CN2047263U - 三段轴向冷激-间接换热式氨合成塔 - Google Patents
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Abstract
一种三段轴向冷激—间接换热式氨合成塔，由合成塔外筒(1)、合成塔内件(2)、中心管(3)、第一层床层(4)、冷激气分布器(5)、第二层床层(6)、列管式热交换器(7)、第三层床层(8)、热交换器(9)、冷副管(10)组成，采用三段轴向绝热式冷激—间接换热式结构，第一层床层(4)与第二层床层(6)间采用冷激，第二层床层(6)与第三层床层(8)间采用间接换热，具有结构简单、能耗及成本低、氨净值和氨产量高优点，可广泛应用于中小型合成氨厂氨合成的场合。
Description
本实用新型属于氨合成反应器，尤其是三段冷激－间接换热式氨合成塔，特别适用于中小型合成氨厂氨合成的场合。
在本实用新型作出之前，一般中小型合成氨厂使用的氨合成反应器主要有传统冷管型氨合成塔和四段轴向冷激式氨合成塔。传统冷管型氨合成塔包括合成塔外筒和合成塔内件，该合成塔内件由冷管型触媒筐和热交换器二大部件组成，上部触媒筐和下部热交换器采用焊接固定，触媒筐内设置冷管，冷管的种类有双套管、三套管、单管并流和单管折流等，冷管外填装氨合成催化剂，底部热交换器利用出触媒筐床层的高温气体预热入合成塔的氢气和氮气，触媒筐床层内氢气和氮气合成反应所放出的热量依靠冷管的连续换热移出，从而使合成氨反应温度接近最适宜温度曲线，但由于冷管的影响，易产生触媒筐径向床层空隙率的不均匀性，导致气体沟流，存在径向气体的温差和浓差，使得合成氨反应效率降低，同时在还原时还影响到触媒筐床层底部的氨合成催化剂还原不彻底，因此在实际生产中合成氨的净值不高。四段轴向冷激式氨合成塔包括合成塔外筒和合成塔内件，其合成塔内件主要是由触媒筐、冷激气分布器、热交换器组成，触媒筐由四个轴向绝热床层构成，每二个床层之间设置一冷激气分布器，热交换器设在触媒筐下部，二部件间采用焊接，反应气体通过三次冷激降温，起到降低床层温度的作用，经第四段绝热反应后进入底部热交换器换热，以预热入塔气体，使得合成塔床层温度与合成氨反应最适宜温度曲线逼近，从而在提高氨净值、增加氨产量上取得了较好的成效，但该合成塔床层温度与合成氨反应最适宜温度曲线的逼近是由三次冷激降温达到，每段床层反应气体放出热量由塔顶引入的冷激气（未经反应的冷氢气和氮气）通入冷激分布器进行直接降温，由于未反应气体的加入，势必使床层出口氨浓度明显下降，影响到氨净值和氨产量的进一步提高。
本实用新型的目的是克服现有技术的弊端，提供一种能耗及成本低、塔阻力小、反应效率高、氨净值和氨产量高的三段轴向冷激－间接换热式氨合成塔。
三段轴向冷激－间接换热式氨合成塔，包含合成塔外筒（1）、合成塔内件（2）、中心管（3）、一段床层（4）、冷激气分布器（5）、二段床层（6）、三段床层（8）、热交换器（9）、冷副管（10），以及冷激气（a）、冷气（b）、主线气体（c）、冷副线气体（d）、出塔气体（e），在合成塔外筒（1）内设置合成塔内件（2），该合成塔内件（2）由三段轴向绝热式触媒筐和热交换器（9）组成，在合成塔内件（2）上部设置的三段轴向绝热式触媒筐由一段床层（4）、二段床层（6）、三段床层（8）组成，合成塔内件（2）下部设置的热交换器（9）为列管式或螺旋板式热交换器，一段床层（4）、二段床层（6）、三段床层（8）分别装置氨合成催化剂，在一段床层（4）、二段床层（6）之间设置一个开有小孔的圆形环管冷激气分布器（5），在二段床层（6）与三段床层（8）之间设置列管式热交换器（7），该列管式热交换器（7）列管管间装有折流挡板，冷激气分布器（5）的冷激气引气管及列管式热交换器（7）的冷气引入管在合成塔顶盖处均用填料密封。合成塔内件（2）上部设置组成三段轴向绝热式触媒筐的一段床层（4）、二段床层（6）、三段床层（8）床层高度分别为800～2000毫米、1600～3300毫米、2500～5500毫米。列管式热交换器（7）比传热面积为5～15米3／米3催化剂。热交换器（9）比传热面积为14～32米3／米3催化剂。合成塔内件（2）的材料为1铬18镍9钛不锈钢。
本实用新型的三段冷激－间接换热式氨合成塔，与现有技术相比，具有结构简单，塔阻力小，反应效率高，能耗及成本低，氨净值和氨产量高等优点，可广泛应用于中小型合成氨厂氨合成的场合。
图1为三段冷激－间接换热式氨合成塔结构示意图。
其中1——合成塔外筒，2——合成塔内件，3——中心管，4——段床层，5——冷激气分布器，6——二段床层，7——列管式热交换器，8——三段床层，9——热交换器，10——冷副管，a——冷激气，b——冷气，c——主线气体，d——冷副线气体，e——出塔气体。
图1是本实用新型的一个实施例，选用直径为600毫米的氨合成塔，如图1所示，本实用新型的工作原理和实施方案为：三段轴向冷激－间接换热式氨合成塔，包含合成塔外筒（1）、合成塔内件（2）、中心管（3）、一段床层（4）、冷激气分布器（5）、二段床层（6）、三段床层（8）、热交换器（9）、冷副管（10）以及冷激气（a）、冷气（b）、主线气体（c）、冷副线气体（d）、出塔气体（e），在合成塔外筒（1）内设置合成塔内件（2），该合成塔内件（2）上部设置由一段床层（4）、二段床层（6）、三段床层（8）组成的三段轴向绝热式触媒筐，下部设置的热交换器（9）为螺旋板式热交换器，该热交换器（9）比传热面积为22米3／米3催化剂，一段床层（4）、二段床层（6）、三段床层（8）分别装置A201氨合成催化剂，这三段催化剂装填量共为1.58米3，一段床层（4）、二段床层（6）、三段床层（8）床层高度分别为1000毫米、2400毫米、3100毫米，在一段床层（4）与二段床层（6）之间设置列管式热交换器（7），该列管式热交换器（7）列管管间装有折流挡板，列管式热交换器（7）比传热面积为8米3／米3催化剂，冷激气分布器（5）的冷激气引气管及列管式热交换器（7）的冷气引入管在合成塔顶盖处均用填料密封，合成塔内件（2）的材料为1铬18镍9钛不锈钢。入塔主线气体（c）在合成塔上部经合成塔外筒（1）与合成塔内件（2）环隙进入螺旋板式热交换器（9）预热，然后由中心管（3）进入一段床层（4）反应，经一段绝热反应后气体用塔顶引入的冷激气（a）降温，经冷激气分布器（5）混合均匀后进入二段床层（6）进行绝热反应，出二段床层（6）反应气体经列管式热交换器（7）降温，热气走管内，冷气（b）从塔顶引入列管式换热器（7）下部管间，经折流挡板自下而上出列管式热交换器（7）与进塔主线气体（c）并联进入一段床层（4）反应，经三段床层（8）绝热反应后的气体进入螺旋板式热交换器（9）降温后出塔，进入一段床层（4）顶部的气体温度可用冷副管（10）的冷副线气体（d）调节，合成塔压力为3×107帕斯卡，入塔总气量为3×104标米3／小时，入塔气中氢气：氮气为1：3（体积比），甲烷18％，控制入塔气和一段床层（4）、二段床层（6）、三段床层（8）进出口气体温度，冷激气量为4.772×103标米3／小时，列管式热交换器冷气量为4.962×103标米3／小时，由于二段床层（6）出口离三段床层（8）出口较近，此处采用间接换热而不是直接冷激的方式调温，有利于出塔气体（e）氨浓度的提高，出塔气体（e）氨净值可达～18％，比四段轴向冷激式氨合成塔提高10％以上，比传统的冷管型氨合成塔提高40～70％，生产能力可达年产2.5万吨合成氨，而且单塔每年节电180万度，节煤1500吨，大大提高了合成氨的产量和降低能耗，可广泛应用于中小型合成氨厂氨合成的场合，具有显著的社会经济效益。
Claims (5)
1、一种三段轴向冷激-间接换热式氨合成塔，包含合成塔外筒(1)、合成塔内件(2)、中心管(3)、一段床层(4)、冷激气分布器(5)、二段床层(6)、三段床层(8)、热交换器(9)、冷副管(10)，在合成塔外筒(1)内设置合成塔内件(2)，其特征是合成塔内件(2)上部设置由一段床层(4)、二段床层(6)、三段床层(8)组成的三段轴向绝热式触媒筐，合成塔内件(2)下部设置的热交换器(9)为列管式或螺旋板式热交换器，一段床层(4)、二段床层(6)、三段床层(8)分别装置氨合成催化剂，在一段床层(4)与二段床层(6)之间设置一个开有小孔的圆形环管冷激气分布器(5)，在二段床层(6)与三段床层(8)之间设置列管式热交换器(7)，该列管式热交换器(7)列管管间装有折流挡板，冷激气分布器(5)的冷激气引气管及列管式热交换器(7)的冷气引入管在合成塔顶盖处均用填料密封。
2、如权利要求1所述的氨合成塔，其特征是合成塔内件（2）上部设置的一段床层（4）、二段床层（6）、三段床层（8）床层高度分别为800～2000毫米、1600～3300毫米、2500～5500毫米。
3、如权利要求1所述的氨合成塔，其特征是列管式热交换器（7）比传热面积为5～15米3／米3催化剂。
4、如权利要求1所述的氨合成塔，其特征是热交换器（9）比传热面积为14～32米3／米3催化剂。
5、如权利要求1或2所述的氨合成塔，其特征是合成塔内件（2）的材料为1铬18镍9钛不锈钢。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 89201326 CN2047263U (zh) | 1989-02-01 | 1989-02-01 | 三段轴向冷激-间接换热式氨合成塔 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 89201326 CN2047263U (zh) | 1989-02-01 | 1989-02-01 | 三段轴向冷激-间接换热式氨合成塔 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN2047263U true CN2047263U (zh) | 1989-11-08 |
Family
ID=4859251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 89201326 Expired - Lifetime CN2047263U (zh) | 1989-02-01 | 1989-02-01 | 三段轴向冷激-间接换热式氨合成塔 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN2047263U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105883852A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-08-24 | 湖南安淳高新技术有限公司 | 一种氨合成反应系统及氨合成反应方法 |
| US11718535B1 (en) | 2022-02-23 | 2023-08-08 | SANsyco Consulting, LLC | Ammonia synthesis converter and method for small production units |
-
1989
- 1989-02-01 CN CN 89201326 patent/CN2047263U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105883852A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-08-24 | 湖南安淳高新技术有限公司 | 一种氨合成反应系统及氨合成反应方法 |
| CN105883852B (zh) * | 2016-04-29 | 2018-02-13 | 湖南安淳高新技术有限公司 | 一种氨合成反应系统及氨合成反应方法 |
| US11718535B1 (en) | 2022-02-23 | 2023-08-08 | SANsyco Consulting, LLC | Ammonia synthesis converter and method for small production units |
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