氨合成塔制造技术

本发明专利技术是一种氨合成塔（甲醇塔亦可用）．其特点是：该合成塔催化剂筐体是一种可拆式的多段间接换热集装筐型，筐内各零部件在塔外组装并在塔外充装或倾卸催化剂，可方便地集装、拆修和一次性整体吊装入塔．筐体主要由圆筒钢体、中间换热器、内外密封套三部件组成．集装筐可达五段，床层温度逼近最佳温度操作线．产量可比通用的冷激式和连续换热式增加９．８～３０％．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术用于合成氨工业的氨合成塔，甲醇生产装置的甲醇合成塔亦可套用。氨合成塔是合成氨工业系统工程的关键控制，生产工况的温度为500℃左右，压力为300大气压以上，塔内空间甚为可贵，是节能高产、内件结构探研不息的重大课题，其反应式如下：现有技术的内件型式名目繁多，本专利技术就是在这些内件的基础上发展而来的。1977年湖北化工设计院主编的<氨合成塔>和1981年上海化工学院合编<无机化工反应工程>P220～264已初步阐明氨合成塔现状。在公知的技术中，理论上以多段间接换热式内件为优催化剂床层温度和氨产量接近最佳值。但这种结构并未能推广，原因是催化剂布设在换热器中间，尤其是大型氨合成塔及甲醇合成塔很难在催化床中装配冷管，在各段催化床间装置换热器也很困难，检修和充装催化剂相当麻烦。国内尚无多段间接换热式结构：国外力图使用并费力地到过三段，一般只采用二段。现在大型塔主要是多段直接换热式内件（冷激式），中小型塔主要是连续换热式内件。冷激式是氢氮原料混合气直接掺入降温，冲淡了产品氨的出口浓度，比间接换热式产量下降9.8%。连续换热式结构有多种，-->但催化床层温度分布和氨含量都较多偏离最佳值。本专利技术氨合成塔，其内件是由<多段间接换热集装筐>、十字管节和现有技术的零部件构成，其基本结构框图如图8。本专利技术的氨合成塔内件的催化剂筐体，是一种可拆式的<多段间接换热集装筐>，既实用，又符合理论上是优惠的多段间接换热型，其结构原理是，每个段都是由盛装催化剂的圆筒钢体，盘管式中间换热器和内外密封套三部件组成，利用各段间设置的连接器件，将数个这样的段集装成多段总体筐。此后，可装上现有技术的内筒，应用现有的条件，就可完成一次性整体吊装入塔和全塔的装配。此种氨合成塔，可适应现有技术的付产蒸汽式和非付产蒸汽式两种热回收塔型。<多段间接换热集装筐>可分为二种，即：多段复合集装筐，多段单一集装筐，多段复合集装筐，比多段单一集装筐阻力小，总段数以3～5段为宜整个筐体是由上部数个平段和下部一个或二个凸凹双层啮合段构成。（前面框图就是多段复合集装筐）多段单一集装筐，是筐内每个段全是平段，结构简化，阻力则稍高于前者，总段数仍以3～5段为宜。（省略框图）以下按示意图描述本专利技术的实质：图1，为本专利技术付产蒸汽氨合成塔立面剖视图。图中描述整个内件是由五段复合集装筐〔1-10〕，十字管节〔11〕和现有技术的内筒〔12〕、中心管〔13〕下部螺旋板换热器〔14〕构成（也可以是列管式换热器）。上部是三个平段，下部为二个凸凹双层啮合段。-->三个平段都是由下列部件组成：套插式催化剂平段筐〔1〕暂时性内、外密封套〔2〕〔3〕（筐体的第一个平段可以全部省略而若是使用单一集装筐，最末平段的外密封套可以省略）套插式盘管换热器〔4〕补偿连接器〔5〕进、出引气管节〔6〕〔7〕二个凸凹啮合段都是由下列部件构成：套插式凸层筐〔8〕暂时性内、外密封套〔2〕〔3〕＊（最末凹层可以省略外密封套〔3〕）套插式凹层筐〔9〕补偿连接器〔5〕＊进、出引气管节〔6〕〔7〕＊套插式盘形中间换热器〔4〕＊盖板〔10〕（＊部件〔2〕〔3〕〔4〕〔5〕〔6〕〔7〕，因各段相同，图I只在一处标出）各零部件，除补偿连接器内的填料和暂时性内、外密封套外，均为不锈钢材（1Cr18Ni9Ti或0Cr18Ni9Ti）。以下论述平段的零件制作和功能：图1中，是三个平段，相应有三个套插式催化剂平段筐〔1〕。三个套插式平段筐〔1〕，为厚度不同的板材卷制，金加工和组焊而成，是盛装催化剂的容器。图2，是图1中部件一套插式催化剂平段筐〔1〕的立面剖视和俯视图。-->图中描述三个套插式催化剂平段筐〔1〕都是由下列零件组成，多孔外筒体〔15〕多孔内筒体〔16〕套管〔17〕花板〔18〕测温导向管〔19〕多孔内、外筒体〔16〕〔15〕（各为三个），是承受压力的有孔圆筒，反应气体可由孔穿入花板〔18〕。筒的壁厚宜逐段增加（通过计算），三个多孔外筒体〔15〕外径应小于内筒〔12〕的内径32mm，多孔内筒体〔16〕其内径应大于中心管〔13〕外径22mm。套管〔17〕，是焊在花板上的，是供进、出引气管〔6〕〔7〕插下并与其构成的环隙为滞气层（即一端由填料焊件封闭）。花板〔18〕是承重的，反应后的气体经花板孔内穿出，花板上设放1～3层不锈钢丝网，以防催化剂下漏，各花板气孔可以用现有技术。但中心孔宜加工成上小下大的圆台形，小圆直径大于中心管直径2mm，大圆直径可大于中心管直径5～8mm，花板的外径可小于内筒〔12〕内径4～10mm（此尺寸与内筒制作质量，内壁打磨的光滑程度和集装各段的技术水平有关）。测温导向管〔19〕，是焊在各段花板上，测量催化剂床层温度的外套管插入其内。暂时性内、外密封套〔2〕〔3〕（图1），是一些在室温中可围成自由形状（如套筒式），而超过室温4～10倍能烧掉，残留物和挥发份又对氨催化剂无毒的材料（至少无永久中毒）。例如：用稻草为原料的，厚度0.8mm以上的黄纸板。暂时性外密封套〔3〕最大直径和暂时性内密封套〔2〕最小直径的大小，以确保合成塔内筒〔12〕和中心管〔13〕能够下落为原则（允许轻微击落），一般外密封套筒外径可小于内筒〔12〕内径6mm，内密封套筒内径可大于中心管外径1-->～2mm，外密封套筒与多孔外筒体〔15〕和内密封，与多孔内筒体〔16〕之间的环隙是充装小颗粒球形催化剂（起码应小于同一平段的催化剂颗粒。）套插式盘形中间换热器〔4〕、补偿连接器〔5〕和进、出引气管〔6〕〔7〕，在后面凸凹层啮合段里说明。凸凹双层啮合段的零件制作和功能：图1中为二个凸凹双层啮合段，实为第四、第五段。相应有二个套插式凸层筐〔8〕和二个套插式凹层筐〔9〕，它们的制作和功能，完全同前面套插式平段筐〔1〕。图3，是图1中部件-凸凹双层啮合段筐体结构的立面剖视和附视图。图3描述套插式凸层筐〔8〕（图I标号）由下列零件组成：分气盒〔20〕凸筒〔21〕分气管〔22〕多孔外筒体〔15〕＊多孔内筒体〔16〕＊套管〔17〕＊测温导向管〔19〕＊（＊部件〔15〕〔16〕〔17〕〔19〕，各段相同，该标号只在图2中标出）图3描述套插式凹层筐〔9〕（图1标号）完全与套插式催化剂平段筐〔1〕相同（图2），仅是多孔内筒体直径稍大。图1中，是二个凸凹双层啮合段，二个段的筐体结构相同，组成的零件一样，仅最末段凹层筐的多孔外筒体〔15〕，用对应的内筒节代替，不须开孔。多孔内、外筒体的壁厚也是从上到下逐增的（分别四个内外多孔筒-->体），多孔外筒体〔15〕外径也小于内筒〔12〕的内径32mm，套插式凸层的多孔内筒体〔16〕内径也大于中心管外径22mm，而套插式凹层〔9〕的多孔内筒体内径应大于凸筒〔21〕的外径22mm。套管，制作和功能同前叙的套插式催化剂平段筐的套管〔17〕。（由于零件相同，只在图2标号。）组成分气盒的花板和套插式凹层的花板，制作功能和尺寸要求都与前叙平段中的花板〔18〕完全一样（由于零件相同，只在图2标号）、分气盒〔20〕，可用钢板金加工再焊制，为节省空间，室腔尽量宜小也可酌情设置加强筋。凸筒〔21〕是用管材（大型塔可用板材卷制）通过金加工组焊在分气盒〔20〕上，此凸筒〔21〕是插入套本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氨合成塔主要由塔体和多层间接换热集装筐组成，其特征是筐体由盛装催化剂的园筒钢体（１）（８）（９），内外密封套（２）（３）和盘形中间换热器（４）三主要部件组成，用连接器（５）或（６）及十字管节（１１）等部件将各段衔接成多段集装筐。

【技术特征摘要】
1、一种氨合成塔主要由塔体和多层间接换热集装筐组成，其特征是筐体由盛装催化剂的园筒钢体(1)(8)(9)，内外密封套(2)(3)和盘形中间换热器(4)三主要部件组成，用连接器(5)或(6)及十字管节(11)等部件将各段衔接成多段集装筐。2、根据权利要求1的氨合成塔其特征在于所述的园筒钢体（1）（8）（9），是平段（1）和凸凹啮合段（8）（9）组成。3、根据权利要求1的氨合成塔其特征在于所述的内外密封套（2）（3）是用在400℃左右烧失及对氨催化剂无毒的材料，如黄纸板。4、根据权利要求1或4的氨合成塔其特征在于所述的密封套（2）（3），是：A、内密封套（2）位于多孔内筒体（16）与中心管（13）及凸筒（...

【专利技术属性】
技术研发人员：施谷安，
申请(专利权)人：施谷安，
类型：发明
国别省市：36[中国|江西]