专利名称：长孔波形分布径向氨合成塔的制作方法
技术领域：
本实用新型属于氨的合成装置技术领域，是一种三层触媒床气体都呈径向流动，且气流分布器为长孔波形的氨合成塔。
合成氨生产厂家一般都把生产氨净值高，转化率高，能耗低，催化剂寿命长作为追求的目标，而这些目标能否实现，又无一不与氨合成塔的结构性能紧密相关。对此国内外的生产厂家和研究单位都为改进氨合成塔的结构性能作了不少工作，也取得了较好的效果，例如丹麦Topsoe公司的S-300型氨合成塔，中国石油化工总厂、华东化工学院的“两段径向并联换热式氨合成塔”(CN1060636A)，中国武汉化工工程公司的“轴径向增产节能型氨合成塔”(CN2067707U)，以及华东化工学院和湖南省化工设计院的“轴径向冷管型氨合成塔触媒筐”(CN86200368U)等。但仍然存在一些问题如触媒筐内的气流分布器上所开的孔多为圆孔，易被大颗粒触媒将孔堵死，而小颗粒触媒又易漏出，这就需要用不锈钢丝网作小颗粒触媒的支承构件，这不仅增加了成本和结构的复杂性，而且丝网容易出现破损事故；又如气流分布器的气体流动多为纯径向型的，这就使得气体分布和床层温度不是很均匀；再如现有的各床层顶部，有的是密封的，使得床层上部的催化剂无法利用，而有的则是敞开的，这又使得气流无分布，也易使触媒利用率不高；还如现有的中央换热器的换热列管多是光管，这一方面将影响管内传热系数的提高，二方面使管承受热胀冷缩的能力低，易产生热应力断裂。
因此，本实用新型的任务之一是解决已有技术存在的问题，拟提供一种内件结构简单、气体、床层温度分布均匀，强度高，不易变形的氨合成塔。
本实用新型的任务之二是在上述改进的基础上，进一步解决已有技术存在的问题，提供一种具有使触媒利用率高的内件的氨合成塔。
本实用新型的任务之三则是解决已有技术换热列管采用光管带来的问题，以提高塔内换热列管的传热系数，延长其使用寿命。
本实用新型的任务之一是由下述技术方案完成的。
本技术方案展示的氨合成塔，包括外筒、触媒筐、气流分布器、收集器、上换热器和下换热器。上、下换热器分别安装于I、II床层中央的收集器内。由气流分布器所构成的I、II、III床层均为径向流动床。为了使流入各床层的气体分布和各床层反应温度更均匀，各床层的气流分布器为触媒筐内壁周边上连续排列设置的截面呈正弦波形的分布板，当气流流入气流分布器壁后，即沿波形的分布板上的孔呈放射状进入触媒层，并与相邻波形分布板的放射状气流相互交错形成混流，与触媒更充分地进行反应。对于气体分布器板上的孔，本技术方案还将其设计为长形或长圆形，由于其宽度小于触媒粒度，而长度又大于触媒粒度，故既不会被触媒堵塞防碍气体流动，又使小颗粒触媒不会漏出，且省却了丝网，降低了成本，简化了内件结构，也改善了气流均布。
本实用新型的任务之二是通过在第一床层顶部安装一个多孔气体分布器的技术方案来完成的。该分布器为一个其上有非均布通孔的环形板，当气体经过每层床顶时，就会有一部分气体穿过这些通孔，与床层最上部的触媒反应，提高触媒利用率。
完成本实用新型的任务之三的技术方案则是将上、下换热器中的换热列管设计为波纹管。由于波纹管较之相同直径和长度的光管传热面积增加了，又有波纹段作为热胀冷缩的回旋余地，故既提高了换热列管内的传热系数，缩小了中央换热器的面积，又使换热列管对热胀冷缩的承受能力提高了，延长了使用寿命。
图1为本实用新型的结构和气体流向示意图；图2为图1的A-A向气流分布器和收集器的结构示意图；图3为图2正弦波形气流分布板的A向局部结构示意图；图4为床层顶部的多孔气体分布器的局部结构示意图。
以下结合附图给出实施例并对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，本实用新型包括外筒、触媒筐2、气流分布器3、收集器6、上换热器7、下换热器8和多孔气体分布器9。触媒筐2位于外筒1内，其间有间隙，并与塔外筒1下部旁侧的一进气口13相通。I、II床层10、11的触媒筐2内由外向里依次安放气流分布器3、触媒5、收集器6、上换热器7或下换热器8，III床层12的触媒筐2内由外向里则依次安放气流分布器3、触媒5、收集器6、二进气管14，二进气管14从塔底中部进人塔内，并与下换热器8相接。多孔气体分布器9安装在每一个床层顶部。
其中气流分布器3为一固定在触媒筐2壁上的多波分布器。也就是在触媒筐2内壁上连续排列设置的截面呈正弦波形的分布板，见图2。板上所开的孔均为长孔或长圆孔4，本实施例为长圆孔4，见图3。收集器6为一个与气流分布器3同心的圆筒，见图2，其上所开的孔也为长孔或长圆孔，本实施例为长圆孔。位于I、II床层10、11中部的上、下换热器7、8中的换热列管均为波纹管。多孔气体分布器9为一其上有非均布通孔的环形板，见图4，板上的孔由内向外分布越多或孔径越大，其环形板的内外半径分别与收集器6和气流分布器3匹配。
当氨合成塔工作时，进塔的冷气体大部份从塔外筒下部旁侧的一进气口13进入，经外筒1与触媒筐2之间的间隙向上流而进入上换热器7的管内，被出I床层10的反应气加热后流出进入I床10的触媒层反应。进塔的其余部份冷气体从塔底中部的二进气管14进入下换热器8的管内，被II床层11的出口反应气加热后，通过位于上换热器7中部的输送管15，也进入I床10的触媒层反应。经I床层10触媒反应后的高温反应气，从收集器6出口流出，进入上换热器7管间，同一进气口13进入的冷气体换热并冷却，然后再进入II床11触媒层。经II床层11触媒反应后的高温气体再进入下换热器8管间同二进气管14进入的冷气体换热并冷却至III床的温度。经III床层12反应后的热气体，由III床12中央的输气管16出塔。
由于本实用新型的三个床层均为径向流动的触媒床，气体均应由外向心流动，故进入各床层10、11、12的气体大部份是通过波形长孔分布器3进入的，其余部份则是经各床顶多孔气体分布器9流入触媒层的。
本实用新型与已有技术相比，具有以下优点1.内件结构简单，成本低，气体分布和床层温度更均匀。
2.气流分布器的波形结构强度高，不易变形，可以用更薄的板材制作，不需在孔壁外加丝网。
3.气流分布器和收集器的孔长不会被触媒堵死，使操作更可靠。
4.采用多孔分布器，提高了触媒的利用率。
5.中央换热列管的波纹管结构，提高了管内的传热系数和承受热胀冷缩的能力，延长了使用寿命，缩小了换热器体积可多装触媒。
权利要求1.一种长孔波形分布径向氨合成塔，包括外筒(1)、触媒筐(2)、气流分布器(3)、收集器(6)、上换热器(7)和下换热器(8)，上、下换热器(7、8)分别安装于I、II床层(10、11)中央的收集器(6)内，由气流分布器(3)所构成的I、II、III床层(10、11、12)均为径向流动床，其特征在于气流分布器(3)为触媒筐(2)内壁上连续排列设置的截面呈正弦波形的分布板，且分布板(3)上所开的孔均为长孔或长圆孔(4)。
2.根据权利要求1所述的长孔波形分布径向氨合成塔，其特征在于每一床层顶部都安装有一多孔气体分布器(9)，该分布器(9)为一其上有非均布通孔的环形板。
3.根据权利要求1或2所述的长孔波形分布径向氨合成塔，其特征在于收集器(6)上的孔也为长孔或长圆孔(4)。
4.根据权利要求1或2所述的长孔波形分布径向氨合成塔，其特征在于上、下换热器(7、8)中的换热列管均为波纹管。
5.根据权利要求3所述的长孔波形分布径向氨合成塔，其特征在于上、下换热器(7、8)中的换热列管均为波纹管。
专利摘要本实用新型是一种长孔波形分布径向的氨合成塔,包括外筒、触媒筐、气流分布器、收集器、上、下换热器。其三床均为径向流动床,气体分布器为呈正弦波形的分布板,且孔形为长孔或长圆孔;上、下换热列管均为波纹管;每一床层顶部还安装有一多孔气体分布器。本实用新型具有塔内件结构简单、强度高、成本低、气体分布均匀、操作可靠、传热系数高、使用寿命长等优点。
文档编号B01J8/04GK2406723SQ0022200
公开日2000年11月22日 申请日期2000年1月3日 优先权日2000年1月3日
发明者曾纪龙, 王时川, 胡显存 申请人:中国成达化学工程公司