CN103341314A

CN103341314A - 合成氨预反应装置

Info

Publication number: CN103341314A
Application number: CN2013103230373A
Authority: CN
Inventors: 张书培; 朱洪波; 冉琳; 梁国强; 时兴亚; 尹学文; 陶建彬; 张永旺; 蒋百贺
Original assignee: XINJIANG YIHUA CHEMICAL CO Ltd
Current assignee: XINJIANG YIHUA CHEMICAL CO Ltd
Priority date: 2013-07-29
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2033-07-29
Also published as: CN103341314B

Abstract

本发明公开了一种合成氨预反应装置，合成氨预反应装置固定在铜塔的气体进口处，其包括支撑部件、栅板和预反应填料，栅板通过支撑部件与铜塔连接；栅板上方设预反应填料。同时，预反应装置还包括可周期性进行振打的振打装置。因此，本发明的预反应装置，能够减少对填料的堵塞，且能大大的缩短检修时间。

Description

合成氨预反应装置

技术领域

本发明涉及化工技术领域，尤其涉及一种合成氨预反应装置。

背景技术

在合成氨生产过程中，在铜洗工段，脱碳气体与铜液在铜塔内反应，脱除脱碳气中的微量气体，如H₂S、CO、CO₂等，使得经处理后的合成氨原料中的微量气体的含量在50PPm以下，然后将处理后的气体输送到合成工段进行氨的合成。图1是现有技术中的铜塔的反应装置，如图1所示，气体通过铜塔的气体进口1从铜塔底部进入到铜塔中，同时铜液通过铜液进口3从铜塔上部进入到铜塔中，进入到铜塔中的气体和铜液将会在铜塔中的填料层进行反应，气体中的微量通过与铜液进行反应，其中的微量气体将会与铜液进行反应而被从脱碳气体中被脱除，脱除微量气体后的气体将通过铜塔的气体出口2排出铜塔，剩余的铜液则通过铜液出口4排出铜塔。但是，在铜塔中，铜液在吸收脱碳气微量气体的同时，会与微量气体反应，生成Cu₂S沉淀，这些沉淀将会沉积在铜塔内的填料上，由于铜塔中的填料的孔隙较小，从而这些沉淀会堵塞铜塔内的填料，将会影响气、液的通过率，进而导致系统压差逐渐上升，严重影响合成氨的生产效率。

此外，由于在实际生产过程中，需要对铜塔进行定期检修以除去沉淀物来保证铜塔的生产效率，而对于现有的铜塔装置，在检修时必须将铜塔填料一块块的从塔内取出，在塔外清理附着在填料上的杂质沉淀，由于铜塔的高度往往高达数米，且填料诸多，这样一块块的从塔内取出填料来进行清理，将会严重的延长检修的时间，从而给生产带来重大经济损失。

因此，如何有效提高合成氨预反应装置的生产效率就成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明是针对上述技术问题，提出一种能够减少沉淀杂质对填料的堵塞，且能减少检修时间的合成氨预反应装置。

本发明采用的技术方案如下：

一种合成氨预反应装置，所述合成氨预反应装置固定在铜塔的气体进口处，其包括支撑部件、栅板和预反应填料，所述栅板通过所述支撑部件与所述铜塔连接；所述栅板上方设有预反应填料。

此外，本发明的合成氨预反应装置还包括填料压圈，所述填料压圈与所述栅板平行放置，所述预反应填料填充于所述填料压圈与所述栅板之间的空间中。

优选，所述栅板垂直方向为层状结构，相邻层之间的距离为2～3厘米。

优选，所述层状结构至少包括3层。

此外，本发明的预反应装置还包括振打装置，所述振打装置与所述栅板连接。

优选，所述预反应填料为鲍尔环，且优选所述鲍尔环的直径为50mm。

进一步优选，所述支撑部件焊接于所述铜塔壁上。

进一步优选，所述栅板与所述铜塔之间为活动连接。

进一步优选，所述预反应填料为阶梯环或拉西环。

本发明的合成氨预反应装置，设置于铜塔填料的底部，使得在铜洗工段，下降的铜液会先与脱碳气体进行反应，反应生成的杂质可先沉积在合成氨预反应装置上，通过固定在铜塔壁上的振打装置定期将沉淀杂质去掉，能够减少杂质对填料的堵塞，在检修时，只需将合成氨预反应装置清理即可，大大缩短了检修时间。

附图说明

图1是现有技术的铜塔装置示意图；

图2是本发明的一实施例的安装有合成氨预反应装置的铜塔装置示意图；

图3是本发明的合成氨预反应装置的实施例的俯视图；

图4是本发明的合成氨预反应装置的实施例的侧面图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的合成氨预反应装置进行详细说明。

图2是本发明的一实施例的安装有合成氨预反应装置的铜塔装置示意图，如图2所示，本发明的合成氨预反应装置20固定在铜塔的气体进口11处，其包括支撑部件（未图示）、栅板201和预反应填料202，栅板201通过支撑部件与铜塔连接，支撑部件焊接在铜塔壁上；栅板201上方设有预反应填料202。此外，为了使得拆卸方便，优选，栅板201与铜塔之间为活动连接。

此外，本发明的合成氨预反应装置还包括填料压圈（未图示），填料压圈与栅板201平行放置，预反应填料202填充于填料压圈与栅板之间的空间中。优选，位于栅板201上的预反应填料202的厚度为1m。

即在本发明的合成氨预反应装置20中，栅板201通过支撑部件支撑、预反应填料202通过栅板201来支撑，而预反应填料202所述填料压圈来固定，如此，栅板201、预反应填料202和填料压圈形成为一个整体。

图3是本发明的合成氨预反应装置的实施例的俯视图，如图3所示，为了使得气体和液体能够有效的通过合成氨预反应装置20，本实施例的合成氨预反应装置20为多层网状结构，可以看出，本实施例的合成氨预反应装置为相互密集交错的网状结构，该网状结构的空隙为等边三角形形状，且空隙为比铜塔内的填料的空隙小，以使得能够吸收较多的气体中的杂质。

图4为本发明的合成氨预反应装置的实施例的侧视图，如图4所示，合成氨预反应装置20中的栅板201为分块式结构，其垂直方向为层状结构，相邻层之间的距离优选为2～3厘米，相邻之间填充有预反应填料202。优选，层状结构至少包括3层。栅板201可由金属和非金属材料制成，例如可由抗腐蚀的碳素钢制成。

此外，本发明的合成氨预反应装置20还可以包括振打装置（未图示），该振打装置与栅板201连接，振打装置固定在铜塔壁上，可通过电动机或者其他驱动方式进行驱动，以周期性的产生振动，比如以每小时振打20次，或以20次为周期产生振动等，从而敲击由栅板201、预反应填料202和填料压圈构成的集合结构（以下称整体），使得杂质不能附着在整体上，被敲打下来的杂质可以通过如铜塔排污出口被排出铜塔。振打装置20可通过振打装置控制仪来控制，从侧面自动敲击整体。在一个非限制性的实施例中，本发明的振打装置20可由传动机构、振打杆、振打锤等组成，传动机构可包括驱动电机和减速比大的减速机，振打杆与传动机构相连接，从而能将动力传递给振打锤以驱动振打锤对所述整体进行定期敲打。并可根据实际运行中的每台铜塔的生产效率的情况来对传动设备进行程序控制，比如处理量大的铜塔，可将振打装置的振打周期设定为较短的振打周期，比如周期为1h，从而可使振打装置达到合理的振打周期，获得理想的振打效果。同时，可在栅板201下方均匀设置多个振打装置，以能更好的实现振打效果。

为了使得能够有效的使得气、液体能够分布均匀的通过合成氨预反应装置20，优选，在本实施例中，采用鲍尔环作为预反应填料202，且优选的鲍尔环的直径为50mm，优选采用Ф50,304材质。采用鲍尔环填料来作为预反应填料202是因为，鲍尔环填料具有通量大、阻力小、分离效率高及操作弹性大等优点，在相同的降压下，处理量可较拉西环大50%以上。在同样处理量时，降压可降低一半，传质效率可提高20%左右。与拉西环比较，这种填料具有生产能力大、阻力小、操作弹性大等特点，在一般情况下同样压降时处理可比拉西环大50%-100%，同样处理时压降比拉西环小50%-70%，塔高也有降压，采用鲍尔环可以比拉西环节约20%-40%填料容积。当然，本发明也可选用阶梯环、拉西环等填料作为预反应调料202。

此外，本发明的合成氨预反应装置20的高度优选为1至1.5米之间，因为，如果高度太高，将会影响对微量气体的吸收效果，而且会使得对预反应装置的清理、维修等带来困难；如果高度太低，则会对杂质的吸附性能降低，从而降低处理效果。

在现有的铜塔反应装置中，如图1所示的铜塔装置，其中由于没有设置本发明的合成氨预反应装置，脱碳气体中的微量气体与铜液将会在填料塔中的填料中进行，如此，反应产生的杂质沉淀会堆积在填料中，进而会堵塞填料，影响气体和液体的通过率，由于铜塔中的填料往往高达数米，这会给清洗和维修将带来极大的困难，而且会影响合成氨的生产时间，给企业带来极大的经济损失。

基于对现有技术的改进，本实施例提供了一中安装于铜塔填料下方用于对脱碳气体的微量气体进行合成氨预反应的装置。下面对安装有本发明的合成氨预反应装置20的铜塔装置的工艺流程进行介绍。在安装有本发明的合成氨预反应装置20的铜塔装置的工艺流程为：首先，通过气体进口11，脱碳气体被引入到铜塔的下部自下而上的流入，同时铜液会通过铜液进口13进入到铜塔的上部自上而下的注入，被引入的气体会首先通过合成氨预反应装置20，此时，可以利用气体在鲍尔环之间的流动方向来不断改变，从而拦截气体中夹带的一些杂质，如H₂S、CO、CO₂等，这样通过合成氨预反应装置20，可实现气体与杂质分离的效果。同时被合成氨预反应装置20拦截的杂质会被自上而下的铜液冲刷下来，汇集到铜塔底部，然后再通过铜塔排污被排出塔内。这样，在铜塔中的填料层中，由于气体中大部分杂质被预反应装置进行了吸收，因而，进入到位于预合成氨反应装置20上部的填料层中的气体将会只携带极少的杂质，如此，通过脱碳反应，即将只有少量的杂质会与铜液进行反应，因此生成的沉淀将会得到大大的减少，这样，生成的较少的沉淀会被自上由下注入的铜液冲走，从而难以附着在填料层上，如此则能够大大的减少填料的堵塞，这样，填料将不需要被定期清理。

此外在铜塔壁上固定有振打装置，该振打装置利用周期性的振动，来敲击合成氨预反应装置20，使得杂质不能附着在合成氨预反应装置20上。因而，能够有效降低沉淀杂质堵塞预反应填料的可能性。

因而，在需要对铜塔进行检修时，只需将合成氨预反应装置20进行拆除即可，无需对铜塔内的填料进行一块块的拆除，大大节省检修时间，实践表明，通过安装有合成氨预反应装置20的铜塔设备，检修时间比没有合成氨安装预反应装置20的铜塔设备的检修时间缩短了2-4倍，从而使整体生产效率提高了2-3倍。

本发明的合成氨预反应装置结构简单、拆装方便，除了示意性的固定在合成氨铜塔内外，还可以适用于其他类型的填料吸收塔，比如脱硫塔、脱碳塔等。

以上只是对由本发明可以实现的优选实施例的一部分进行的说明，但是，本发明的范围不应被解释为由如上的实施例进行限定，将如上所述的本发明的技术思想作为其根本的所有技术思想应当被涵盖于本发明的范围。

Claims

1.一种合成氨预反应装置，其特征在于，所述合成氨预反应装置固定在铜塔的气体进口处，其包括支撑部件、栅板和预反应填料，

所述栅板通过所述支撑部件与所述铜塔连接；

所述栅板上方设有预反应填料。

2.根据权利要求1所述的合成氨预反应装置，其特征在于，还包括填料压圈，所述填料压圈与所述栅板平行放置，所述预反应填料填充于所述填料压圈与所述栅板之间的空间中。

3.根据权利要求2所述的合成氨预反应装置，其特征在于，所述栅板垂直方向为层状结构，相邻层之间的距离为2～3厘米。

4.根据权利要求3所述的合成氨预反应装置，其特征在于，所述层状结构至少包括3层。

5.根据权利要求1所述的合成氨预反应装置，其特征在于，还包括振打装置，所述振打装置与所述栅板连接。

6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的合成氨预反应装置，其特征在于，所述预反应填料为鲍尔环。

7.根据权利要求6所述的合成氨预反应装置，其特征在于，所述鲍尔环的直径为50mm。

8.根据权利要求7所述的合成氨预反应装置，其特征在于，所述支撑部件焊接于所述铜塔壁上。

9.根据权利要求8所述的合成氨预反应装置，其特征在于，所述栅板与所述铜塔之间为活动连接。

10.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的合成氨预反应装置，其特征在于，所述预反应填料为阶梯环或拉西环。