低压合成氨设备制造技术

本实用新型专利技术涉及技术领域，具体涉及一种低压合成氨设备。该设备包括：合成氨反应器；用于压缩反应气体和/或循环气体的气体压缩装置；分别与合成氨反应器与所述气体压缩装置连接的用于对气体进行热交换的热交换器；以及与热交换器连接的氨冷却分离装置。本实用新型专利技术的低压合成氨设备中氨合成反应器分为多个反应区，反应气体从上一个反应区的出口进入下一个反应区入口之前进行热交换降温处理，增加合成氨的效率；本实用新型专利技术的设备易于制造、施工简单、操作容易、装置布置紧凑，减少占地面积；本实用新型专利技术的设备设计合理，能够减少管道的数量，降低成本。

Low pressure ammonia synthesis equipment

The utility model relates to the technical field, in particular to a low pressure ammonia synthesis equipment. The equipment includes: ammonia synthesis reactor; reaction gas for gas compression and / or recycle gas compression device; are respectively connected with the ammonia synthesis reactor and the gas compression device for heat exchanger heat exchange of gas; and is connected with the heat exchanger cooling ammonia separation device. A plurality of reaction zone for ammonia synthesis reactor of the utility model of the low-pressure ammonia synthesis equipment, before the reaction gas from a reaction zone exit into the entrance area of the next reaction heat exchange cooling treatment, increase the efficiency of ammonia synthesis; the equipment of the utility model has the advantages of simple construction, easy manufacture, easy operation, the arrangement is compact, reduce the occupied area; the design of the equipment of the utility model is reasonable, can reduce the number of pipeline, reduce costs.

【技术实现步骤摘要】
低压合成氨设备
本技术涉及
，具体涉及一种低压合成氨设备。
技术介绍
氨合成是一项高能耗的化工生产装置，据不完全统计，不包括在建装置，全国有650多座传统氨合成工厂，传统氨合成装置运行压力为12.0MPag～32.0MPag，传统铁基催化剂的活性温度一般在400℃以上，受限于设备材质、结构设计等因素，氨合成反应器的出口温度一般控制在450℃以内，上游净化后的H2/N2=3，在铁催化剂上生成氨，其主要化学反应如下：H2+N2===NH3-46.11kJ/mol。氨合成反应是放热反应，降低反应区温度有利氨合成反应向右推进，通常采用催化剂床层分成几个反应区，采用在区间设置换热器的方案移走反应热量。但催化剂的起活温度一般在350℃以上，完全激发催化剂活性得400℃以上，另外随着反应进行，氨浓度增加，反应速度变慢。第一反应区因为进气氨浓度较低具有较大的温升空间，因此设置第一反应区入口温度为350℃左右，其他各反应区入口气体温度控制在390～400℃为宜。鉴于此，克服以上现有技术中的缺陷，提供一种新的低压合成氨设备成为本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种低压合成氨设备。本技术的目的可通过以下的技术措施来实现：一种低压合成氨设备，与现有技术相比，其不同之处在于，该设备包括：具有入口和出口的合成氨反应器，其在入口和出口之间包括在纵向方向上依次间隔设置的多个反应区，每个反应区分别具有反应区入口和反应区出口，反应气体从上一个反应区的出口进入下一个反应区入口之前进行热交换降温处理，其中，位于顶端的第一个反应区填充有铁基催化剂，其它反应区填充有钌基催化剂；用于压缩反应气体和/或循环气体的气体压缩装置；分别与所述合成氨反应器与所述气体压缩装置连接的用于对气体进行热交换的热交换器；以及与所述热交换器连接的氨冷却分离装置。优选地，所述合成氨反应器的出口和所述热交换器之间还设有余热回收装置。优选地，所述合成氨反应器在入口和出口之间依次包括间隔设置的第一反应区、第二反应区、第三反应区和第四反应区，合成氨反应器还包括一从第一反应区顶部到第三反应区出口贯穿设置的中心管，第四反应区至反应器出口的中心集气管。优选地，所述热交换器通过管道装置与所述合成氨反应器连接，所述管道装置包括设于热交换器和合成氨反应器底部之间的第一管道、设于热交换器和第二反应区入口之间的第二管道、设于热交换器和第二反应区出口之间的第三管道、和设于热交换器和第三反应区出口之间的第四管道。优选地，所述氨冷却分离装置包括：与热交换器连接的水冷器；与水冷器和气体压缩装置均连接的冷交换器；与冷交换器连接的第一氨冷凝器；与第一氨冷凝器连接的第二氨冷凝器；与第二氨冷凝器和冷交换器均连接的第一氨分离器；与第一氨分离器和气体压缩装置均连接的第二氨分离器；以及与第一氨冷凝器和第二氨分离器均连接的产品氨换热器。优选地，所述热交换器和所述余热回收装置的出口之间设有第五管道。本技术的低压合成氨设备中氨合成反应器分为多个反应区，反应气体从上一个反应区的出口进入下一个反应区入口之前进行热交换降温处理，增加合成氨的效率；本技术的设备易于制造、施工简单、操作容易、装置布置紧凑，减少占地面积；本技术的设备设计合理，能够减少管道的数量，降低成本。附图说明图1是本技术一个优选实施例的低压合成氨设备的结构示意图。图2是本技术一个优选实施例的低压合成氨设备中合成氨反应器结构示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。在下文中，将参考附图来更好地理解本技术的许多方面。附图中的部件未必按照比例绘制。替代地，重点在于清楚地说明本技术的部件。此外，在附图中的若干视图中，相同的附图标记指示相对应零件。如本文所用的词语“示例性”或“说明性”表示用作示例、例子或说明。在本文中描述为“示例性”或“说明性”的任何实施方式未必理解为相对于其它实施方式是优选的或有利的。下文所描述的所有实施方式是示例性实施方式，提供这些示例性实施方式是为了使得本领域技术人员做出和使用本公开的实施例并且预期并不限制本公开的范围，本公开的范围由权利要求限定。在其它实施方式中，详细地描述了熟知的特征和方法以便不混淆本技术。出于本文描述的目的，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”和其衍生词将与如图1定向的技术有关。而且，并无意图受到前文的
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技术介绍
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技术实现思路
或下文的详细描述中给出的任何明示或暗示的理论限制。还应了解在附图中示出和在下文的说明书中描述的具体装置和过程是在所附权利要求中限定的技术构思的简单示例性实施例。因此，与本文所公开的实施例相关的具体尺寸和其他物理特征不应被理解为限制性的，除非权利要求书另作明确地陈述。图1示出了一种低压合成氨设备，包括：合成氨反应器10、气体压缩装置20、热交换器30、余热回收装置40和氨冷却分离装置50。其中，合成氨反应器10具有入口和出口。气体压缩装置20用于压缩反应气体和/或循环气体。热交换器30分别与合成氨反应器10与气体压缩装置20连接，用于对气体进行热交换。氨冷却分离装置50与所述热交换器30连接。余热回收装置40设于合成氨反应器10的出口和热交换器30之间。该低压合成氨设备还包括一个与合成氨反应器10入口连通的开工加热炉60。合成氨反应器10在其在入口和出口之间包括在纵向方向上依次间隔设置的多个反应区，每个反应区分别具有反应区入口和反应区出口，反应气体从上一个反应区的出口进入下一个反应区入口之前进行热交换降温处理。具体地，在一个优选实施方式中，合成氨反应器10在入口和出口之间依次包括间隔设置的第一反应区101、第二反应区102、第三反应区103和第四反应区104，合成氨反应器10还包括一个从第一反应区101顶部到第三反应区103出口贯穿设置的中心管108。第一反应区101具有入口101a和出口101b，第二反应区102具有入口102a和出口102b，第三反应区103具有入口103a和出口103b，第四反应区104具有入口104a和出口104b，其中，第一反应区101填充有铁基催化剂，第二反应区102、第三反应区103和第四反应区104均填充有钌基催化剂。热交换器30通过管道装置与所述合成氨反应器10连接，所述管道装置包括设于热交换器30和合成氨反应器10底部的、与第一反应区101入口101a处连通的第一管道701、设于热交换器20和第一反应区101入口101a之间进行温度调节的第二管道702、设于热交换器30和第二反应区102出口102b之间进行温度调节的第三管道703、和设于热交换器30和第三反应区103出口103b之间进行温度调节的第四管道704。具体地，整个合成氨反应器10在结构上分内件和外筒，其中反应所用的催化剂和反应器内置的换热器均设于内件上，与外筒分开，第一管道701是主进气管道，从第一管道701进气后，气体沿着外筒内壁进入反应器10上部，后沿上部的中心管108从上至下一直进入反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低压合成氨设备，其特征在于，该设备包括：具有入口和出口的合成氨反应器，其在入口和出口之间包括在纵向方向上依次间隔设置的多个反应区，每个反应区分别具有反应区入口和反应区出口，反应气体从上一个反应区的出口进入下一个反应区入口之前进行热交换降温处理，其中，位于顶端的第一个反应区填充有铁基催化剂，其它反应区填充有钌基催化剂；用于压缩反应气体和/或循环气体的气体压缩装置；分别与所述合成氨反应器与所述气体压缩装置连接的用于对气体进行热交换的热交换器；以及与所述热交换器连接的氨冷却分离装置。

【技术特征摘要】
1.一种低压合成氨设备，其特征在于，该设备包括：具有入口和出口的合成氨反应器，其在入口和出口之间包括在纵向方向上依次间隔设置的多个反应区，每个反应区分别具有反应区入口和反应区出口，反应气体从上一个反应区的出口进入下一个反应区入口之前进行热交换降温处理，其中，位于顶端的第一个反应区填充有铁基催化剂，其它反应区填充有钌基催化剂；用于压缩反应气体和/或循环气体的气体压缩装置；分别与所述合成氨反应器与所述气体压缩装置连接的用于对气体进行热交换的热交换器；以及与所述热交换器连接的氨冷却分离装置。2.根据权利要求1所述的低压合成氨设备，其特征在于，所述合成氨反应器的出口和所述热交换器之间还设有余热回收装置。3.根据权利要求1所述的低压合成氨设备，其特征在于，所述合成氨反应器在入口和出口之间依次包括间隔设置的第一反应区、第二反应区、第三反应区和第四反应区，合成氨反应器还包括一从第一反应区顶部...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁石磊，严应群，周春平，
申请(专利权)人：武汉金中石化工程有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42