分流型三套管氨合成塔制造技術

一種分流型三套管氨合成塔，包括合成塔外筒和內件。其特征在于內件包括上下絕熱層、上觸媒床，在上觸媒床設置三套管、冷氣導入管和折流管的冷管組件，上下觸媒床之間設置分氣盒，它通過支承與內件筒壁形成可自由取出的連接，中心管通過分氣盒、上下觸媒床以及上絕熱層，中心管下端與熱交換器連接，所述的熱交換器可以為列管式或螺旋板式熱交換器。（*該技術在2002年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
?本技術涉及一種改進的氨合成塔，具體地說，它是一種分流型三套管氨合成塔。氨合成塔是合成氨廠的關鍵設備之一。其內件設計的好壞與否對能耗水平和生產能力的發揮有著直接影響，近年來由于新型低溫高活性氨合成催化劑的開發，促進了氨合成塔的發展，各種新型內件相繼出現，對小氮肥企業的節能降耗、挖掘設備潛力起了一定的作用。氨合成塔種類繁多，以其移走反應熱的形式劃分：有冷管型、冷激型、段間換熱型三種。冷激型塔結構簡單，觸媒裝填量多。但由于觸媒層的反應熱和溫度靠塔外直接送入冷激氣來維持，一方面沖淡了出塔氣的氨濃度另一方面如氣質不好造成全塔中毒。因此，大直經塔已由冷激型改造為段間換熱型。而在小型塔中，由于段間換熱器要占據本來就有限的空間，減少了觸媒裝填量，影響生產能力的提高。冷管型塔由于冷管布置不均勻和“冷管效應”等原因限制了氨凈值的提高和生產能力的發揮。但由于它操作簡單，觸媒裝卸方便，生產強度大等優點，因此中小型合成氨廠還較普遍使用。目前，中小型合成氨廠使用較普遍的氨合成塔大致有三套管、單管折流和并流式分氣型氨合成塔（中國專利CN89212109.2）。上述三種類型的氨合成塔的優點如下：一、三套管氨合成塔的最大優點：1.結構簡單可靠，技術成熟，操作穩定，適應性強，調節方便。2.冷管具有較強的傳熱能力，觸媒層溫度分布比較接近氨合成反應的最適宜溫度曲線。但也存在著不-->足之處；1.冷管占據空間較多，影響觸媒裝填量。2.由于三套管傳熱能力較強在觸媒升溫還原時下層提溫困難，使下層觸媒還原不易徹底，影響下層觸媒的生產能力發揮。二、單管折流式氨合成塔的優點是，進塔氣體由熱交換器出來先進中心管然后再進冷管，解決了觸媒在升溫還原時下層提溫困難的情況，從而使觸媒還原徹底。2.是由于折流冷管的布置使軸向、徑向溫差較小，觸媒層零米溫度較高，有利提高觸媒的生產強度。3.是設置了下絕熱層，一是彌補了“冷管效應”帶來的影響，二是有利下層觸媒生產能力的發揮。缺點是：由于軸向溫差較小，在還原時易使下部觸媒反復氧化，晶粒增大，對還原后觸媒活性不利。2.取消了上絕熱層，在上層觸媒中毒的情況下觸媒層熱點易下移。3.是該冷管束焊縫較多，溫差應力較大，存在著焊縫開裂的隱患。三、并流式分氣型氨合成塔（中國專利申請號CN89212109.2）的優點是氣體采取分流，一是減小了阻力，二是冷氣直接導入冷管增大了傳熱溫差，從而增強了冷管的傳熱效率，可以減小冷管傳熱面積增加觸媒裝填量，同時由于冷氣的氣體流量和溫度可調，有利于升溫還原，在觸媒升溫還原時能較好地控制，使其處在自上而下的“分層還原”的有利條件下，可使觸媒能得到較充分的還原，從而獲得較好的觸媒活性，以及使觸媒達到最大的生產強度。在生產中可實現“低空速高凈值”，從而節省循環機和冷凍機運行能耗，同時，由于設置上下絕熱層，一方面減小了阻力另一方面提高了觸媒的利用率增強了生產強度。三是冷管膽能自由取出便于維修和更換。但是，該內件由于溫差應力很大，冷管焊縫較多又受環管的牽制，在工藝條件不穩定情況下，很容易造成焊縫開裂，而且生產能力隨著管理水平的高低差距較大，因此該塔對工藝和管理要求較高。本技術分流型三套管氨合成塔是在分析了上述使用較普遍-->的三種氨合成塔的優缺點的基礎上進行了綜合，吸取了三套管氨合成塔冷管分氣盒結構可靠、操作穩定和冷管傳熱能力強及上絕熱層設置的合理。吸取了單管折流式氨合成塔的折流冷管布置，減小了床層軸向溫差和經向溫差，提高了床層零米溫度的優點，使床層溫度分布更趨合理，有利于提高生產能力的發揮，下絕熱層的設置，彌補了冷管層冷管所造成的“冷管效應”帶來的影響，同時也進一步提高了氨凈值，充分發揮了下部觸媒層觸媒的作用，提高了生產能力。吸取了并流式分氣型氨合成塔的“分流”的這一特點；1.冷氣的溫度和流量均能調節，給觸媒的升溫還原帶來有利條件，使觸媒能得到較好的“分層還原”，獲得較好的觸媒活性，在生產中可實現低空速，高氨凈值，除低了能耗；2.是冷氣直接導入冷管加大了溫差，增強了冷管的傳熱作用，同時有利于移走合成反應熱，使觸媒床層趨于適宜的反應溫度曲線，另一方面可以減小冷管的換熱面積，有利于多裝觸媒增加生產能力，吸取了冷管膽能取出的特點，有利于觸媒的裝卸。于是，本技術的目的是通過以下方式實現的：一種分流型三套管氨合成塔，包括合成塔外筒、合成塔內件、中心管、上觸媒床、下觸媒床、上絕熱層、下絕熱層、熱交換器和三套管冷管組件，其特征在于合成塔內件2包括上部為上絕熱層12的上觸媒床4、其本身為絕熱層的下觸媒床8；在上觸媒床4設置包括三套管5、冷氣導入管10和折流管6的冷管段組件，所述的冷氣導入管連接到分氣盒7的下室，所述的折流管6與分氣盒7的上室連接；所述的分氣盒7設置于上下觸媒床4和8之間通過支承體與內件筒體壁形成可自由取出的連接；中心管3通過分氣盒7、上下觸媒床4和8以及上絕熱層12，中心管3的下端與熱交換器9連接，所述的熱交換器9到管間裝有折流擋板的列管式熱交換器或者為螺旋板式熱交換器。-->其特征在于所述的上絕熱層12層高為500－1500毫米，下絕熱層8層高為0－3500毫米；催化劑裝填容積為1.65米3；所述的熱交換器9比傳熱面積為4－24米2／米3催化劑，較佳地約這10米2／米3催化劑；冷管傳熱面積為8－20米2／米3催化劑，較佳地約為12米2／米3催化劑。其特征在于所述的催化劑為ZA4或ZA3型A201合成氨催化劑。其特征在于合成塔內件2的材料為1Cr18Ni9Ti不銹鋼。本技術分流型三套管氨合成塔的優點是明顯的：1.有一個以三套管為主要冷管，由分氣盒、折流管、冷氣導入管組成的能自由取出的獨特的冷管組件。（1）.在工藝條件改變、床層溫度液動的情況下，冷管頂部自由伸縮，不受單管結構的環管的牽制，從而保證了冷管組件的可靠性和穩定性。（2）有較強的移熱能力，有效地移走觸媒層的反應熱，使觸媒層溫度分布接近氨合成反應最適宜的溫度曲線，有利于氨合成反應，同時，更適宜使用低溫高活性氨合成催化劑，（如ZA4、ZA3型A201合成氨催化劑）。（3）.床層溫度分布均勻，經軸向溫差減小，零米溫度提高，使床層溫度更趨合理，提高了觸媒的生產強度和使用壽命。2.氣體分流進塔（1）.減小了主線氣體流量，降低了塔阻力；（2）.以少量的低溫冷氣來控制調節床層溫度，顯著減少了循環量，降低了循環機運行能耗，提高了出塔氨含量和溫度可獲得較好的余熱回收效果且降低了冷凍負荷降低了功耗；（3）.冷氣溫度和流量可調，便于生產中的床層控制，在觸媒還原時能較好的控制還原區，有利于“分層還原”獲得較好的觸媒活性，從而提高了觸媒的生產強度，合成塔的生產能力。-->3.設置上下兩個絕熱層和短冷管層（1）.上層觸媒層雖有折流冷管通過，但由于觸媒層短，管內溫度已在410℃以上，因此冷管的影響不大可近似地當作絕熱層，能有效地發揮它的作用，促進觸媒層的溫度迅速提高，促使熱點上移，使觸媒層溫度更趨合理。同時由于下絕熱層的設置，彌補了“冷管效應”帶來的影響，有效地發揮下絕熱層觸媒的作用，使氨凈值能進一步提高。（2）縮短冷管段，有利多裝觸媒，減少冷管段阻力從而減輕循環機負荷，節省運行能耗。4.觸媒裝卸方便冷管組件固定形式可分為兩種：（1）.一種支承在內本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種分流型三套管氨合成塔，包括合成塔外筒、合成塔內件、中心管、上觸媒床、下觸媒床、上絕熱層、下絕熱層、熱交換器和三套管冷管組件，其特征在于合成塔內件２設置包括上部為上絕熱層１２的上觸媒床４、其本身為下絕熱層的下觸媒床８；在上觸媒床４設置包括三套管５、冷氣導入管１０和折流管６的冷管段組件，所述的冷氣導入管１０連接到分氣盒７的下室、所述的折流管６與分氣盒７的上室連接；所述的分氣盒７設置于上下觸媒床４和８之間通過支承體與內件筒體壁形成可自由取出的連接；中心管３通過分氣盒７、上下觸媒床４和８以及上絕熱層１２，中心管３的下端與熱交換器９連接，所述的熱交換器９為管間裝有折流擋板的列管式熱交換器或者為螺旋板式熱交換器。

【技術特征摘要】
1、一種分流型三套管氨合成塔，包括合成塔外筒、合成塔內件、中心管、上觸媒床、下觸媒床、上絕熱層、下絕熱層、熱交換器和三套管冷管組件，其特征在于合成塔內件2設置包括上部為上絕熱層12的上觸媒床4、其本身為下絕熱層的下觸媒床8；在上觸媒床4設置包括三套管5、冷氣導入管10和折流管6的冷管段組件，所述的冷氣導入管10連接到分氣盒7的下室、所述的折流管6與分氣盒7的上室連接；所述的分氣盒7設置于上下觸媒床4和8之間通過支承體與內件筒體壁形成可自由取出的連接；中心管3通過分氣盒7、上下觸媒床4和8以及上絕熱層12，中心管3的下端與熱交換器9連接，所述的熱交換器9為...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭包榮，
申請(專利權)人：鄭包榮，
類型：實用新型
國別省市：31[中國|上海]