CN219003009U - 一种水冷式氨合成塔 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种水冷式氨合成塔，目的是解决现有技术在合成氨的过程中，存在热能浪费的技术问题。该氨合成塔，包括：塔主体，其内部为保温区，所述塔主体内设有催化剂；分布管，设于所述塔主体内部的一侧，所述分布管沿所述塔主体的高度方向设置，且所述分布管上具有若干排气孔；集气管，设于所述塔主体内部的另一侧，所述集气管与所述分布管相对设置，所述集气管上具有若干与所述排气孔对应的集气孔；冷却管，设于所述塔主体内的中部；其中，所述冷却管、所述集气管和所述分布管的进、出端口均从所述塔主体的下方穿过，所述排气孔和所述集气孔均正对所述冷却管。该氨合成塔，具有可以回收利用热能的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种热能交换设备，具体地涉及一种水冷式氨合成塔。
背景技术
工业合成氨，是在氨合成塔内进行，氨由氮氢混合气在高温（约390℃）、以及催化剂的条件下合成。氨的合成是一个放热反应，目前工业中，合成氨所产生的热量通常是利用风冷系统将热量带走，并散失在大气中。现有技术存在能量（热能）浪费的问题。
实用新型内容
针对现有技术在合成氨的过程中，存在热能浪费的技术问题，本实用新型提供了一种水冷式氨合成塔，具有可以回收利用热能的优点。
本实用新型的技术方案是：
一种水冷式氨合成塔，包括：
塔主体，其内部为保温区，所述塔主体内设有催化剂；
分布管，设于所述塔主体内部的一侧，所述分布管沿所述塔主体的高度方向设置，且所述分布管上具有若干排气孔；
集气管，设于所述塔主体内部的另一侧，所述集气管与所述分布管相对设置，所述集气管上具有若干与所述排气孔对应的集气孔；
冷却管，设于所述塔主体内的中部；
其中，所述冷却管、所述集气管和所述分布管的进、出端口均从所述塔主体的下方穿过，所述排气孔和所述集气孔均正对所述冷却管。
可选地，所述塔主体的底部设有布气横管；
所述布气横管上竖直设置有若干所述分布管。
可选地，所有所述分布管的顶端均为敞口。
可选地，所述塔主体的底部设有集气横管；
所述集气横管上竖直设置有若干所述集气管。
可选地，所有所述集气管的顶端均也为敞口。
可选地，所述塔主体的下部设置有管板，所述分布管的底部和所述集气管的底部分别位于所述管板的上方；
所述冷却管固定设于所述管板上。
可选地，所述冷却管位于所述塔主体内的部分为伸缩式。
可选地，所述冷却管在所述塔主体内呈U形，所述分布管和所述集气管完全覆盖所述冷却管。
可选地，所述冷却管靠近所述分布管的一侧端部为输入端；
所述冷却管的另一侧为输出端。
可选地，所述塔主体内具有若干均匀分布的所述冷却管，相邻所述冷却管之间形成的通道的两端分别靠近所述分布管和所述集气管。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
在塔主体内的一侧设置分布管，向塔主体内分布经过净化后的氮氢混合气，该混合气穿过设置在塔主体内的催化剂，形成氨气，氨气从设置在塔主体的另一侧设置集气管输出。塔主体内设置的冷却管内通入水，合成氨产生的热量，在冷却管的作用下，热量被吸收，同时冷却管内产生蒸汽，该蒸汽可以提供给氨合成前对氮气和氢气升温的单元使用。
通过本技术方案，充分回收利用了氨合成过程中释放的热能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本实用新型的内部结构示意图；
图2为图1中A-A的剖面示意图。
附图标记：
1、塔主体；2、冷却管；3、分布管；4、管板；5、集气管；6、分布横管；7、集气横管。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
实施例
参见图1和图2，一种水冷式氨合成塔，包括塔主体1、分布管3、集气管5和冷却管2。具体的：
塔主体1竖直设置，塔主体1内壁设有保温层，塔主体1的内部填充有催化剂。
分布管3设置在塔主体1内部的一侧，分布管3也沿竖直方向设置。分布管3的一端位于塔主体1的内部，分布管3的另一端从塔主体1的同侧穿出。分布管3位于塔主体1内的部分上具有若干的排气孔。
集气管5设置在塔主体1内部的另一侧，并与分布管3相对设置，集气管5上设有若干与排气孔对应的集气孔。集气管5与分布管3在塔主体1内呈对称设置。
塔主体1的中部设置有冷却管2，冷却管2在塔主体1内呈倒置的U形设置，冷却管2位于分布管3与集气管5之间，且分布管3上的排气孔和集气管5上的集气孔均正对冷却管2。
上述催化剂填充在分布管3与集气管5之间，并包围冷却管2。冷却管2的两个端部均从塔主体1的底部穿出。分布管3和集气管5的端部分别从塔主体1的两侧穿出。
在塔主体1内设置分布管3和集气管5，同时在塔主体1的中部设置若干冷却管2，使塔主体1内部的结构简单化，降低生产成本。
本实施例的工作原理是，在塔主体1内的一侧设置分布管3，向塔主体1内分布经过净化且加热的氮氢混合气，该混合气穿过设置在塔主体1内的催化剂，形成氨气，氨气从设置在塔主体1的另一侧设置集气管5输出。塔主体1内设置的冷却管2内通入水，合成氨产生的热量，在冷却管2的作用下，热量被吸收，同时冷却管2内产生蒸汽，该蒸汽可以提供给氨合成前对氮气和氢气升温的单元使用。
通过本技术方案，增加冷却管2的数量，以及增加分布管3和集气管5的数量，等同于增大了热交换的接触面积，实现热交换效率的提高，充分回收利用了氨合成过程中释放的热能，可提高转化率20%以上，热量损失少。
在其中一个具体的实施例中：
塔主体1的底部设置有均为弧形的分布横管6和集气横管7，其中，分布横管6和集气横管7分别设于塔主体1的两侧。
分布横管6和集气横管7均横置在塔主体1内。
分布横管6上竖直设置至少三个与其连通的分布管3，所有分布管3上均设置有若干的排气孔。
与之对应的，集气横管7和集气管5的安装方式与分布横管6和布气管的安装方式相同，且集气管5的数量与布气管的数量相同。
另外，在分布横管6呈外凸状的中连接有一根用于供气的管道，在集气横管7呈外凸状的中连接有一根用于排气的管道。
在本实施例中，通过设置多个布气管和多个集气管5可以快速的将氮氢混合气分布在塔主体1内，一方面是可以更好的与催化剂接触，加快合成氨的速度。另一方面是加速热量向冷却管2上的传导。
在另一个具体的实施例中：
所有分布管3与所有集气管5的顶端均为敞口状。在塔主体1的底部设置有一张管板4，冷却管2呈U形，两端均固定设置在管板4上。且管板4上设置有若干根冷却管2，相邻两根冷却管2之间的间距宽度等，且相邻两根冷却管2之间形成一个通道，该通道的两端分别正对分布管3和集气管5。
另外，分布管3和集气管5的高度高于冷却管2拱起的高度。且冷却管2拱起的中部为伸缩式，伸缩式的冷却管2，可以减少管件应力的集中。
冷却管2的一端位于分布管3的下方，且此端为分布管3的输入端，另一端位于集气管5的下方，此端为其输出端。
在本实施例中，将冷却管2拱起的中部设为收缩式，可以调整冷却时间和冷却程度。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种水冷式氨合成塔，其特征在于，包括：
塔主体，其内部为保温区，所述塔主体内设有催化剂；
分布管，设于所述塔主体内部的一侧，所述分布管沿所述塔主体的高度方向设置，且所述分布管上具有若干排气孔；
集气管，设于所述塔主体内部的另一侧，所述集气管与所述分布管相对设置，所述集气管上具有若干与所述排气孔对应的集气孔；
冷却管，设于所述塔主体内的中部；
其中，所述冷却管、所述集气管和所述分布管的进、出端口均从所述塔主体的下方穿过，所述排气孔和所述集气孔均正对所述冷却管。
2.根据权利要求1所述的水冷式氨合成塔，其特征在于，
所述塔主体的底部设有布气横管；
所述布气横管上竖直设置有若干所述分布管。
3.根据权利要求2所述的水冷式氨合成塔，其特征在于，
所有所述分布管的顶端均为敞口。
4.根据权利要求1所述的水冷式氨合成塔，其特征在于，
所述塔主体的底部设有集气横管；
所述集气横管上竖直设置有若干所述集气管。
5.根据权利要求4所述的水冷式氨合成塔，其特征在于，
所有所述集气管的顶端均也为敞口。
6.根据权利要求1所述的水冷式氨合成塔，其特征在于，
所述塔主体的下部设置有管板，所述分布管的底部和所述集气管的底部分别位于所述管板的上方；
所述冷却管固定设于所述管板上。
7.根据权利要求6所述的水冷式氨合成塔，其特征在于，
所述冷却管位于所述塔主体内的部分为伸缩式。
8.根据权利要求1所述的水冷式氨合成塔，其特征在于，
所述冷却管在所述塔主体内呈U形，所述分布管和所述集气管完全覆盖所述冷却管。
9.根据权利要求1所述的水冷式氨合成塔，其特征在于，
所述冷却管靠近所述分布管的一侧端部为输入端；
所述冷却管的另一侧为输出端。
10.根据权利要求1所述的水冷式氨合成塔，其特征在于，
所述塔主体内具有若干均匀分布的所述冷却管，相邻所述冷却管之间形成的通道的两端分别靠近所述分布管和所述集气管。
Priority Applications (1)
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| CN202223555586.7U CN219003009U (zh) | 2022-12-30 | 2022-12-30 | 一种水冷式氨合成塔 |
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Publications (1)
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| CN219003009U true CN219003009U (zh) | 2023-05-12 |
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Family Applications (1)
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| CN202223555586.7U Active CN219003009U (zh) | 2022-12-30 | 2022-12-30 | 一种水冷式氨合成塔 |
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2022
- 2022-12-30 CN CN202223555586.7U patent/CN219003009U/zh active Active
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