专利名称：氨、醇合成反应系统分流工艺流程的制作方法
一种涉及氨醇合成反应系统分流工艺流程，用于化工中氨、甲醇合成生产，属化肥生产。
在现有技术中，化工生产的氨和甲醇合成，是将原料气输入反应器内，在高温230℃～500℃，高压1～32MPa条件下进行的。反应器由耐高压的钢质厚壁外筒，和耐高温的不锈钢薄壁内筒所组成。参见
图1，反应器的具体结构主要由内筒(01)，外筒(02)，冷管束(03)，中心管(04)，换热器(05)，下部四通(06)所构成。在中心管(04)的下部用隔板(07)分隔成两段，冷管束(03)由上环管(03A)、下环管(03E)、上升管(03B)、冷管(03C)、连接管(03D)构成，在图1中的反应器是拥有几项专利的新产品，但在反应器外的工艺流程仍是传统型的。
下面以氨合成反应为实例说明传统工艺流程，参见图1，从冷却冷凝分离系统(012)出来的未反应循环气，其温度为30℃～45℃，从反应器外筒(02)上部进入、沿着内、外筒间环隙由上而下流动。经反应器下部的四通(06)的一个出气口出来，温度达60℃～80℃，进入热交换器(09)，被管内热气体加热至170℃～190℃。经反应器下部四通(06)进气口，第二次进入反应器内筒(01)的下部换热器(05)的管间。由下而上被管内热气加热后进入中心管(04)的下端，经过与之相连接的上升管(03B)，由下而上进入上环管(03A)，由上环管(03A)进入冷管束(03C)，被管外的反应热气体加热，由上而下进入下环管(03D)。经下环管(03D)与连接管(03E)到达中心管(04)，由下而上从中心管(04)的上端出来。由上而下与内件中的触媒进行合成反应。其合成反应热由冷管束(03C)内的未反应的冷气带走。经过反应后的热气，其温度约410℃～450℃，进入内件下部的换热器(05)管内，以加热管外未反应的冷气，反应后的热气由反应器下部四通(06)二出口出来，温度约为280℃～380℃进入余热回收器(08)，加热管外的软水，产生蒸汽外供。出来的热气温度降至200℃左右，进入热交换器(09)的管内，加热管外未反应气。出来的反应气温度降至130℃～140℃，进入软水加热器(010)，加热管外软水，供厂区锅炉给水。从软水加热器(010)出来的反应气，温度降至70℃～80℃，进入水冷排管(011)，被管外冷水喷淋，降温到35℃左右，进入冷却冷凝分离系统(012)。在系统中冷却到0℃以下，反应气体中的氨冷凝成液氨，分离出米加工成产品。再补充新的H2、N2气，并加压，成为未反应循环气，进入反应器，按前述工艺流程进行反应。
上面所述是合成氨和甲醇的传统工艺流程，不难看出，它存在如下缺点1、热回收率低，设备多，冷却水耗量大，以合成氨为例，一出气体温度60℃～70℃，二出气体温度280℃～320℃，二出气体经余热回收器(08)后，温度降至200℃左右，在热交换器(09)内，二出气体与一出气体进行热交换，其温度变化为二出热气从180℃～200℃降至110℃～130℃，而冷气从60℃～70℃升温至170℃～190℃，其间冷端传热温差为50℃。此时热气温度高达110℃～120℃就进入水冷排冷却到35℃，大量的反应热未被充分利用，因此中间必须要设一个软水加热器，利用110℃～120℃的热气加热软水。但软水只能加热到80℃～90℃，对工厂而言，这是低位能热水，用途不大。
2、如不设置软水加热器，则在水冷排管(011)的冷却水耗量更大。
3、第三个缺点是，全部气体都要经过所有的设备，流程长，阻力大。
鉴上，本发明的目的就是提供一种设备简化，热量回收效果好，水耗少，管线短，维修方便，工艺流程合理的合成氨和甲醇的分流工艺流程。
本发明采用下述技术方案，二进一出分流方法，反应器在结构上不作变更，取消软水加热器，将冷却冷凝分离系统分离出来的循环气，在进入反应器之前，对循环气进行分流，将其分成两股；一股约55～70％循环气进入热交换器被加热至170℃～190℃进入反应器；另一股约30～45％，温度为25℃～45℃的循环气直接进入反应器内、外筒环隙。通过上述方案来实现本发明的目的，以下结合附图和实施例，详述本发明的系统结构和工艺流程的特征。
图1为原系统结构工艺流程2为本发明的结构工艺流程图参见图1～图2，在图2中，反应器由内筒(1)、外筒(2)、冷管束(3)、中心管(4)、下部换热器(5)、底侧四通(6)、下环管(7)、上升管(8)、冷管(9)、上环管(10)、导气管(11)、余热回收器(12)、热交换器(13)、水冷排(14)、冷却冷凝分离系统(15)所构成。
在图2中，为二进一出分流方法，与传统工艺流程不同，从冷却冷凝分离系统(15)出来温度为30℃～45℃的循环气在A点分成两股，以并联方式与反应器连通，一股约占分离出来气流量的55-70％，被输送到热交换器(13)的管间，被管内热气加热至170℃～190℃，经反应器底侧四通(6)的二进气口，到达反应器下部换热器(5)的管间。由下而上与管内自上而下的热反应气换热，被加热至350℃～380℃，进入中心管(4)。自下而上达到中心管(4)的顶端，折回往下与反应器床层中触媒作用，进行氨合成放热反应，然后进入换热器(5)的管内，经底侧四通(6)进入余热回收器(12)，热交换器(13)，水冷排(14)，到达冷却冷凝分离系统(15)完成一个循环。
另一股约占分离出来气流量的30-45％未反应循环气，从反应器底侧四通(6)一进口进入反应器内外简环隙。由下而上，到达内筒顶盖，由顶盖上的两个进气口进入导气管(11)，此时的反应气温度可达100℃～150℃。未反应气由上而下，到达上环管(10)，经冷管(9)，下环管(7)，通至上升管(8)。其管口与中心管(4)管口齐平或略低于中心管(4)管口适当位置。由上升管(8)出来的未反应气与中心管(4)出来的气体在反应器内腔顶部汇集混合折回往下，由上而下通过反应器在床层触媒作用下进行氨合成反应。反应后气体温度达到410℃～450℃。进入下部换热器(5)的管内，降温至300℃～380℃。经余热回收器(12)，加热管外软水产生蒸汽外供，热气降温至200℃左右，进入热交换器(13)管内，加热未反应循环气，使未反应的循环气的温度由30℃～45℃提高到170℃～190℃，而管内的热气温度由200℃左右降至70℃～90℃。然后进入水冷排(14)，被管外冷水喷淋降温至35℃左右，进入冷却冷凝分离系统(15)；分离氨后，补充H2、N2气体，加压，按前述工艺流程进行下一个循环。
根据以上所述，本发明的优点在于1、与传统工艺相比，节省了一个高压软水加热器，相应地缩短了管线长度，降低了气体流动阻力。
2、在传统工艺流程中，有些反应器系统虽未设置软水加热器，但此时进入水冷排(14)的热气温度高达110℃～120℃，而本发明的工艺流程，进入水冷排的温度仅为70℃～90℃，亦即反应热利用提高40℃左右温差热量，而这部分热量又被用来加热蒸汽外供，这部分热量产生的蒸汽，比低温60℃～70℃热软水使用价值大，传输热损小。
3、本工艺流程的未反应循环气，是两股并联形式进入反应器的，为二进一出分流式。与传统工艺相比，不是所有的气体都要经过反应器所有部件，其阻力可降低1/2～1/3，同时提高了反应器的安全性，万一有一条通路发生故障，另一条仍可暂时担负管路的任务，而不致引起管路故障停止运行。本发明不仅用于氨合成，对于甲醇和其他类似反应器同样适用。
权利要求
1.一种涉及氨醇合成反应系统分流工艺流程，用于化工氨和甲醇的合成生产。它包括反应器和反应器外的热交换器及冷却冷凝分离系统，其特征是，二进一出分流方法，由反应器经合成反应出来的热气体，经余热回收器(12)加热软水回收余热，热交换器(13)加热未反应循环气，水冷排(14)冷却热气放热，进入冷却冷凝分离系统(15)分离出来的液氨化或粗甲醇制成产品，分离出来未反应循环气，经补气加压后分成两股以并联分流方式与反应器相连通。
2.根据权利要求1所述的氨，醇合成反应系统分流工艺流程，其特征是，未反应的循环气从A点被分流成两股，一股占气流量55-70％温度为30℃～45℃的气体经热交换器(13)经反应器底侧四通(6)的二进气口进入反应器内，经反应器下部换热器(5)管间，进入中心管(4)顶端与反应器床层中的触媒作用进行氨合成反应，另一股占气流量的30-45％从反应器底侧四通(6)的一进气口进入内筒(1)和外筒(2)间环隙，经导气管(11)，上环管(10)、冷管(9)、下环管(7)，上升管(8)与中心管(4)出来的未反应气汇集混合，与反应器床层中的触媒作用进行氨合成反应，反应温度可达410℃～450℃，经换热器(5)的管内，从反应器底侧四通(6)出来，经余热回收器(12)，热交换器(13)、水冷排(14)，到达冷却冷凝分离系统(15)完成一个循环。
全文摘要
一种涉及氨醇合成反应系统分流工艺流程,用于氨和甲醇的合成生产。由反应器出来的热气体,经余热回收器(12),热交换器(13),水冷排(14),进入冷却冷凝分离系统(15)。分离出来的氨被液化加工成产品,未反应的循环气,以并联分流方式与反应器连通。分流的两股气,一股占气流量55—70%经热交换器(13)加热进入反应器,另一股30—45%的气流量直接进入反应器。本发明不仅节省设备,而且管线缩短,流阻减少,余热回收提高40℃温差热量。
文档编号C01C1/04GK1183380SQ9611842
公开日1998年6月3日 申请日期1996年11月22日 优先权日1996年11月22日
发明者谢定中, 卢健, 李春阳, 严朝建, 黄湘柱 申请人:湖南安淳节能技术有限公司