改进氨厂的合成回路的方法技术

一种用于改进具有串联的第一转化器(10)和第二转化器(11)的氨合成回路(1)的方法，所述第一转化器(10)包含具有一个或多个催化剂床的衬套，所述第二转化器(11)包含直接与所述容器接触的催化剂床，所述方法包括步骤：去除所述第二转化器，并且通过将所述衬套用包含多个绝热催化剂床和互层热交换器的高效衬套或包含等温催化剂床的高效衬套来取代并且减少所述第一转化器中惰性气体的浓度来提升第一转化器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及氨厂的改装。更具体地，本专利技术涉及用于改装氨厂的方法，在该氨厂中，氨合成回路包含具有第一转化器和第二转化器的转化器系统，该第二转化器是绝热的并且以高温操作。现有技术 氨厂的合成回路的现有技术设计包含具有两个串联的转化器的转化器系统。第一转化器接收新鲜的氨组成合成气并且包含含有一个或多个催化剂床的内部衬套，可能具有互层热交换器。第二转化器是简单得多并且成本低的绝热单元，其中催化剂床直接与高压容器接触。例如，第一转化器包含具有两个辐向流动催化剂床和互层热交换器的衬套。第二转化器是加压容器，其含有一个包在直接安装在所述容器内壁上的流送板中的催化剂床，没有衬套。在第一转化器和第二转化器之间提供热交换器例如蒸汽过热器。在进入第二转化器之前，由第一转化器递送的产品流通过所述热交换器冷却。因此，第二转化器的工作温度主要由所述热交换器控制并且通常在350-50(TC左右。第二转化器的催化剂的质量与第一转化器的催化剂的质量相当，这意味着第二转化器可含有回路的总催化剂的50%左右。增加第二转化器被认为是提升回路容量并降低能耗的一种具有吸引力的方法。一个示例是现在可从Haldor TopS0e获得的S-250系统。根据上文，在过去的几年中，一些工厂已经通过向回路增加第二转化器加以改装。然而存在一些缺陷。第一转化器的设计允许充分冷却加压容器的外壳，例如通过在新鲜的给料合成气进入转化器衬套之前在衬套周围的环形空间中使新鲜的给料合成气循环。然而，第二转化器的这种非常简单的设计未实现外壳的任何有效冷却。外壳冷却介质的缺乏导致第二转化器的加压容器在与催化剂床大致相同的温度持续运转，其意味着超过350°C并且在某些情况中接近500°C。高压、高温和腐蚀性环境的组合对加压容器引起了剧烈的应力。尤其是，已经注意到在这些条件下加压容器因为氢气和氨的攻击而更加多得多地暴露于腐蚀下。氢气和氨腐蚀导致容器的钢的脆性并且可导致应力开裂的形成，尤其是在脆弱的位点例如焊缝和/或外壳中存在一些残余应力的点。在一些情况中，一些年后在第二反应器中观察到严重的损害达到了使得关闭第二反应器以避免爆炸的程度。换句话说，经验显示以上设计具有第二反应器失效的风险。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改进上文公开类型的氨合成回路以避免第二反应器的失效风险的有效方法。该目的利用用于改进氨厂的氨合成回路的方法来实现，其中-所述回路包含具有串联的至少第一转化器和第二转化器的转化器系统，所述第二转化器接收来自第一转化器的工艺流，-所述第一转化器包含具有一个或多个催化剂床的衬套，-所述第二转化器包含加压容器和包在直接与所述容器结合的流分配器中的催化剂床，-从合成回路取得含有惰性气体的吹洗率，所述方法的特征在于-所述第二转化器被绕过或者从所述回路去除；-通过至少将所述衬套用包含多个绝热催化剂床和互层换热器的高效衬套取代的步骤来改装第一转化器，或者 -通过至少将所述衬套用包含等温催化剂床的新的衬套取代的步骤来改装第一转化器，以及-增加回路的吹洗率。本专利技术基于以下非常出乎意料的发现用所述高效衬套提升第一转化器以及增加来自回路的惰性气体吹洗的组合作用会使得第一反应器能单独产生与之前具有两个反应器的系统基本上相同的转化速率。这是令人惊讶的，原因在于，如上文所述，第二反应器持有相当部分的催化剂，即回路催化剂的50%左右。第二转化器的催化剂床是没有衬套的催化剂床，例如，所述催化剂床被包在安装于所述第二转化器的加压容器的内壁上的流分配板中。根据本专利技术的第一实施方案，所述高效衬套优选包含具有中间冷却(介于两者间的冷却)的多个轴向/辐向流或辐向流催化剂床。例如，所述衬套包含三个轴向-辐向流床和在所述床之间的两个中间热交换器。具有轴向-辐向流的可应用的高效衬套的示例可在 EP O 202 454、EP O 297 474、US 4 769 220 中找到。根据本专利技术的第二实施方案，第一氨转化器的原始衬套被包含等温催化剂床的新的衬套取代。术语“等温催化剂床”用来意指热交换器沉入催化剂床中以带走热量并且将床的温度保持在给定的范围内。热交换器填装有适合的热交换介质，例如沸水或任何其他适合的介质。根据本专利技术的不同实施方案，热交换器可以是管式热交换器或板式热交换器。优选地，吹洗率增加30%至100%左右，更优选地增加40%至80%或更多。优选地，增加吹洗率以获得第一转化器中小于10%摩尔的惰性气体浓度。吹洗率可由从氨合成回路中适合的点获得的一个吹洗气流组成；吹洗率的增加可通过增加所述吹洗气流的流速或者增加另外的吹洗气流来获得。从回路除去的吹洗气流优选被送至至少部分回收其中所含氢气的单元。通常可保留第一转化器的加压容器。然而，如果必须或适合的话，整个转化器可用新的转化器取代。第二转化器不需要从回路中物理去除，将其完全绕过也是足够的。所提出的方法允许排除第二反应器而不影响性能，特别是在合成反应器出口处产品流中氨的浓度(％mol)，其中该第二反应器为整个工厂可能的引人注目的失效的根源。因为回路的其他部件例如热交换器、压缩机等不需要修改，因此本专利技术是更加有利的。特别地，组成合成气的昂贵的压缩段不受影响。从吹洗气流回收更多的氢气可涉及稍微更多的能量消耗，用于压缩所述氢气，然而这一影响可由本专利技术的好处过度补偿。应当注意到，本专利技术提供用于使得双转化器的氨回路更加可靠的便宜并且有吸引力的方法。在对优选的非限制性实施方案的以下描述的帮助下，将说明本专利技术的这些以及其它更多优点。附图说明图I是包含两个氨转化器的已知氨合成回路的图解。图2是根据本专利技术的一个实施方案修改的图I回路的图解。图3是根据本专利技术又一个实施方案修改的图I回路的图解。具体实施方式 图I是诸如可从Haldor TopS0e获得的S-250系统等氨合成回路的图解。氨合成回路I包含具有串联的第一转化器10和第二转化器11的转化器系统2。在转化器之间的流送线路上设置过热器(或其他类型的气体冷却器)12。第一转化器10包括具有两个辐向流催化剂床和互层热交换器的衬套。第一转化器10可例如根据US 4181701中公开的实施方案之一实现。第二转化器11由加压容器组成，所述加压容器包含包在直接安装于所述容器内壁上的流送板中的一个催化剂床。组成合成气13在交互制冷的压缩段14中被压缩并且经由线路15被馈送至第一转化器10。由第一反应器10递送的产品气蒸汽16在蒸汽过热器12中冷却并且被馈送至第二反应器11。来自第二反应器11的产品流19经过所示的一系列热交换器；该回路产出产品氨流17。从回路中除去吹洗气流18以避免惰性气体在转化器中累积。所述吹洗气流18可包含氢气、氮气和一定量的惰性气体，主要是甲烧和IS气。吹洗气流18中包含的氢气通常在氢气回收段中回收。一般来说，氢气回收段在比该回路更低的压力下运行，因此需要压缩机以将所回收的氢气送回至回路本身。第二转化器11的催化剂床的温度由过热器12控制并且通常在350_480°C的范围内。由于上文讨论的理由，所述温度同样是转化器11的加压容器的温度，对容器产生相关的应力。图I的回路是已知技术因而没有更加详细地予以描述。图2显示根据本专利技术的实施方案之一而改进之后的回路。通过去除原始的衬套并且放入高效衬套20例如具有两个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃尔曼诺·菲利皮，卢卡·比安基，
申请(专利权)人：阿梅尼亚·卡萨莱股份有限公司，
类型：发明
国别省市：