专利名称：制备氨的方法和反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及由含有氮和氢的混合气制备氨的方法和反应器，输送合成气通过若干个催化床，同时在这些催化床之间进行中间冷却部分转化的合成气。具体地说，本发明涉及一种改进上述方式的方法和用于这种方法的反应器，其中部分转化的合成气的冷却是通过与新鲜合成气的单股气流间接热交换进行的。
美国专利US 4 181 701公开了一种有一个顶部催化床和一个底部催化床的氨反应器，其中的一个床安装有中央热交换器。合成气的反应气流是通过在反应器内混合分开的原料流获得的；壳体流用于冷却反应器壳体，交换流用于冷却中央热交换器，而旁路流用于调节反应气流的最终温度。
另外，在有二个以上的催化床的反应器内间接冷却部分转化的氨合成气在现有技术里是已知的，并且传统地应用于工业上。
因此，合成气是被新鲜合成气间接冷却的，新鲜合成气按若干股分开的气流输送到在催化床之间的热交换器中。这些气流通过安装在反应器壳体上的分开的管道输送进来。
在若干个夹层热交换器里被分开的气流进行中间冷却部分转化的合成气的这种已知的氨制备方法的主要缺点是，在氨反应器上需要大量的接口装置和复杂的接管。
因此，本发明的一个目的是提供在二个以上的催化床里中间冷却部分转化的合成气以制备氨的方法，其中，气体是在催化床之间通过间接热交换被冷却的，没有已知方法的上述缺点。
根据上述的目的，本发明提供一种在氨反应器里在高压和高温下制备氨的方法，包括输送氨合成气的反应气流连续通过至少三个催化床并使合成气在这些床里反应；在安装于各个催化床之间的热交换器里，采用热交换进行中间冷却离开催化床的部分反应的合成气并抽出富含氨的产物流，其中反应气流是在送入第一催化床之前，用在部分转化的合成气的中间冷却期间通过间接热交换已经预热的合成气第一原料流、用被产物流通过间接热交换已经预热的合成气第二原料流、和用供调节反应气流温度的合成气第三原料流混合得到的，并且其中输送第一原料流连续地通过用于冷却部分转化的合成气的夹层热交换器。
本发明的另一个目的是提供一种在本发明的方法里使用的氨反应器，具有简化的、用于分配作为冷却介质的新鲜的合成气的进口和管道装置，冷却介质在各个催化床之间与部分反应的合成气进行间接热交换。
因此，根据本发明的氨反应器包括，在一个圆柱形抗压壳体里，至少一个第一、一个第二、和一个最后的催化床，这些催化床围绕共同的轴线垂直设置并且串联连结；中间热交换装置，设置在各个催化床之间，通过用新鲜的氨合成气的第一原料流的间接热交换进行中间冷却从催化床出来的部分转化的氨合成气；原料流热交换装置，设置于最后一级催化床的出口处，通过用氨合成气的第二原料流间接热交换来冷却氨产物流；用于将第一原料流输入反应器内的进口装置和用于将第二原料流输入反应器的进口装置；用于将新鲜氨合成气的第三原料流输入反应器内的进口装置；用于将第一、第二和第三原料流输送至顶部催化床的装置；和在将反应气流输入顶部催化床之前，用于将原料流与反应气流混合的装置，其中，输送第一原料流的装置包括用于串联中间热交换器并将第一原料流从进口装置顺序地通过中间热交换装置输送到原料流混合装置的通道。
在以下的描述中将结合附图
更详细地解释本发明，其中唯一的附图以纯粹示意方式表示根据本发明的一个特定实施例的氨合成气的截面图。
当实施本发明时，新鲜的氨合成气2被引入根据本发明的一个特定实施例构成的氨反应器4内。合成气以三股分开的原料流6、8、10通过设置在反应器壳体12上的进口16、18、20被引进来。反应器4包括在壳体内的一个顶部催化床24，一个中央催化床26和一个底部催化床28。在催化床24和26之间以及在催化床26和28之间设置有用于冷却离开催化床24和26的部分转化的反应气流37的热交换器30和32。设置在下游的底部催化床28的底部热交换器34用于冷却来自床28的产物流。在反应气36里的新鲜合成气被输送到催化床24并且在催化床24里部分地转化。然后将反应气流37里的部分转化的合成气连续输送通过催化床26和28。由于通过了这些催化床，在气流里的氮与氢放热反应生成氨并且产物流38富含氨。产物流38在经过出口40从反应器抽出之前在热交换器34里通过间接冷却被原料流8冷却。
如前文所述，在氢气和氮气之间的反应在催化床中放热地进行而反应气流的温度升高。由于热力学的原因，在被送进催化床26和28之前，反应气流37的温度必须降低。因此气流在热交换器30和32里用顺序通过热交换器32和30的原料流6通过间接热交换被冷却。
借助于通过热交换器，原料流6和8如上所述通过间接热交换被预热。预热的原料流在顶部催化床24的上游与反应气流36再混合。在送入催化床24之前，反应气流36的温度通过加入冷的原料流10来调节。
权利要求
1.在氨反应器里，在高压和高温下制备氨的方法，包括输送氨合成气的反应气流连续通过至少三个催化床并且让合成气在这些床里反应；在安装于各个催化床之间的热交换器里，采用热交换进行中间冷却部分反应的离开催化床的合成气并抽出富含氨的产物流，其中反应气流是在送入第一催化床之前，用在部分转化的合成气的中间冷却期间通过间接热交换已经预热的合成气第一原料流、用被产物流通过间接热交换已经预热的合成气第二原料流、和用供调节反应气流温度的合成气第三原料流混合得到的，并且其中输送第一原料流连续地通过用于冷却部分转化的合成气的夹层热交换器。
2.氨反应器，包括在一个圆柱形抗压壳体里，至少一个第一、一个第二、和一个最后的催化床，这些催化床围绕共同的轴线垂直设置并且串联连结；中间热交换装置，设置在各个催化床之间，通过与新鲜的氨合成气的第一原料流的间接热交换进行中间冷却从催化床出来的部分转化的氨合成气；原料流热交换装置，设置于最后一级催化床的出口处，通过与氨合成气的第二原料流的间接热交换来冷却氨产物流；用于将第一原料流送入反应器的进口装置和用于将第二原料流送入反应器的进口装置；用于将新鲜的氨合成气的第三原料流送入反应器的进口装置；用于将第一、第二和第三原料流送至顶部催化床的装置；和在将反应气流送入顶部催化床之前，用于将原料流与反应气流混合的装置，其中，输送第一原料流的装置包括用于串联中间热交换器并且将第一原料流从进口装置顺序地通过中间热交换器输送到原料流混合装置的通道。
全文摘要
在氨反应器里,在提高的压力和温度下制备氨的方法,包括输送氨合成气的反应气流连续通过至少三个催化床并使合成气在这些床里反应;在安装于各个催化床之间的热交换器里,采用热交换进行中间冷却离开催化床部分反应的合成气并抽出富含氨的产物流,其中反应气流是在送入第一催化床之前,用在部分转化的合成气的中间冷却期间通过间接热交换已经预热的合成气第一原料流、用被产物流通过间接热交换已经预热的合成气第二原料流、和用供调节反应气流温度的合成气第三原料流混合得到的,并且其中输送第一原料流连续地通过用于冷却部分转化的合成气的夹层热交换器。
文档编号C01C1/00GK1202457SQ9810884
公开日1998年12月23日 申请日期1998年4月20日 优先权日1997年4月21日
发明者E·A·嘉姆 申请人:赫多特普索化工设备公司