一种副产蒸汽催化反应设备制造技术

一种副产蒸汽催化反应设备，主要由带有顶部有装催化剂人孔１，底部有进气口２和出气口３的受压壳体４，与催化剂筐５，换热管组６和催化剂９组成，壳体４的筒体３１与上封头３２用大法兰３３间唇形焊密封，或上封头３２直接与简体３１直接连接，采用流体作冷却介质移去反应热用于氨合成、甲烷化、ＣＯ变换等Ｈ２Ｓ氧化回收硫反应过程，也可用于甲醇、二甲醚、烃类合成等反应，具有副产蒸汽压力高，生产能力大，触媒活性好，能量利用率高，设备投资低的有益效果。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是一种副产蒸汽催化反应设备，用于流体催化反应和传热过程，属化学工程领域，特别适用于氨合成、甲烷化、CO变换、H2S氧化回收硫等反应过程，也可用于甲醇、二甲醚、烃类合成等反应过程。
技术介绍
对于由加压下氨合成等这类放热催化反应，随着反应过程的进行，不断放出的反应热使催化剂层温度提高。为了提高反应器的效率，需要把反应热移出以保持最适宜的反应温度。专利技术人曾专利技术一种接近最佳反应温度的催化反应设备，获得中国专利技术专利CN96111851.2和美国专利技术专利US6214296，用于氨合成塔并成功投运，取得良好效果，但该技术在合成塔外回收反应热和副产中低压蒸汽。现在氨合成等正向回收高压副产蒸汽、节能降耗的方向发展，如国外布朗公司的3合成塔三废锅流程，托普索和伍德公司双塔双废锅都是合成塔外副产蒸汽；KBR公司的等温氨反应器(EP0994072)提出用管壳式反应器于氨合成，管内装催化剂，原料气从上部进气口进入分布到各管中，在管内触媒层中合成，管间侧面进水。反应热被管外沸腾水连续移热，产生蒸汽由侧面管出，反应气由底部出气管出塔，该塔温差小，但触媒装填系数小，容积利用率低，反应管固定及焊接结构欠可靠，投资高，大型化难度大。 本技术根据放热可逆反应的特点，克服现有技术缺点，提供一种流体作冷却介质，生产能力大，触媒活性好，能量利用率高，投资低的反应设备。下面说明中冷却介质以水为代表，但不限于水，也可以为导热油或熔盐。
技术实现思路
本技术提供一种副产蒸汽催化反应设备，由带有顶部有装催化剂人孔1，底部有进气口2和出气口3的受压壳体4，与催化剂筐5，换热管组6和催化剂9组成，其中换热管组6由分水管21和集水管22与连结分水管和集水管之间的多排换热水管23连结组成，分水管21与下部连通管25连结，连通管25与底部进水管24连结，集水管22与上部连通管27连结，连通管27与集水总管26连结，集水总管26与出水管28连结，出水管28通过壳体上端填料函29活动密封，壳体4的筒体31与上封头32用大法兰33间唇形焊密封，或上封头32直接与筒体31直接连接，其特征是催化剂筐5顶部开口，底部封头有支承板8支承在壳体4底部封头上，壳体4和催化剂筐5间有原料气环形通道7连结底部进气口2，催化剂筐5下封头内和底部进水管24间有反应气出口3，催化剂支承在多孔集气板11上，换热管组6支承在固定在催化剂筐5内壁的支承架12上，底部进水管24通过循环泵204或直接经高压水管122与汽包203连接，顶部出水管28经高压水(汽)管123与汽包连接，构成回路。 在本技术的一个较好实例中，所述设备的催化剂筐5筒身不开孔，外壁设有隔热材料的保温层13，壳体4和催化剂筐5保温层13间通道7底部连通进气口2，顶部连通催化剂层9，由进气口2进入的反应气沿通道7向上流到顶部，再进催化剂层9以轴向流动反应。 在本技术的一个较好实例中，所述设备的壳体4顶部有带气体分离器18的进气口19，与换热器201的冷气出口连接，壳体4底部进气口2和换热器201冷气进口连接。 在本技术的一个较好实例中，所述设备的催化剂筐5除顶部外的圆筒壁上，有多排进气孔连通催化剂层，催化剂筐5中心有顶部封闭的多孔集气筒14，连通底部多孔集气板11，气体在催化剂层除顶部轴向流动外，其余为在催化剂层径向流动反应。 在本技术的一个较好实例中，所述设备的催化剂筐5在换热催化剂层上部有绝热催化剂层10，绝热层催化剂占总催化剂量的8～30％。 在本技术的一个较好实例中，所述设备的催化剂是融铁或铁-钴氨合成催化剂，在合成压力8～32MPa下，由氢氮气H2/N2＝2～3合成氨。 在本技术的一个较好实例中，所述设备的催化剂层用钌基氨合成催化剂，在5～20MPa压力下，氢氮气在H2/N2＜2下合成氨。 在本技术的一个较好实例中，所述设备的催化剂上部用铁或铁-钴氨合成催化剂，下部用钌基氨合成催化剂，钌基氨合成催化剂为总催化剂量的0.2～0.5。 在本技术的一个较好实例中，所述设备的催化剂为铁铬系或铜锌系一氧化碳变换或钴钼耐硫变换催化剂等。 在本技术的一个较好实例中，所述设备的催化剂是镍系甲烷化催化剂。 在本技术的一个较好实例中，所述设备的催化剂是氧化钛，氧化铝或活性炭硫化氢氧化回收硫催化剂。以下结合附图具体说明。 附图说明图1是轴向流副产蒸汽催化反应设备示意图。 图2是径向流副产蒸汽催化反应设备示意图。 图3是副产蒸汽催化反应设备用于氨合成的流程图示意图。 图4是有二个进塔气口的轴向流副产蒸汽催化反应设备示意图。 图5是有冷气付线的副产蒸汽催化反应设备用于氨合成的流程图示意图。具体实施方式 以下结合附图对本技术的技术方案进行详细地说明。 图1是轴向流副产蒸汽催化反应设备。图中受压壳体4的上部封头32和筒体31间用大法兰33螺栓紧固，并用唇形焊密封，拆开法兰吹去唇形焊时可吊出内件。上封头32顶部有用于装催化剂的人孔1，壳体底部封头开口，催化剂筐5由底部支承板8支承在壳体封头内，受压壳体4和催化剂筐5间有环形通道7连通原料气进口2，底部端部用填料高压密封。催化剂筐5外壁包有隔热材料的保温层13，催化剂筐5内焊有支承板12支承的换热水管内件，多排换热管23下端与同心套装的圆环形分水管21连通，上端与同心套装的圆环形集水管22连接，下部连通管25连接分水管21和进水管24，进水管24与催化剂筐5底部出口管间用填料函16高压密封，上部连通管27连接集水管22和集水总管26，连结集水总管26的出水管28通过填料函29与上封头32密封，换热管23外和壳体4内装有催化剂9支承在底部多孔集气板11上，集气板11上有丝网，需更换催化剂9时可拆下出气口下部高压密封盖板和填料16，将集气板11向上移动，卸出催化剂。用于氨合成反应器时压力8～32Mpa，采用融铁或铁-钴氨合成催化剂时，可选择较高合成压力和温度，当采用钌基氨合成催化剂时，因活性大幅提高，故可选择较低合成压力例如5～20MPa和较低温度。含氢、氮等的原料气温度250～360℃左右，由底部进气口2由下到上通过受压壳体4和催化剂筐5保温层外壁间的环形通道7到顶部流出，在顶部进入催化剂层，以轴向向下流动进行氨合成反应，受压壳体4因环隙间较低温度的进塔气保护而提高强度，合成催化剂9在350～510℃下进行氨合成反应，用钌基催化剂在300～430℃反应，反应气经多孔集气板11后由出气口3出反应器，高温例如200～300℃左右锅炉水由进水管24进入，经下部连通管25分流到各分水管21，再进入各组换热管23内吸收管外催化剂层9的反应热，水吸热升温在约12Mpa上下压力下汽化，使管外催化剂层温度均匀温差小，换热管23内汽水混合物到集水管22，再经上部连通管27到集水总管26后，再由出水管28出反应器，出水管28与上封头32用填料函29活动密封，使换热水管受热膨胀时可以向上自由伸缩。 图2是径向流副产蒸汽催化反应设备，图2结构上与图1不同的是受压壳体4不用法兰而是直接与上封头32连接，但需要时也可设计成法兰连接型式，在受压壳体4内的催化剂筐5中心有顶部封闭的壁外设有多孔丝网的多孔集气筒14连结底部多孔集气板11；二是催化剂筐5筒体外壁不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种副产蒸汽催化反应设备，主要由带有顶部有装催化剂人孔（１），底部有进气口（２）和出气口（３）的受压壳体（４），与催化剂筐（５），换热管组（６）和催化剂（９）组成，其中换热管组（６）由分水管（２１）和集水管（２２）与连结分水管和集水管之间的多排换热水管（２３）连结组成，分水管（２１）与下部连通管（２５）连结，连通管（２５）与底部进水管（２４）连结，集水管（２２）与上部连通管（２７）连结，连通管（２７）与集水总管（２６）连结，集水总管（２６）与出水管（２８）连结，出水管（２８）通过壳体上端填料函（２９）活动密封，壳体（４）的筒体（３１）与上封头（３２）用大法兰（３３）间唇形焊密封，或上封头（３２）直接与筒体（３１）直接连接，其特征是催化剂筐（５）顶部开口，底部封头由有支承板（８）支承在壳体（４）底部封头上，壳体（４）和催化剂筐（５）间有原料气环形通道（７）连结底部进气口（２），催化剂筐（５）下封头内和底部进水管（２４）间有反应气出口（３），催化剂支承在多孔集气板（１１）上，换热管组（６）支承在固定在催化剂筐（５）内壁的支承架（１２）上，底部进水管（２４）通过循环泵（２０４）或直接经高压水管（１２２）与汽包（２０３）连接，顶部出水管（２８）经高压水（汽）管（１２３）与汽包连接，构成回路。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：楼韧，楼寿林，
申请(专利权)人：杭州林达化工技术工程有限公司，
类型：实用新型
国别省市：86[]