节能型氨合成塔内件制造技术

节能型氨合成塔内件，它由筒体，顶板，三段中心管，进气管口、出气口，触媒层，换热器弯曲冷管束，集气封头等部分构成，第二层触媒层中环形冷管和弯曲冷管束与第一路进气管，中心管连通，三，四层间换热器与第二路进气管和中心管连通，第三路进气口与底部换热器连通，预热后原料气分三路进入，从第一层触媒逐层进行合成反应，本内件结构合理，体积利用系数高，冷管效应小，与现有技术相比，出塔气的氨浓度提高３－７个百分点，温度高７－１２０℃，氨产量提高１２－１５％，节能１０％以上。（*该技术在2000年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本技术属于一种氨合成塔中使用的内件。现有的氨合成塔内件以四层冷激式和并流分气式为理想。但他们都存在各自的缺点和不足。四层冷激式内件有三个冷激气分布装置，温度容易控制，但由于它是把原料冷气直接引入触媒层与己反应的气体相混，不仅降低了最终出塔气体的氨浓度和温度，（仅分别为15％和280℃左右），其触媒的使用寿命也会缩短。并流分气式内件，如像“并流分气式内件”（见1989年11月22日〈技术专利公报〉第五卷第47号，申请号89212109.2），实际上是把单管并流式内件的冷管层缩短成二绝热一冷却的三层触媒结构，原料冷气从塔顶进入内件与外筒间的环隙，自上而下流到底部，出塔后进入预热器再分成二路进入内件，一路直接进冷管层的冷管加热，随即进入第一层触媒；另一路经底部换热器加热后进中心管到第二层触媒。虽然这种结构的内件原料气不直接进入触媒层，而是从第一层起逐层流过，因而反应后的出塔气体的氨浓度和温度较之为高，可分别达到17％和330℃左右，但由于这种内件只有三层触媒，因此其操作温度曲线与最佳温度曲线的接近程度较之前面提到的四层冷激式内件要差。还由于冷管层的布局和形状的设计不尽合理等，使本身固有的冷管效应更加明显，虽然后面利用底部绝热层触媒进行补偿，但效果仍差，在底部换热器的花板上方一段距离处有一块支承触媒的板，其间无触媒，使得触媒装填量减少，又无端影响效率的提高。本技术的目的在于提供一种冷管效应尽可能小，并有足够的补偿措施，无冷激，并可充分利用反应热的节能型的氨合成塔内件。本技术的目的是这样来实现的：这种内件它有内件筒体，三段中心管，四层触媒层，换热器，进气管，进气口的填料，这些与现有技术基本相同，只是具体的组合及形状不同，筒体内有四层触媒层（从上到下），在第二层触媒层中有一平置的环形冷管，-->其上部与第一路进气管相通，下部通过弯曲冷管与中心管中段建通；第二路进气管接三，四层间换热器，经导气管与中心连通；第三路进气口与底部换热器连通；底部换热器上花板，三，四层间换热的上，下花板有中心管中段通过并与之焊接密封，周边与筒体内壁焊接密封；中心管下段通过集气封头并焊接密封，集气封头又与底部换热器的换热管焊接连通；第一，二路进气管通过顶板，顶板与筒体焊接密封，它上面焊有中心管上段。这种氨合成塔内件的上，下段中心管进气，各路出气的调控装置，方式等与现有技术基本相同，这里不再瞥述。本技术由于采用弯曲冷管束，因而可增大气体在触媒层中的返混，最大限度地消除冷管效应，还有利于增大传热系数，减少传热面积，节约冷管，增大触媒装填量；采用层间换热的多层触媒结构，因而可以独立控制各层触媒温度，下两层升温还原易彻底，不仅出塔气体的氨含量和温度高，生产速度快，循环量小，而且触媒的使用寿命也长，气体余热好利用，因此有增产节能的显著效果。下面结合附图及φ600（mm）塔内件的实例对本技术作进一步的描述。附图1是本技术结构示意图。附图2是A－A断面图。附图3是对应于弯曲冷管束部分的局部左视图（局部剖视）。附图4是B－B断面图。附图5是C－C断面图。图1中所示的筒体（2）外表有一层用保温超细玻璃棉制作的隔热层（3），然后再套或包上一个套筒（4），这只是一个方案，本技术不只限于此，有时为节约材料，简化工序，在筒体（2）的内表直接衬以隔热层也是可行的。顶板（26）上焊有中心管上段（28），此板是在筒体内的一切部件和触媒均安装充填完毕后套进第一，二路进气管（23），（29）焊接密封的，其内表面以及填料盒（27）内部设有隔热材料。环形冷管（22）一般选用直径比弯曲冷管大5－12倍的钢管制作，此例中弯曲冷管束（21）选用φ18×2（mm）的细钢管。弯曲冷管束（21）最好分二层布置，均匀地分布在环形冷管上（附图1中只画出二根，实际情况-->参见图2－3，弯曲的形状以半圆弧反向相接的形式为佳，这有利于气体返混和传热，弯曲的半径大小，由内件半径大小确定，其比值约为：1：4－8弯曲道数关系到弯曲冷管束的高度，也就是第二层触媒层（19）的高度L2，两者要一致，通常L2是第一层触媒层（24）高度L1的2－3倍，第三，四层触媒层（18）和（13）是保证反应速度，消除冷管效应及出气的氨浓度和温度的关键，其高度L3和L5要在可能条件下尽量地大，并且把L5与L3两者的比值控制在1－1.4之间。此例中L3，L5分别为1800和2607（mm）。三四层间换热器（15）和底部换热器（11）是充分利用反应热，调控内件内反应温度的部件，要求换热面积大，换热速度快，同时还要起支承筒体内触媒和其它部件重量的作用。它们的换热管（1502），（1101）多采用φ6－10×1.5－20（mm）的细钢管制作，沿中心管均角布置1－3层，其高度视具体情况而定，此例中L4和L6分别为330和580mm。为了延长了换热时间，提高了换热效率，在上下花板（16）与（14），（12）与集气封头（1）间设有一些圆缺或环圆相间的档板（1503）；和（1102），档板与换热管，中心管焊接，花板与筒体壁焊接。为便于装卸触媒，三，四层间换热器上设置有三个与换热管（1502）平行的φ50（mm）装卸孔（1501）。导气管（17）用与第二路进气管（23）相同大小的钢管制作。与中心管中段（20）连通，为了避免换热管堵塞，在两个换热器上花板上各铺一张筛网，在第一层触媒装好后接着也盖上一张筛网（25），以防中心管上段和中段的气流搅动触媒。集气封头（1）以及底座（5），冷气进气孔（6），密封填料（7），中心管下段（8），第三路进气口（10），反应后气体出口（9）的结构构造与前面提到的“并流式分气型氨合成塔内件”基本相同。本例的技术参数如下：触媒装填量：1.75M3；体积利用系数62.1％；冷管面积／触媒装填量为：7.01M2／M3；换热器总面积／装填量为：14.66M2／M3；二层冷管换热面积为12.67M3；三，四层间换热器换热面积为7.96M2；底部换热器换热面积为17.7M2。本技术提供的这种内件工作时25℃左右的原料冷气的一部分进入内件与外筒间的环隙进行预热，流经底部冷气进气孔（6）后出塔，再进预热器。预热后的原料气（氢氮混合气），约为180℃，分三路进入内件，一路经第一路进气管（29）引入环形冷管（22）及-->弯曲冷管束（21），再从中心管中段进入第一层触媒反应；一路经第二路进气管（23）引入三，四层间换热器（15），换热后温度升至约365℃经导气管（17），中心管中段进入第一层触媒反应；最后一路从第三路进气口（10）引入，经过底部换热器换热后温度升至约375℃，沿中心管中段上升到第一层触媒反应。三路原料气在得到不同程度的加热后汇集到第一层触媒反应，此时温度升至约470℃，然后在压力作用下流过第二，第三层触媒，温度分别为425℃和465℃左右，经过层间换热器的换热管后温度降至约420℃，进入第四层触媒进行最后阶段的合成反应，在这里第二层触媒中产生的冷管效应得到足够的补偿，温度又升至440℃左右。反应完毕后经底部换热器的换热管降温至约400℃进入集气封头内，最后从反应后出口（10）出塔。中心管上段和下段是在发生异常情况时进行辅助调节的，都与外部原料气阀相连，它们以及另外进出反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种节能型氨合成塔内件，它有筒体，顶板，三段中心管，四层触媒层，换热器进气管，进气口，出气口，集气封头，其特征在于所述的筒体内的；在第二层触媒中有一平置的环形冷管，其上部与第一路进气管连通，下部通过弯曲冷管束与中心管中段直接连通；第二路进气管接三，四层间换热器，经导气管与中心管中段连通；第三路进气口与底部换热器连通，底部换热器的上花板，三，四层间换热器的上，下花板的中心有中心管中段通过并焊接密封，周边与筒体内壁焊接；中心管下段通过集气封头并焊接，集气封头又与底部换热器的换热管焊接连通，顶板与筒体焊接密封，它上面焊有中心管上段，第一，二路进气管通过顶板。

【技术特征摘要】
1、一种节能型氨合成塔内件，它有筒体，顶板，三段中心管，四层触媒层，换热器进气管，进气口，出气口，集气封头，其特征在于所述的筒体内的；在第二层触媒中有一平置的环形冷管，其上部与第一路进气管连通，下部通过弯曲冷管束与中心管中段直接连通；第二路进气管接三，四层间换热器，经导气管与中心管中段连通；第三路进气口与底部换热器连通，底部换热器的上花板，三，四层间换热器的上，下花板的中心有中心管中段通过并焊接密封，周边与筒体内壁焊接；中心管下段通过集气封头并焊接，集气封头又与底部换热器的换热管焊接连通...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建平，
申请(专利权)人：徐建平，
类型：实用新型
国别省市：53[中国|云南]