一种氨合成反应器制造技术

本发明专利技术公开一种氨合成反应器，包括氨反应器、汽包、锅炉给水加热器和热水泵，氨反应器设置有氨反应器外筒，氨反应器外筒内设置有氨反应器内件，氨反应器内件包括由上至下依次连接设置的一级绝热催化剂床层、一级层间换热器、二级绝热催化剂床层、二级层间换热器、末级催化剂床层，末级催化剂床层内设置有水移热换热器，锅炉给水管与锅炉给水加热器连通且锅炉给水加热器通过汽包补水管与汽包连通；本发明专利技术末级催化剂床层反应热量通过埋在催化剂床层的水移热管束内部水及时移走，并副产12.0MPa饱和蒸汽，确保催化剂床层反应热不聚集不累积，催化剂床层温度始终控制在～340℃，温度远离平衡曲线，床层出口氨含量41.53％。床层出口氨含量41.53％。床层出口氨含量41.53％。

【技术实现步骤摘要】
一种氨合成反应器


[0001]本专利技术涉及化工设备
，具体涉及一种氨合成反应器。

技术介绍

[0002]目前国内外氨合成技术供应商现有的大型低压(15.0MPa)氨合成反应器均为三级绝热催化剂床层，一二级绝热床层之间及二三级绝热床层之间采取层间气气换热器移走绝热段出口热量，确保下一级绝热催化剂床层进口气体温度≤380℃，三级绝热催化剂床层出口高温合成气直接进入直连式废热锅炉，副产3.8MPa饱和蒸汽。
[0003]现有的氨合成反应器在最好运行参数的参数运行下，氨净值也仅为20.7％，而完成氨合成反应主要任务是一、二级绝热催化剂床层，而三级(末级)氨净值仅为3.53％，，催化剂装填量占总装填量的50％以上，而只完成合成氨产量的3.53/20.07＝17.59％。三级(末级)之所以合成氨产量低，主要因为三级(末级)是绝热催化剂床层，出口426℃时反应“平衡温距”为10℃，氨合成反应平衡温距太小，抑制氨的合成速率。
[0004]现有合成氨反应器采用废热锅炉与氨合成反应器三级床层出口气体直连式的方式，该结构对应绝热催化剂床层无法保证催化剂床层尤其是末级催化剂床层在等温条件下进行合成氨反应。
[0005]鉴于所述缺陷，本专利技术创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本专利技术。

技术实现思路

[0006]为解决所述技术缺陷，本专利技术采用的技术方案在于，提供一种氨合成反应器，包括氨反应器、汽包、锅炉给水加热器和热水泵，所述氨反应器设置有氨反应器外筒，所述氨反应器外筒内设置有氨反应器内件，所述氨反应器内件包括由上至下依次连接设置的一级绝热催化剂床层、一级层间换热器、二级绝热催化剂床层、二级层间换热器、末级催化剂床层，所述末级催化剂床层内设置有水移热换热器，锅炉给水管与所述锅炉给水加热器连通且所述锅炉给水加热器通过汽包补水管与所述汽包连通，所述汽包通过汽包下降管与所述热水泵连通，所述热水泵通过换热器进水管与所述水移热换热器连通，所述水移热换热器通过换热器出水管与所述汽包连通。
[0007]较佳的，所述汽包上还设置有用于控制所述汽包内部压力的蒸汽管。
[0008]较佳的，所述氨反应器外筒包括外筒平盖、外筒筒体、外筒下封头，所述氨反应器内件设置在所述外筒筒体内，所述外筒筒体上端设置有可拆卸的所述外筒平盖，所述外筒筒体下端设置有所述外筒下封头。
[0009]较佳的，所述氨反应器外筒内设置有内件筒体，所述一级绝热催化剂床层、所述一级层间换热器、所述二级绝热催化剂床层、所述二级层间换热器、所述末级催化剂床层均设置在所述内件筒体内，所述内件筒体上端设置有可拆卸的内件平盖，所述内件筒体下端设置有内件下封头。
[0010]较佳的，第一进气管经所述一级层间换热器与所述一级绝热催化剂床层的上端连
通，所述第一进气管内的冷气在所述一级层间换热器与所述一级绝热催化剂床层反应后的反应气换热。
[0011]较佳的，第二进气管经所述二级层间换热器与所述一级绝热催化剂床层的上端连通，所述第二进气管内的冷气在所述二级层间换热器与所述二级绝热催化剂床层反应后的反应气换热。
[0012]较佳的，副线管与所述一级绝热催化剂床层的上端连通，所述副线管内通有冷气。
[0013]较佳的，所述第一进气管设置有初步换热段，所述初步换热段设置在所述氨反应器外筒和所述氨反应器内件之间且由所述内件下封头向所述内件平盖延伸设置。
[0014]较佳的，所述末级催化剂床层通过出气管与所述锅炉给水加热器连通，所述末级催化剂床层内反应后的气体通过所述锅炉给水加热器与由所述锅炉给水管进入的换热液进行换热。
[0015]较佳的，所述一级绝热催化剂床层、所述二级绝热催化剂床层、所述末级催化剂床层内均填充有催化剂，所述催化剂设置为氨合成铁系催化剂或钌系催化剂或钴系催化剂。
[0016]较佳的，在所述水移热换热器和所述汽包内循环的换热介质为吸热后由液相转换为气相的液体冷介质。
[0017]与现有技术比较本专利技术的有益效果在于：1，本专利技术末级催化剂床层反应热量通过埋在催化剂床层的水移热管束内部水及时移走，并副产12.0MPa饱和蒸汽，确保催化剂床层反应热不聚集不累积，催化剂床层温度始终控制在～340℃，温度远离平衡曲线，床层出口氨含量41.53％，入塔循环气降至4698.82Nm3/tNH3、压缩及循环机电耗(仅以压机低压段及高压段+循环段)降至165.02KWh/tNH3、冷量消耗降至73262.6Kcal/tNH3，副产12MPa蒸汽1689.2kg/tNH3；2，本专利技术在末级水移热催化剂床层之前选择两级绝热催化剂床层可以有效保护末级水移热催化剂床层的贵金属催化剂，有效延长整台反应器长周期运行；3，本专利技术在末级水移热催化剂床层之前选择两级绝热催化剂床层可以有利于维持反应器及氨合成系统热平衡，有效减少系统波动；4，本专利技术末级催化剂床层反应热量通过埋在催化剂床层的水移热管束内部水及时移走，床层出口温度始终控制在～340℃，氨合成反应器出口气体管线直接连接锅炉给水加热器回收合成气余热，避免使用直连式废热锅炉，杜绝设备泄漏，有效提高装置运行安全性。
附图说明
[0018]图1为所述氨合成反应器的结构视图。
[0019]图中数字表示：
[0020]1‑
外筒平盖；2
‑
内件平盖；3
‑
外筒筒体；4
‑
一级绝热催化剂床层；5
‑
一级层间换热器；6
‑
内件筒体；7
‑
二级绝热催化剂床层；8
‑
二级层间换热器；9
‑
末级催化剂床层；10
‑
水移热换热器；11
‑
内件下封头；12
‑
外筒下封头；13
‑
氨反应器外筒；14
‑
氨反应器内件；15
‑
氨反应器；16
‑
汽包；17
‑
锅炉给水加热器；18
‑
热水泵；19
‑
第一进气管；20
‑
第二进气管；21
‑
副线管；22
‑
出气管；23
‑
锅炉给水管；24
‑
汽包补水管；25
‑
汽包下降管；26
‑
换热器进水管；27
‑
换热器出水管；28
‑
蒸汽管。
具体实施方式
[0021]以下结合附图，对本专利技术所述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
[0022]如图1所示，图1为所述氨合成反应器的结构视图。本专利技术所述氨合成反应器包括氨反应器15、汽包16、锅炉给水加热器17和热水泵18，所述氨反应器15设置有氨反应器外筒13，所述氨反应器外筒13内设置有氨反应器内件14，所述氨反应器内件14包括由上至下依次连接设置的一级绝热催化剂床层4、一级层间换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氨合成反应器，其特征在于，包括氨反应器、汽包、锅炉给水加热器和热水泵，所述氨反应器设置有氨反应器外筒，所述氨反应器外筒内设置有氨反应器内件，所述氨反应器内件包括由上至下依次连接设置的一级绝热催化剂床层、一级层间换热器、二级绝热催化剂床层、二级层间换热器、末级催化剂床层，所述末级催化剂床层内设置有水移热换热器，锅炉给水管与所述锅炉给水加热器连通且所述锅炉给水加热器通过汽包补水管与所述汽包连通，所述汽包通过汽包下降管与所述热水泵连通，所述热水泵通过换热器进水管与所述水移热换热器连通，所述水移热换热器通过换热器出水管与所述汽包连通。2.如权利要求1所述的氨合成反应器，其特征在于，所述汽包上还设置有用于控制所述汽包内部压力的蒸汽管。3.如权利要求1所述的氨合成反应器，其特征在于，所述氨反应器外筒包括外筒平盖、外筒筒体、外筒下封头，所述氨反应器内件设置在所述外筒筒体内，所述外筒筒体上端设置有可拆卸的所述外筒平盖，所述外筒筒体下端设置有所述外筒下封头。4.如权利要求3所述的氨合成反应器，其特征在于，所述氨反应器外筒内设置有内件筒体，所述一级绝热催化剂床层、所述一级层间换热器、所述二级绝热催化剂床层、所述二级层间换热器、所述末级催化剂床层均设置在所述内件筒体内，所述内件筒体上端设置有可拆卸的内件平盖，所述内件...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庆新，王揽月，
申请(专利权)人：安徽聚源机械设备有限公司南京敦先环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：