122)，(123)，(124)，(125)，第一触媒层(121)与第二触媒层(122)之间设有层间冷激器(126)，第二触媒层(122)与第三触媒层(123)之间也设有层间冷激器(127)，第四触媒层(124)内设有具有自由伸缩的鼠笼式内冷管(128)进行连续的内部换热，塔的直径为0.5m至1.6m，塔外设有管路付线。
2.按照权利要求1所述多层冷激内冷复合式高效氨合成塔，其特征在于该复合式氨合成塔的第四触媒层(124)内设有具有自由伸缩端的鼠笼式内冷管(128)，冷管圈数为1-6圈。
3.按照权利要求1所述多层冷激内冷复合式高效氨合成塔，其特征在于该复合式氨合成塔的冷管，冷激气管，升气管，热电偶套管和中心管上部分或全部设有连续的或断续的冷管均气装置，均气装置主要元件的形状为三角形，园形，条形或劈形，按照园周形或螺旋形装置〔3〕。
4.按照权利要求1所述多层冷激内冷复合式高效氨合成塔，其特征在于该复合式氨合成塔的内件(120)分段作成两截，上段和下段的高度比例为1∶1至1∶2.3，在现场两段分别装好触媒后对中焊接而成〔4〕。
5.按照权利要求1所述多层冷激内冷复合式高效氨合成塔，其特征在于该复合式氨合成塔的五个触媒层的床层高度，第一层(121)为700-1600mm，第二层(122)为2500-3800mm，第三层(123)为1000-2000mm，第四层(124)为3000-6400mm，第五层(125)为400-1100mm。
6.按照权利要求1所述多层冷激内冷复合式高效氨合成塔，其特征在于该复合式氨合成塔的外筒(110)的下封头(112)仅为一个三通装置〔5〕。
7.按照权利要求1所述多层冷激内冷复合式高效氨合成塔，其特征在于该复合式氨合成塔的流程〔6〕中设有塔外管路付线，有冷付线(501)，(502)，(503)，提温付线(504)和降温付线(505)。
全文摘要
一种多层冷激内冷复合式高效氨合成塔。其特征在于该复合式氨合成塔的外筒上设有上盖和下封头，内件上部为触媒筐，下部为换热器，触媒筐内设有五个触媒层，第一层与第二层和第二层与第三层之间各设一个层间冷激器，第四层内设有自由伸缩鼠笼式冷管进行内部换热，采用塔外管路副线配合实施塔内触媒层温度的调控。它具有高效、节能的优点，氨产量和氨净值高，并能副产蒸汽，有显著的经济效益，适合中小型氮肥厂使用。
文档编号C01C1/04GK1065845SQ9210806
公开日1992年11月4日 申请日期1992年3月21日 优先权日1992年3月21日
发明者陈应祥, 宋绍东, 李隆山, 高树林, 季庸夫 申请人:陈应祥, 李隆山