CN207856886U - 一种等压氨合成反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种等压氨合成反应器，该反应器通过将其中的列管相对于竖直方向倾斜设置，并确保倾斜角度为5°～19°，这样在催化剂的装填过程中可使催化剂借助重力相对较慢地滑入列管中，不仅能够实现催化剂的装填，还能通过较慢的速度滑入动作提高其在列管内填料的均匀性，从而能够提高反应流体在列管中的流动性，降低压降。并且本实用新型所述的反应器通过在列管的外壁上设置翅片并使翅片沿列管的轴向盘绕设置，以增大列管的换热面积，由此可提高列管的传热换热效率，从而保证反应器的安全可靠性。

Description

一种等压氨合成反应器

技术领域

本实用新型属于合成氨技术领域，具体涉及一种等压氨合成反应器。

背景技术

氨是重要的无机化工产品，自1902年德国化学家哈伯发现氮气和氢气在高温高压及催化剂存在下能够直接化合成氨以来，氨合成工业逐渐发展成为国民经济的支柱产业。目前工业上应用较广的大型氨合成技术是15MPa以上合成压力的升压氨合成工艺，该工艺的优点是合成压力较高，未反应物循环能耗小，便于氨的分离，但相应地也存在因原料合成气压力较低而需要配备大功率的合成气压缩机和循环机，进而导致设备投资大、电耗高的缺陷。

在当今世界范围内，合成氨的发展趋势是制气压力逐渐升高、合成压力逐渐降低，使得制气和合成在接近相等的压力下进行，也即是实现等压氨合成，从而降低能耗并简化工艺流程。近年来，随着低温低压氨合成催化剂的开发及合成塔、氨分离技术的不断改进，等压氨合成的工业化应用已成为可能。然而，现有的氨合成塔都是采用外筒加内件式的反应器，属于冷壁塔，其主要原因是现在的氨合成压力高，故而必须采用这种塔型，而等压氨合成工艺的压力可以下降至5-7MPa，就不再需要上述合成塔。因此，设计与开发适于等压氨合成技术的反应器已逐渐发展成为本领域的一大研究热点。

实用新型内容

本实用新型旨在填补现有技术不具有适于等压氨合成技术的反应器的空白，进而提供一种等压氨合成反应器。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种等压氨合成反应器，包括壳体和平行设置于所述壳体内的若干列管，所述列管内装填催化剂，在所述列管与所述壳体之间填充换热介质，所述壳体上设置有与所述列管连通的反应原料进口和反应产物出口；

所述列管相对于竖直方向倾斜设置，倾斜角度为5°～19°；在所述列管的外壁上设置有翅片，所述翅片沿所述列管的轴向盘绕设置。

所述列管相对于竖直方向的倾斜角度为10°～15°。

每个所述列管与所述壳体的内径之比为0.05～0.5:1。

所述壳体的轴线与所述列管平行。

每个所述列管具有2～5个所述翅片。

所述翅片与所述列管的长度之比为1.2～2:1。

所述反应器的高径比为5～25。

还包括沿所述壳体径向设置的一对管板，所述管板的周缘与所述壳体的内壁密封连接，所述列管夹设在一对所述管板之间。

在一对所述管板之间的所述壳体上还设置有换热介质入口和换热介质出口。

还包括，设置于所述反应原料进口与上管板之间的气体分布器和设置于所述反应产物出口与下管板之间的捕集器。

与现有技术相比，本实用新型的上述技术方案具有如下优点：

本实用新型提供的等压氨合成反应器，通过将反应器中的列管相对于竖直方向倾斜设置，并确保倾斜角度为5°～19°，这样在催化剂的装填过程中可使催化剂借助重力相对较慢地滑入列管中，不仅能够实现催化剂的装填，还能通过较慢的速度滑入动作提高其在列管内填料的均匀性，从而能够提高反应流体在列管中的流动性，降低压降。并且本发明所述的反应器通过在列管的外壁上设置翅片并使翅片沿列管的轴向盘绕设置，以增大列管的换热面积，由此可提高列管的传热换热效率，从而保证反应器的安全可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1提供的等压氨合成反应器的结构图；

其中，附图标记说明如下：

1-壳体；2-列管；3-反应原料进口；4-反应产物出口；51-上管板；52-下管板；6-换热介质入口；7-换热介质出口；8-气体分布器；9-捕集器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供的等压氨合成反应器，如图1所示，所述反应器的高径比为5，当然在其它实施例中反应器的高径比还可以是25或5～25之间的任意值。

所述反应器包括壳体1和平行设置于所述壳体1内的多个列管2，每个所述列管2与所述壳体1的内径之比均为0.1:1，所述壳体1的轴线与所述列管2相平行，所述列管2内装填等压氨合成催化剂，在所述列管2与所述壳体1之间填充换热介质，对于合成氨这一强放热反应而言换热介质通常采用熔盐导热油和水等移出反应放出的热量，在本实施例中换热介质为常温水。

所述壳体1安装在固定于地面的支架10上以使所述列管2相对于竖直方向倾斜设置，本实施例中列管2与竖直方向的夹角β为15°，在其它实施例中该角度还可以是5°～19°之间的任意值；在所述列管2的外壁上设置有3个翅片(图中未示)，每个所述翅片均沿所述列管2的轴向盘绕设置，且所述翅片与所述列管2的长度之比为1.5:1。

所述壳体1上还设置有与所述列管2连通的反应原料进口3和反应产物出口4。同时在所述壳体1内且沿所述壳体1的径向还设置有一对管板，根据二者在竖直方向上的高度不同可分为上管板51和下管板52，上管板51靠近反应原料进口3设置，下管板52临近于反应产物出口4；每个所述管板的周缘均与所述壳体1的内壁密封连接，所述列管2夹设在上管板51和下管板52之间，并且在上管板51和下管板52之间的所述壳体1上还设置有换热介质入口6和换热介质出口7。

为了使原料气能够在反应器中均匀分布，本实施例还在所述反应原料进口3与上管板51之间设置有气体分布器8，以便于将反应原料气平均分布到各个列管中；此外还在所述反应产物出口4与下管板52之间设置有捕集器9，以防止反应产物从列管中流出时把催化剂颗粒、惰性瓷球等带出反应器。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种等压氨合成反应器，包括壳体和平行设置于所述壳体内的若干列管，所述列管内装填催化剂，在所述列管与所述壳体之间填充换热介质，所述壳体上设置有与所述列管连通的反应原料进口和反应产物出口；

其特征在于：

所述反应器的高径比为5～25；

所述壳体的轴线与所述列管平行，每个所述列管与所述壳体的内径之比为0.05～0.5:1；

所述列管相对于竖直方向倾斜设置，倾斜角度为5°～19°；在所述列管的外壁上设置有翅片，所述翅片沿所述列管的轴向盘绕设置；

所述翅片与所述列管的长度之比为1.2～2:1；

还包括沿所述壳体径向设置的一对管板，所述管板的周缘与所述壳体的内壁密封连接，所述列管夹设在一对所述管板之间；在一对所述管板之间的所述壳体上还设置有换热介质入口和换热介质出口；

还包括设置于所述反应原料进口与上管板之间的气体分布器和设置于所述反应产物出口与下管板之间的捕集器。

2.根据权利要求1所述的等压氨合成反应器，其特征在于，所述列管相对于竖直方向的倾斜角度为10°～15°。

3.根据权利要求1所述的等压氨合成反应器，其特征在于，每个所述列管具有2～5个所述翅片。