CN87108165A - 氨合成塔等的控制装置 - Google Patents

Abstract

氨合成塔等的控制装置，具有一个工艺气的入口和出口，至少一个催化剂床和换热器以及另一条气体供应线，本发明提出的解决方案使得控制气，冷却气和部分工艺气在不同温度下进入气流。为了控制温度，控制气进入线中心管14穿过整个换热器(4或5或6)的长度，中心管装有可调节的出口18，以使至少部分控制气的混合气在工艺气流通过催化剂床4之前进入工艺气流。

Description

本发明涉及一种用于控制氨合成塔等的装置，所述氨合成塔具有一个工艺气的进口和一个工艺气的出口，至少一个换热器和至少一个催化剂床，还具有另外一个气体进口和一个中心管，还具有一个通往热交换器或分别通往催化剂床的工艺气供应管线。换热器安置在相对于中心管处于动态平衡的位置上，第一个催化剂床则也以动态平衡的位置安置在换热器的周围。

据已知的技术，进行放热的催化气体反应以合成氨或甲醇的装置在设计时都考虑到，为达到控制的目的，通过一个分立的气体供应线使冷的进料气体通入压力容器，并在安置在第一个催化剂床的换热器通道内与工艺气流混合。合成塔具有两个带有热交换器的催化剂床时，热交换器在催化剂床内与其同轴安置。这是已知的实施方案，见申请人的第3343114号专利。

按照DE-PS2710247，有一公知的方法，就是工艺气流是由两部分气流组成的，其中至少一个气流是可以根据温度和/或数量进行调节的，以便获得理想的工艺状态。在各种情况下，气流的合并都是在进入第一个催化剂床之前完成的。

已知的控制设备都不能利用旁路控制器件使控制气全部绕开第一催化剂床和换热器以使控制气体与已经通过了换热器和催化剂床的气体流混合。

本发明的目的是提供一种解决方案，使得控制气、冷却气或某些工艺气在不同的温度和/或多种状况下，在反应器的任何部位分别进入气体流。采用的方案的设计应使得混合物料或旁路线能全部关闭或部分开放或全部开放。

使用如上所述的装置可以实现本发明的目的，即为达到控制温度的目的，作为控制气的进气管的中心管在整个换热器的长度上延伸，且在中心管的下端装有可调节的开孔，以便使得至少部分控制气混合气体在工艺气流通过催化剂床之前进入工艺气流和/或使控制气混合气体在工艺气通过催化剂床和换热器之后进入工艺气流。

采用这种解决方案，可调节的中心管能使得进入的控制气体在极点以直角通过换热器进入已经通过了第一个催化剂床的工艺气流，接着进入换热器，也就是使控制气通入准备进入下一个催化剂床的工艺气流。

本发明的一个实施方案是以这样的形式设计的：使工艺气通过换热器的导向管束以一定间距包围着可调节的中心管。这样设计的优点在于换热器和中心旁路管的设计可以相对简化。一般来说，特殊的弯头或类似的管件就可以不用了。

本发明一个特别有利的实施方案提供了以相互依赖的关系同步调节中心管的分配孔群，这种控制不仅用于获得控制位置，例如，控制管一个出口完全关闭而另一个完全开放或者相反，而且可以用于任何中间位置的同步调节，也就是使不同量的控制气与现存工艺气流混合。

为了控制流量，在中心管的下端设有用带有轴向开口的活塞进行调节的开孔。可调节的开孔通入循环气体的流动通道。这种形式的控制特别容易实现，虽然本发明并不仅限于这种形式的变型。通过推动具有轴向开孔的活塞，可以部分开放或关闭中心管下部的侧面开孔。如对活塞进行适当的设计，旋转活塞也能达到同样的效果。

本发明上述的实施方案使得控制器件的一部分设计成一汽缸状，这样适当的管底口边的设计应该是由一个连接在气缸上的密封元件来密封的，本发明中正是以这种构想设计的。特别是在具有若干个催化剂床，并有换热器同心地安置在其内部的情况下，本发明提供中心管和/或可调整出口的调节器贯穿至少再一个换热器。这里，上面提到的事实再次被证明，也就是本发明的特别优点在于可以简化对控制气流的控制。由于控制气流在任何需要的地方随时都可以被采用，因此任何状况都能得到精确控制。

本发明的一个更具特点的实施方案是在冷却壳体用的冷工艺气从下部经第三个催化剂床由中心流入，进入第二个换热器的通道的情况下，设置了一个控制元件。该控制元件使至少部分较冷的壳体气的混合气在工艺气进入第三个催化剂床之前与工艺气混合。这样，较冷的壳体气就不仅是以传统的方式通过第二个和第一个换热器被加热。同时使得将部分控制气用于第三个催化剂床成为可能。或者相反，采用这些设计，当然也能使大量壳体气被引入上部第一个和第二个催化剂床。

最后，如果使用第二个中心管穿过第一个中心管并使之通向下面的换热器用以在工艺气流到达第三个催化剂床前使控制气与之混合，会更为有利。

这里必须指出：同心管束的分级布置可使几路控制气流被同时引入，这种布置并不仅限于二元的实例中。根据级数可采用几种这种类型的同心管束。

下面，本发明将辅以附图加以详述：

图1    是按照本发明的一个具有两个催化剂床和一个控制元件装置的剖视图。

图2    是一个不同的实施方案的剖视图，它有三个催化剂床。

图3    是根据图2所示形式又一改型的实施方案。

图4    是本发明的另一实施方案。

图5    是根据图4所述的控制装置又一改型的实施方案。

装置1主要包括一个压力容器2，在图1所述的方案中，具有两个催化剂床;在图2～4所示的方案中，具有三个催化剂床;催化剂床同轴围绕中心管安置。上部第一个催化剂床的编号是4，第二个编号为5，下部最后一个（在图2～4方案中）编为6。

第一个换热器7安置在第一个催化剂床4内，在图2～4的实例中，第二个换热器8安置在第二个催化床5内，换热器7和8考虑到它们的功能在图2～4所述方案的情况下是以串联的形式连接的。包括换热器的催化剂外部被壳体9包围，壳体9的大小刚好使容器的内壁和壳壁之间形成一连续的环形空间10。

在图1的方案中，冷却气体经顶部的气口11进入装置1，通过环形空间10并与循环气一起通过气口12排出。循环气上部的气口编号为13。在换热器7的内部同轴安装中心管14，并通过吸入口15向管内输入气体以达控制的目的。

中心管与工艺气的分配室16相通，工艺从第一个催化床4内侧和换热器7外侧通过进入分配室。

本发明还提供另外一个安置在第一个换热器7下面的分配室17，该室与分配室16气密隔开。通过换热器7的导管束30，工艺气流入分配室16以便从那导入催化床5。在这个区域，中心管开有孔群18，通过这些开孔，至少一部分通过控制管14的控制气进入分配室17。利用控制杆19可以调节控制气并根据百分比将部分气流分配给分配室16和17。控制杆19上有一具有轴向开孔的停止活塞20，活塞位于孔群18的区域内。控制杆下部空端还装有止塞21。

操作方式如下：

如果控制杆19向双箭头22所述方向升起，则止塞21关闭中心管14的下部开口，同时中心管上的孔群18全部开放。这时控制气体全部通过孔群18流入空间17，也就控制气体在工艺气流通过催化剂床4之前就与其混合。

如果控制杆19朝下移动，止塞21则开放下部开口而孔群18被关闭。这孔群是在下死点的位置被完全关闭，同时中心管14的下开口被全部打开通向空间16。这样全部的控制气体都被送入空间，作为一个旁路与已通过第一个催化床内侧和换热器7外侧的工艺气流混合。

在下面的实施方案中，与图1所示功能相同的部件采用和图1中相同的数字表示，并加以字母辅标。

图2    所述的实施方案具有相同的基本布局，所不同的是工艺气以一部分气流通过管口13a，从上部中央通入，另一部分通过管口11a通入容器，并通过升管23从下部进入第三个催化剂床6的中央，以便气体先流入第二个换热器8然后流入混合室17a。在这里控制气以图1所述的方式被分配。

图3    中所述的方案也是类似的。但在此例中循环气分三部分被通入容器;一部分是通过上部的进气口13b，一部分通过的进气口11b从上通入作为壳体气，还有一部分作为下部壳体气从进气口25通入。在本方案中，从上部和下部进入容器的壳体气由第二换热器8b下面的径向集管25收集在连接通道26中，并从通道26向上流动。在本方案中，控制气的混合还是以相同的方式。

图4    是控制装置的一个修改方案，其中控制杆19c贯穿第一换热器7c和第二个换热器8c的整个长度，调节通过下部中央供应线23c通入第二个换热器8c的通道26c的壳体气的供应量。这里有一个中空的桶型密封元件，其参考编号为27。如果将它升起，那么至少一部分气流会从横向泄出并与工艺气混合后通入下部的第三个催化剂床6c。如果控制杆向下动作，那么桶型密封27就只能让壳体气向上通过，而不会有混合的过程。

最后图5所示的是通入几种控制气流的方式。在该图中只是图示控制器的原理。编号为14d的中心管内部包含有另一中心管28，中心管28的端口处于第二个换热器8d的通道26d的范围内。这里有径向分配管束29，它们使得控制气与从第二个换热器8d过来的气流混合，以便通入第三个催化剂6d。

上述本发明的实施方案当然在不影响基本设计思想下可进行多方面的改动。对于每个通路的流动调节系列可设计系统可设计成活塞/气缸型器件等，例如在图5所示例中与中心管束28和14d连用的系统。

Claims (8)

1、控制氨合成塔等的装置，所述合成塔具有一个工艺气的进口和出口，至少一个催化剂床和一个换热器，还具有另外一个气体供应线和中心管，还具有一个通往换热器或分别通往催化剂床的工艺气供应管线，换热器安置在相对于中心管处于动态平衡的位置上，催化剂床则也以动态平衡的位置安置在换热器的周围，其特征在于，用于控制温度的目的，作为控制气进线的中心管14穿过整个换热器(分别是4或5或6)的长度，在中心管的下部置有可调节的开孔18，以便让至少部分控制气的混合气在工艺气流通过催化床4之前进入工艺气流和/或在工艺气流通过催化床(4)和换热器7之后进入工艺气流。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，工艺气体通过换热器7的导向管以一定间距围绕中心管（14或28）。

3、根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，中心管14的分布出口的设计是相互同步调整式。

4、根据上述任一种权利要求所述的装置，其特征在于，为了控制流量，在中心管（14）的下端装有可开合的孔群，通过具有轴向开口的活塞（20）加以控制，开口通向循环气体流动通道（16或分别17）。

5、根据权利要求4所述的装置，其特征在于中央管下端口装有与活塞（20）相连的密封件（21）以便能全部密封下端口。

6、根据上述任一权利要求所述的装置，其特征在于，当装置具有多于两个的带换热器（7、8）的催化剂床（4～6）时，中心管（28）和/或用于调整出口的调节杆19c要贯穿至少再一个换热器（8）。

7、根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在冷却容器壁（2）用的冷工艺气从升管（23）由底部中央通入，通过第三个催化床（6）进入第二个换热器（8）的通道（26）的情况下，装有控制器件（27）以便允许至少部分较冷的壳体气在工艺气进入第三个催化床（6c）之前进入工艺气。

8、根据上述任一权利要求所述的装置，其特征在于，第二中心管（28）在第一中心管（14d）内延伸并向下通向下面的换热器（8）以便让控制气在工艺气流到达第三个催化床之前进入工艺气。

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