專利名稱：分離型熱管氨合成塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種分離型熱管氨合成塔。
目前常規(guī)氨合成塔的冷卻方式有三種a.完全冷激型，即用新鮮的氫、氮?dú)馀c反應(yīng)后的高溫氣體混合起到降溫目的，此種塔合成率不高；b.冷管換熱，即在觸媒層中布有許多換熱管，冷熱流體分別在管內(nèi)外流過達(dá)到換熱降溫的目的，此種塔氣體分布不均勻，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，合成率也不高；c.塔內(nèi)副產(chǎn)蒸汽，間接換熱，但管內(nèi)用的是高壓循環(huán)水，水質(zhì)要求高，塔外附屬設(shè)備多。
本實(shí)用新型的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷而提供一種分離型熱管氨合成塔。
本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)解決方案實(shí)現(xiàn)的一種分離型熱管氨合成塔，它包括有工質(zhì)高壓泵、不凝性氣體排放器、汽包、塔體，塔體內(nèi)設(shè)有觸媒筐，在塔底設(shè)有熱交換器，它還包括有分離型熱管，在塔體內(nèi)的觸媒筐內(nèi)設(shè)有不少于一層的觸媒層，分離型熱管的蒸發(fā)段就設(shè)在觸媒層處，分離型熱管的冷凝段設(shè)在塔體外，熱管的蒸發(fā)段與冷凝段間通過蒸氣上升管和冷凝液下降管連通。
本實(shí)用新型的目的還可通過以下技術(shù)措施來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)前述的分離型熱管氨合成塔，其中所述的觸媒層可以是單層、雙層、多層。
前述的分離型熱管氨合成塔，其中所述的分離型熱管的蒸發(fā)段是螺旋型盤管、或蛇管，它可以布置在觸媒層間，也可埋設(shè)在觸媒層內(nèi)。
前述的分離型熱管氨合成塔，其中所述的分離型熱管的冷凝段也就是副產(chǎn)蒸氣的蒸汽發(fā)生器，冷凝段的結(jié)構(gòu)型式可以是蛇管式，螺旋管式，列管式中的任何一種。
前述的分離型熱管氨合成塔，其中所述的塔外冷凝段可以布置在一個(gè)容器內(nèi)，也可以分別布置在多個(gè)容器內(nèi)。
前述的分離型熱管氨合成塔，其中所述的當(dāng)合成氣在觸媒筐內(nèi)呈軸向流動(dòng)時(shí)，設(shè)在塔內(nèi)的觸媒筐與塔的內(nèi)壁間有一混合氣流動(dòng)間隙，在觸媒筐內(nèi)設(shè)有多層觸媒層，在兩個(gè)相鄰的觸媒層間設(shè)有熱管的蒸發(fā)段在末層熱管蒸發(fā)段的下面設(shè)有分氣盒，在觸媒筐內(nèi)沿軸線設(shè)有一中心管，該中心管的一端穿過各觸媒層及熱管的蒸發(fā)段與分氣盒相連通，另一端伸至觸媒筐頂部與第一觸媒層相連通，在分氣盒的下面設(shè)有末層觸媒層，在末層觸媒層的下面設(shè)有末層熱交換管，末層熱交換管穿過末層觸媒層與分氣盒相連通，在末層熱交換管的下面設(shè)有塔底換熱器，在末層觸媒的下面軸線位置設(shè)有一中心管，該中心管穿過塔底換熱器和塔底與下部接頭相連通。
前述的分離型熱管氨合成塔，其中所述的當(dāng)合成氣在觸媒筐內(nèi)呈徑向流動(dòng)時(shí)，設(shè)在塔內(nèi)的觸媒筐與塔的內(nèi)壁間有一混合氣流動(dòng)間隙，在觸媒筐內(nèi)沿徑向分段設(shè)有觸媒層，各觸媒層內(nèi)設(shè)有熱管的蒸發(fā)段，各觸媒層間有一定的間隙，在熱管的蒸發(fā)段與觸媒層間設(shè)有氣體分布筒，氣體分布筒上設(shè)有氣體分布孔，在塔體內(nèi)的底部設(shè)有塔底換熱器，塔底換熱器與混合氣流動(dòng)間隙相連通，在觸媒筐的軸心位置設(shè)有一中心管，中心管的一端與第一層觸媒層相連通，中心管的另一端與塔底換熱器相連通，在熱交換器的下部穿過塔體的底部有一出口管。
前述的分離型熱管氨合成塔，其中所述的觸媒筐可為一段觸媒，連續(xù)取熱的熱管的蒸發(fā)段布置在觸媒層內(nèi)。
前述的分離型熱管氨合成塔，其中所述塔體的塔底換熱器可以設(shè)在塔體內(nèi)，也可設(shè)在塔體外。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了多段絕熱反應(yīng)，層間間接冷卻。因之可非常接近最佳反應(yīng)溫度曲線；氣體在觸媒層內(nèi)分布較好，空速低，平面溫差小，所以氨凈值高，計(jì)算表明一般可達(dá)17-18％；由于氨凈值高，所以單位氨產(chǎn)量的循環(huán)氣量及冷凍量均減少，動(dòng)力消耗大大降低；由于合成率高，空速低，所以合成系統(tǒng)附屬設(shè)備尺寸也相應(yīng)減少；塔內(nèi)氣體壓力降小，一般低于0.8Mpa(軸向流動(dòng))；每根熱管都是獨(dú)立的封閉系統(tǒng)，一根或多根熱管損壞，不影響整塔的運(yùn)行。運(yùn)用分離式熱管取出塔內(nèi)熱量，完全間接換熱，固之氨合成率高；取出塔內(nèi)熱量副產(chǎn)蒸汽；取熱管內(nèi)為相變傳熱，工質(zhì)在管內(nèi)自動(dòng)循環(huán)，不需外界補(bǔ)充水，塔外附屬設(shè)備少，工作可靠。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意筐圖。
圖2為本實(shí)用新型合成氣軸向流動(dòng)合成塔塔體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實(shí)用新型合成氣徑向流動(dòng)合成塔塔體結(jié)構(gòu)示意圖。
如
圖1所示，本實(shí)用新型它包括有工質(zhì)高壓泵8、不凝性氣體排放器7、汽包6、塔體5，塔體5內(nèi)設(shè)有觸媒筐10，在塔底設(shè)有熱交換器11，特別是它還包括有分離型熱管，在塔體5內(nèi)的觸媒筐10內(nèi)設(shè)有不少于一層的觸媒層9，分離型熱管的蒸發(fā)段2就設(shè)在觸媒層9處，分離型熱管的冷凝段1設(shè)在塔體5外，分離型熱管的蒸發(fā)段2與冷凝段1間通過蒸氣上升管3和冷凝液下降管4連通。觸媒層9可以是單層、雙層、多層。分離型熱管的蒸發(fā)段2是螺旋型盤管、或蛇管，它可以布置在觸媒層9間，也可埋設(shè)在觸媒層9內(nèi)。分離型熱管的冷凝段1也就是副產(chǎn)蒸氣的蒸氣發(fā)生器，冷凝段1的結(jié)構(gòu)型式可以是蛇管式，螺旋管式，列管式中的任何一種。塔外冷凝段可以布置在一個(gè)容器內(nèi)，也可以分別布置在多個(gè)容器內(nèi)?；旌蠚?2進(jìn)入塔內(nèi)通過觸媒層9時(shí)，氫氮?dú)獍l(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氨氣并發(fā)出熱量。配置在各觸媒層9間的熱管的蒸發(fā)段2吸收從觸媒層出來的氣體的反應(yīng)熱，加熱熱管內(nèi)部的工作液體，熱管內(nèi)部工作液體受熱后變?yōu)檎魵?，沿?zé)峁艿恼舭l(fā)段的蒸汽上升管3從頂部流出，進(jìn)入冷凝段1(副蒸汽發(fā)生器)的管內(nèi)，被管外的鍋爐水冷卻冷凝結(jié)為液體，沿下降管4流入合成塔內(nèi)的螺旋盤管2(熱管的蒸發(fā)段)，再次吸收合成反應(yīng)氣體的熱量。如此不斷循環(huán)，連續(xù)地將塔內(nèi)的反應(yīng)熱不斷取出。產(chǎn)生的壓力為1.9-12MPa的蒸汽。觸媒筐10也可做成一段觸媒，熱管的蒸發(fā)段2布置在觸媒層9內(nèi)連續(xù)取熱，實(shí)現(xiàn)無限逼近最佳反應(yīng)溫度，下部的塔底換熱器11可以設(shè)在塔體5內(nèi)，也可設(shè)在塔體5外。
如圖2所示，本實(shí)用新型當(dāng)合成氣在觸媒筐10內(nèi)呈軸向流動(dòng)時(shí)，設(shè)在塔內(nèi)的觸媒筐10與塔5的內(nèi)壁間有一混合氣流動(dòng)間隙13，在觸媒筐10內(nèi)設(shè)有多層觸媒層，在兩個(gè)相鄰的觸媒層間設(shè)有熱管的蒸發(fā)段2(本圖示中為螺旋盤管)，在末層熱管蒸發(fā)段2的下面設(shè)有分氣盒31，在觸媒筐10內(nèi)沿軸線設(shè)有一中心管14，該中心管14的一端穿過各觸媒層及熱管的蒸發(fā)段與分氣盒31相連通，另一端伸至觸媒筐10頂部與第一觸媒層15相連通，在分氣盒13的下面設(shè)有末層觸媒層23，在末層觸媒層23的下面設(shè)有末層熱交換管24，末層熱交換管24穿過末層觸媒層23與分氣盒31相連通，在末層熱交換管24的下面設(shè)有塔底換熱器11，在末層觸媒23的下面軸線位置設(shè)有一下中心管30，該下中心管30穿過塔底換熱器11和塔底與下部接頭25相連通。圖中氫、氮混合氣12自塔頂側(cè)面進(jìn)入合成塔5的上部沿觸媒筐10和合成塔壁的間隙13往下流動(dòng)至塔底部進(jìn)入塔底換熱器11的換熱管28內(nèi)，再進(jìn)入末層觸媒熱交換管24的管內(nèi)，進(jìn)入分氣盒31內(nèi)聚總由中心管14上升至觸媒筐10頂部進(jìn)入第一觸媒層15，軸徑向流過第一螺旋盤管16(熱管的蒸發(fā)段)進(jìn)入第二觸媒層17，依次往下通過第五層觸媒23后進(jìn)入下中心管30的上部流向塔底熱交換器11的換熱管28的管外通過隔板29后再進(jìn)入下中心管30的管內(nèi)往下流動(dòng)至下部接頭25流出。合成氣在通過各段觸媒層所放出的熱量依次通過各層螺旋熱管(16、18、20、22)的蒸發(fā)段，螺旋管內(nèi)的工作液體蒸汽26從合成塔頂部流出前往塔外的冷凝段1(見
圖1)，冷凝后工作液體27從塔頂再回到塔內(nèi)進(jìn)入各層螺旋管內(nèi)再次受熱，如此反復(fù)循環(huán)，不斷取出塔內(nèi)熱量，在塔外的蒸發(fā)器內(nèi)產(chǎn)生中(高)壓蒸汽供工藝使用。
如圖3所示，本實(shí)用新型當(dāng)合成氣在觸媒筐內(nèi)呈徑向流動(dòng)時(shí)，設(shè)在塔內(nèi)的觸媒筐10與塔的內(nèi)壁間有一混合氣流動(dòng)間隙13，在觸筐內(nèi)10分段設(shè)有觸媒層9，各觸媒層9內(nèi)設(shè)有熱管的蒸發(fā)段2，各觸媒層9間有一定的間隙，在熱管的蒸發(fā)段2與觸媒層9間設(shè)有氣體分布筒32，氣體分布筒32上設(shè)有氣體分布孔33，在塔體內(nèi)的底部設(shè)有塔底換熱器11，塔底換熱器11與混合氣流動(dòng)間隙13相連通，在觸媒筐10的軸心位置設(shè)有一中心管34，中心管34的一端與第一層觸媒層35相連通，中心管34的另一端與塔底換熱器11相連通，在熱交換器11的下面穿過塔體5的底部有一出口管36。這種結(jié)構(gòu)適合直徑為兩米以上的大型合成塔使用，塔內(nèi)合成氣體均呈徑向流動(dòng)。氫氮混合氣體12由塔頂側(cè)面引入塔內(nèi)，沿觸媒筐和塔壁之間的環(huán)隙13下降經(jīng)過塔體下部換熱器11的管間由中心管34聚集至上部出口37進(jìn)入觸媒筐10頂部，進(jìn)入第一觸媒層35，然后軸徑向通過氣體分布筒32上的氣體分布管孔33，進(jìn)入螺旋管間隙38與螺旋管2(熱管蒸發(fā)段)內(nèi)的工作液體換熱，降溫后流入第二段觸媒層39，一部分通過第二層氣體分布筒，另一部分直接進(jìn)入觸媒層，在第二觸媒層中間有段間螺旋管41可以取走部分反應(yīng)熱，二部分氣體聚總后流過第三段螺旋管40再流向下層觸媒，最后流經(jīng)底部換熱器11的管內(nèi)由出口管36流出。螺旋管內(nèi)的工作液體蒸汽從合成塔頂部流出經(jīng)過蒸氣上升管3前往塔外的冷凝段1，冷凝后工作液體通過冷凝液下降管4從塔頂再回到塔內(nèi)進(jìn)入各層螺旋管內(nèi)再次受熱，如此反復(fù)循環(huán)，不斷取出塔內(nèi)熱量，在塔外的蒸發(fā)器1內(nèi)產(chǎn)生中(高)壓蒸汽供工藝使用。如此反復(fù)，實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的。
權(quán)利要求1.一種分離型熱管氨合成塔，它包括有工質(zhì)高壓泵、不凝性氣體排放器、汽包、塔體，塔體內(nèi)設(shè)有觸媒筐，在塔底設(shè)有熱交換器，其特征在于它還包括有分離型熱管，在塔體內(nèi)的觸媒筐內(nèi)設(shè)有不少于一層的觸媒層，分離型熱管的蒸發(fā)段就設(shè)在觸媒層處，分離型熱管的冷凝段設(shè)在塔體外，熱管的蒸發(fā)段與冷凝段間通過蒸氣上升管和冷凝液下降管連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離型熱管氨合成塔，其特征在于所述的觸媒層可以是單層、雙層、多層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離型熱管氨合成塔，其特征在于所述的分離型熱管的蒸發(fā)段是螺旋型盤管、或蛇管，它可以布置在觸媒層間，也可埋設(shè)在觸媒層內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離型熱管氨合成塔，其特征在于所述的分離型熱管的冷凝段也就是副產(chǎn)蒸氣的蒸氣發(fā)生器，冷凝段的結(jié)構(gòu)型式可以是蛇管式，螺旋管式，列管式中的任何一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分離型熱管氨合成塔，其特征在于所述的塔外冷凝段可以布置在一個(gè)容器內(nèi)，也可以分別布置在多個(gè)容器內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離型熱管氨合成塔，其特征在于當(dāng)合成氣在觸媒筐內(nèi)呈軸向流動(dòng)時(shí)，設(shè)在塔內(nèi)的觸媒筐與塔的內(nèi)壁間有一混合氣流動(dòng)間隙，在觸媒筐內(nèi)設(shè)有多層觸媒層，在兩個(gè)相鄰的觸媒層間設(shè)有熱管的蒸發(fā)段在末層熱管蒸發(fā)段的下面設(shè)有分氣盒，在觸媒筐內(nèi)沿軸線設(shè)有一中心管，該中心管的一端穿過各觸媒層及熱管的蒸發(fā)段與分氣盒相連通，另一端伸至觸媒筐頂部與第一觸媒層相連通，在分氣盒的下面設(shè)有末層觸媒層，在末層觸媒層的下面設(shè)有末層熱交換管，末層熱交換管穿過末層觸媒層與分氣盒相連通，在末層熱交換管的下面設(shè)有塔底換熱器，在末層觸媒的下面軸線位置設(shè)有一中心管，該中心管穿過塔底熱交換器和塔底與下部接頭相連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離型熱管氨合成塔，其特征在于當(dāng)合成氣在觸媒筐內(nèi)呈徑向流動(dòng)時(shí)，設(shè)在塔內(nèi)的觸媒筐與塔的內(nèi)壁間有一混合氣流動(dòng)間隙，在觸筐內(nèi)分段設(shè)有觸媒層，各觸媒層內(nèi)設(shè)有熱管的蒸發(fā)段，各觸媒層間有一定的間隙，在熱管的蒸發(fā)段與觸媒層間設(shè)有氣體分布筒，氣體分布筒上設(shè)有氣體分布孔，在塔體內(nèi)的底部設(shè)有塔底換熱器，塔底換熱器與混合氣流動(dòng)間隙相連通，在觸媒筐的軸心位置設(shè)有一中心管，中心管的一端與第一層觸媒層相連通，中心管的另一端與塔底換熱器相連通，在塔底換熱器的下部穿過塔體的底部有一出口管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離型熱管氨合成塔，其特征在于所述的觸媒筐可為一段觸媒，連續(xù)取熱的熱管的蒸發(fā)段布置在觸媒層內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離型熱管氨合成塔，其特征在于所述塔體的塔底換熱器可以設(shè)在塔體內(nèi)，也可設(shè)在塔體外。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種分離型熱管氨合成塔,它包括有工質(zhì)高壓泵、不凝性氣體排放器、汽包、塔體,塔體內(nèi)設(shè)有觸媒筐,在塔底設(shè)有熱交換器,特別它還包括有分離型熱管,在塔體內(nèi)的觸媒筐內(nèi)設(shè)有不少于一層的觸媒層,分離型熱管的蒸發(fā)段就設(shè)在觸媒層處,分離型熱管的冷凝段設(shè)在塔體外,熱管的蒸發(fā)段與冷凝段間通過蒸氣上升管和冷凝液下降管連通。
文檔編號(hào)C01C1/00GK2377246SQ99228430
公開日2000年5月10日 申請(qǐng)日期1999年5月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月24日
發(fā)明者莊駿, 張紅, 張衛(wèi)華 申請(qǐng)人:莊駿, 張紅, 沈士明, 張衛(wèi)華, 魏守福