一种套装多床层末端等温氨合成反应器的制作方法

本发明涉及低压氨合成反应器，具体涉及一种套装多床层末端等温氨合成反应器。

背景技术：

1、目前国内外氨合成技术供应商现有的大型低压(15.0mpa)氨合成反应器均为三级绝热径向催化剂床层，三段绝热径向催化剂床层为上下之间叠加式，催化剂床层虽为径向，但床层之间为叠加式，床层与床层之间连接、密封、热应力消除、气体输送通道等存在诸多问题，在运行过程中容易损坏。多级径向床层及床层之间间接换热器采用上下之间叠加式连接为一整体，设备高度达28m以上，不仅运输困难、设备检修难、而且工程造价高。为此，提出一种套装多床层末端等温氨合成反应器。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有技术存在的设备高度过高、运输困难、设备检修难、工程造价高的问题、氨净值低、运行能耗高等缺陷，提供了一种套装多床层末端等温氨合成反应器。

2、本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括气体混合分布组件、多级径向催化剂床层、合成气收集器、水移热管束，多级径向催化剂床层自外向内依次布置且相邻的两级径向催化剂床层连通，所述气体混合分布组件设置在位于最外侧的径向催化剂床层的外部，所述气体混合分布组件与位于最外侧的径向催化剂床层连通，位于最内侧的径向催化剂床层与合成气收集器连通，所述水移热管束通过换热作用移出最内侧的径向催化剂床层的反应热，使其为等温床层；

3、所述水移热管束包括进水总管、分水球腔、换热水管、集水球腔、出水总管；所述换热水管间隔分布在最内侧的径向催化剂床层内部，下端与所述分水球腔连通，上端与所述集水球腔连通，所述集水球腔的上端与所述出水总管连通，所述分水球腔的下端与所述进水总管连通，所述出水总管末端引出至套装多床层末端等温氨合成反应器外部，所述进水总管的始端引出至套装多床层末端等温氨合成反应器外部。

4、更进一步地，多级径向催化剂床层包括一级径向催化剂床层、二级径向催化剂床层、末端径向催化剂床层；所述二级径向催化剂床层套设在末端径向催化剂床层外部并与其连通，所述一级径向催化剂床层套设在二级径向催化剂床层外部并与其连通，所述气体混合分布组件设置在所述一级径向催化剂床层外部并与其连通。

5、更进一步地，所述气体混合分布组件包括f0冷气管、内件平盖、f0分布器、气体混合室、内件筒体、气体分布室、催化剂框下封头、f1冷气管、f2冷气管、床层密封花板、气体分布器；内件平盖设置在所述内件筒体的上端，所述催化剂框下封头设置在所述内件筒体的下端，所述气体分布室位于所述气体分布器与所述内件筒体之间，所述气体混合室位于所述气体分布器与所述内件平盖之间，所述气体混合室位于气体分布室的上方并与其连通，所述分布器设置在所述气体混合室中，所述床层密封花板设置在所述一级径向催化剂床层、二级径向催化剂床层、末端径向催化剂床层的上端。

6、更进一步地，所述一级径向催化剂床层包括一级径向催化剂床、一级换热器、一级换热器冷气出口、一级再分布换热器、一级气体再分布器；所述一级径向催化剂床、一级换热器、一级再分布换热器、一级气体再分布器自外向内依次设置，一级换热器冷气出口设置在所述一级换热器的上端，并位于气体混合室内，一级换热器设置在一级再分布换热器的外侧，一级换热器、一级再分布换热器均为圆筒形状，床层密封花板、催化剂框下封头、一级径向催化剂床、一级换热器、一级再分布换热器、一级气体再分布器形成空心圆柱体。

7、更进一步地，所述二级径向催化剂床层包括二级径向催化剂床、二级换热器、二级换热器冷气出口、二级再分布器换热器、二级气体再分布器；所述二级径向催化剂床、二级换热器、二级再分布换热器、二级气体再分布器自外向内依次设置，二级换热器冷气出口设置在气体混合室内，二级换热器设置在二级再分布换热器的外侧，二级换热器、二级再分布换热器均为圆筒形状，床层密封花板、催化剂框下封头、二级径向催化剂床、二级换热器、二级再分布换热器、二级气体再分布器形成空心圆柱体。

8、更进一步地，所述f0冷气管贯穿所述内件平盖设置，并与所述f0分布器连接；所述f1冷气管、f2冷气管自上而下依次贯穿所述内件平盖、气体分布器上端设置，并分别与一级换热器、二级换热器连通。

9、更进一步地，所述末端径向催化剂床层为末端径向催化剂床，所述合成气收集器包括集气筒、出气直连管、气侧球腔、气侧通道，所述末端径向催化剂床套设在所述集气筒的外部并与其连通，且位于所述二级气体再分布器的内侧，所述集气筒的上端封闭，下端通过气侧球腔与气侧通道连通，气侧通道与出气直连管连通。

10、更进一步地，一级径向催化剂床、二级径向催化剂床、末端径向催化剂床内部填充的催化剂为合成氨催化剂。

11、更进一步地，所述间接换热套装式径向多段床层结构的合成反应压力为80～15.0mpa，一级径向催化剂床层、二级径向催化剂床层、末端径向催化剂床层的温度为300～510℃。

12、更进一步地，所述气体混合分布组件外围设有壳体上封头、壳体筒体、壳体下封头，通过壳体上封头、壳体筒体、壳体下封头依次连接形成一个壳体。

13、本发明相比现有技术具有以下优点：ⅰ级径向催化剂床层、ⅱ级径向催化剂床层、……n级径向催化剂床、末端等温径向床层分别套在集气筒周围，形成ⅰ级、ⅱ级、ⅲ级……n级多段间接换热及水移热的套装径向催化剂床层，设备高度降低，应力消除彻底，工程造价降低。

技术特征：

1.一种套装多床层末端等温氨合成反应器，其特征在于：包括气体混合分布组件、多级径向催化剂床层、合成气收集器、水移热管束，多级径向催化剂床层自外向内依次布置且相邻的两级径向催化剂床层连通，所述气体混合分布组件设置在位于最外侧的径向催化剂床层的外部，所述气体混合分布组件与位于最外侧的径向催化剂床层连通，位于最内侧的径向催化剂床层与合成气收集器连通，所述水移热管束通过换热作用移出最内侧的径向催化剂床层的反应热，使其为等温床层；

2.根据权利要求1所述的一种套装多床层末端等温氨合成反应器，其特征在于：多级径向催化剂床层包括一级径向催化剂床层、二级径向催化剂床层、末端径向催化剂床层；所述二级径向催化剂床层套设在末端径向催化剂床层外部并与其连通，所述一级径向催化剂床层套设在二级径向催化剂床层外部并与其连通，所述气体混合分布组件设置在所述一级径向催化剂床层外部并与其连通。

3.根据权利要求2所述的一种套装多床层末端等温氨合成反应器，其特征在于：所述气体混合分布组件包括f0冷气管、内件平盖、f0分布器、气体混合室、内件筒体、气体分布室、催化剂框下封头、f1冷气管、f2冷气管、床层密封花板、气体分布器；内件平盖设置在所述内件筒体的上端，所述催化剂框下封头设置在所述内件筒体的下端，所述气体分布室位于所述气体分布器与所述内件筒体之间，所述气体混合室位于所述气体分布器与所述内件平盖之间，所述气体混合室位于气体分布室的上方并与其连通，所述分布器设置在所述气体混合室中，所述床层密封花板设置在所述一级径向催化剂床层、二级径向催化剂床层、末端径向催化剂床层的上端。

4.根据权利要求3所述的一种套装多床层末端等温氨合成反应器，其特征在于：所述一级径向催化剂床层包括一级径向催化剂床、一级换热器、一级换热器冷气出口、一级再分布换热器、一级气体再分布器；所述一级径向催化剂床、一级换热器、一级再分布换热器、一级气体再分布器自外向内依次设置，一级换热器冷气出口设置在所述一级换热器的上端，并位于气体混合室内，一级换热器设置在一级再分布换热器的外侧，一级换热器、一级再分布换热器均为圆筒形状，床层密封花板、催化剂框下封头、一级径向催化剂床、一级换热器、一级再分布换热器、一级气体再分布器形成空心圆柱体。

5.根据权利要求4所述的一种套装多床层末端等温氨合成反应器，其特征在于：所述二级径向催化剂床层包括二级径向催化剂床、二级换热器、二级换热器冷气出口、二级再分布器换热器、二级气体再分布器；所述二级径向催化剂床、二级换热器、二级再分布换热器、二级气体再分布器自外向内依次设置，二级换热器冷气出口设置在气体混合室内，二级换热器设置在二级再分布换热器的外侧，二级换热器、二级再分布换热器均为圆筒形状，床层密封花板、催化剂框下封头、二级径向催化剂床、二级换热器、二级再分布换热器、二级气体再分布器形成空心圆柱体。

6.根据权利要求5所述的一种套装多床层末端等温氨合成反应器，其特征在于：所述f0冷气管贯穿所述内件平盖设置，并与所述f0分布器连接；所述f1冷气管、f2冷气管自上而下依次贯穿所述内件平盖、气体分布器上端设置，并分别与一级换热器、二级换热器连通。

7.根据权利要求6所述的一种套装多床层末端等温氨合成反应器，其特征在于：所述末端径向催化剂床层为末端径向催化剂床，所述合成气收集器包括集气筒、出气直连管、气侧球腔、气侧通道，所述末端径向催化剂床套设在所述集气筒的外部并与其连通，且位于所述二级气体再分布器的内侧，所述集气筒的上端封闭，下端通过气侧球腔与气侧通道连通，气侧通道与出气直连管连通。

8.根据权利要求2所述的一种套装多床层末端等温氨合成反应器结构，其特征在于：一级径向催化剂床、二级径向催化剂床、末端径向催化剂床内部填充的催化剂为合成氨催化剂。

9.根据权利要求8所述的一种套装多床层末端等温氨合成反应器，其特征在于：所述间接换热套装式径向多段床层结构的合成反应压力为80～15.0mpa，一级径向催化剂床层、二级径向催化剂床层、末端径向催化剂床层的温度为300～510℃。

10.根据权利要求1所述的一种套装多床层末端等温氨合成反应器，其特征在于：所述气体混合分布组件外围设有壳体上封头、壳体筒体、壳体下封头，通过壳体上封头、壳体筒体、壳体下封头依次连接形成一个壳体。

技术总结
本发明公开了一种套装多床层末端等温氨合成反应器，属于低压氨合成反应器技术领域，包括气体混合分布组件、多级径向催化剂床层、合成气收集器、水移热管束，多级径向催化剂床层自外向内依次布置且相邻的两级径向催化剂床层连通，所述气体混合分布组件设置在位于最外侧的径向催化剂床层的外部，所述气体混合分布组件与位于最外侧的径向催化剂床层连通。本发明Ⅰ级径向催化剂床层、Ⅱ级径向催化剂床层、末端等温径向床层分别套在合成气收集器外围，形成Ⅰ级、Ⅱ级、……n级+末端水移热等温的套装多床层末端等温氨合成反应器，设备高度降低，应力消除彻底，工程造价降低、氨净值高、床层副产高品位蒸汽、热能回收率高。

技术研发人员：王庆新,王揽月,刘学治,王朝鹏
受保护的技术使用者：南京敦先化工科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12