专利名称：分离型热管氨合成塔的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种分离型热管氨合成塔。
目前常规氨合成塔的冷却方式有三种a.完全冷激型，即用新鲜的氢、氮气与反应后的高温气体混合起到降温目的，此种塔合成率不高；b.冷管换热，即在触媒层中布有许多换热管，冷热流体分别在管内外流过达到换热降温的目的，此种塔气体分布不均匀，结构复杂，合成率也不高；c.塔内副产蒸汽，间接换热，但管内用的是高压循环水，水质要求高，塔外附属设备多。
本实用新型的目的就是为了解决现有技术的上述缺陷而提供一种分离型热管氨合成塔。
本实用新型的目的是通过以下技术解决方案实现的一种分离型热管氨合成塔，它包括有工质高压泵、不凝性气体排放器、汽包、塔体，塔体内设有触媒筐，在塔底设有热交换器，它还包括有分离型热管，在塔体内的触媒筐内设有不少于一层的触媒层，分离型热管的蒸发段就设在触媒层处，分离型热管的冷凝段设在塔体外，热管的蒸发段与冷凝段间通过蒸气上升管和冷凝液下降管连通。
本实用新型的目的还可通过以下技术措施来进一步实现前述的分离型热管氨合成塔，其中所述的触媒层可以是单层、双层、多层。
前述的分离型热管氨合成塔，其中所述的分离型热管的蒸发段是螺旋型盘管、或蛇管，它可以布置在触媒层间，也可埋设在触媒层内。
前述的分离型热管氨合成塔，其中所述的分离型热管的冷凝段也就是副产蒸气的蒸汽发生器，冷凝段的结构型式可以是蛇管式，螺旋管式，列管式中的任何一种。
前述的分离型热管氨合成塔，其中所述的塔外冷凝段可以布置在一个容器内，也可以分别布置在多个容器内。
前述的分离型热管氨合成塔，其中所述的当合成气在触媒筐内呈轴向流动时，设在塔内的触媒筐与塔的内壁间有一混合气流动间隙，在触媒筐内设有多层触媒层，在两个相邻的触媒层间设有热管的蒸发段在末层热管蒸发段的下面设有分气盒，在触媒筐内沿轴线设有一中心管，该中心管的一端穿过各触媒层及热管的蒸发段与分气盒相连通，另一端伸至触媒筐顶部与第一触媒层相连通，在分气盒的下面设有末层触媒层，在末层触媒层的下面设有末层热交换管，末层热交换管穿过末层触媒层与分气盒相连通，在末层热交换管的下面设有塔底换热器，在末层触媒的下面轴线位置设有一中心管，该中心管穿过塔底换热器和塔底与下部接头相连通。
前述的分离型热管氨合成塔，其中所述的当合成气在触媒筐内呈径向流动时，设在塔内的触媒筐与塔的内壁间有一混合气流动间隙，在触媒筐内沿径向分段设有触媒层，各触媒层内设有热管的蒸发段，各触媒层间有一定的间隙，在热管的蒸发段与触媒层间设有气体分布筒，气体分布筒上设有气体分布孔，在塔体内的底部设有塔底换热器，塔底换热器与混合气流动间隙相连通，在触媒筐的轴心位置设有一中心管，中心管的一端与第一层触媒层相连通，中心管的另一端与塔底换热器相连通，在热交换器的下部穿过塔体的底部有一出口管。
前述的分离型热管氨合成塔，其中所述的触媒筐可为一段触媒，连续取热的热管的蒸发段布置在触媒层内。
前述的分离型热管氨合成塔，其中所述塔体的塔底换热器可以设在塔体内，也可设在塔体外。
本实用新型的优点在于实现了多段绝热反应，层间间接冷却。因之可非常接近最佳反应温度曲线；气体在触媒层内分布较好，空速低，平面温差小，所以氨净值高，计算表明一般可达17-18％；由于氨净值高，所以单位氨产量的循环气量及冷冻量均减少，动力消耗大大降低；由于合成率高，空速低，所以合成系统附属设备尺寸也相应减少；塔内气体压力降小，一般低于0.8Mpa(轴向流动)；每根热管都是独立的封闭系统，一根或多根热管损坏，不影响整塔的运行。运用分离式热管取出塔内热量，完全间接换热，固之氨合成率高；取出塔内热量副产蒸汽；取热管内为相变传热，工质在管内自动循环，不需外界补充水，塔外附属设备少，工作可靠。
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明
图1为本实用新型的结构示意筐图。
图2为本实用新型合成气轴向流动合成塔塔体结构示意图。
图3为本实用新型合成气径向流动合成塔塔体结构示意图。
如
图1所示，本实用新型它包括有工质高压泵8、不凝性气体排放器7、汽包6、塔体5，塔体5内设有触媒筐10，在塔底设有热交换器11，特别是它还包括有分离型热管，在塔体5内的触媒筐10内设有不少于一层的触媒层9，分离型热管的蒸发段2就设在触媒层9处，分离型热管的冷凝段1设在塔体5外，分离型热管的蒸发段2与冷凝段1间通过蒸气上升管3和冷凝液下降管4连通。触媒层9可以是单层、双层、多层。分离型热管的蒸发段2是螺旋型盘管、或蛇管，它可以布置在触媒层9间，也可埋设在触媒层9内。分离型热管的冷凝段1也就是副产蒸气的蒸气发生器，冷凝段1的结构型式可以是蛇管式，螺旋管式，列管式中的任何一种。塔外冷凝段可以布置在一个容器内，也可以分别布置在多个容器内。混合气12进入塔内通过触媒层9时，氢氮气发生化学反应产生氨气并发出热量。配置在各触媒层9间的热管的蒸发段2吸收从触媒层出来的气体的反应热，加热热管内部的工作液体，热管内部工作液体受热后变为蒸气，沿热管的蒸发段的蒸汽上升管3从顶部流出，进入冷凝段1(副蒸汽发生器)的管内，被管外的锅炉水冷却冷凝结为液体，沿下降管4流入合成塔内的螺旋盘管2(热管的蒸发段)，再次吸收合成反应气体的热量。如此不断循环，连续地将塔内的反应热不断取出。产生的压力为1.9-12MPa的蒸汽。触媒筐10也可做成一段触媒，热管的蒸发段2布置在触媒层9内连续取热，实现无限逼近最佳反应温度，下部的塔底换热器11可以设在塔体5内，也可设在塔体5外。
如图2所示，本实用新型当合成气在触媒筐10内呈轴向流动时，设在塔内的触媒筐10与塔5的内壁间有一混合气流动间隙13，在触媒筐10内设有多层触媒层，在两个相邻的触媒层间设有热管的蒸发段2(本图示中为螺旋盘管)，在末层热管蒸发段2的下面设有分气盒31，在触媒筐10内沿轴线设有一中心管14，该中心管14的一端穿过各触媒层及热管的蒸发段与分气盒31相连通，另一端伸至触媒筐10顶部与第一触媒层15相连通，在分气盒13的下面设有末层触媒层23，在末层触媒层23的下面设有末层热交换管24，末层热交换管24穿过末层触媒层23与分气盒31相连通，在末层热交换管24的下面设有塔底换热器11，在末层触媒23的下面轴线位置设有一下中心管30，该下中心管30穿过塔底换热器11和塔底与下部接头25相连通。图中氢、氮混合气12自塔顶侧面进入合成塔5的上部沿触媒筐10和合成塔壁的间隙13往下流动至塔底部进入塔底换热器11的换热管28内，再进入末层触媒热交换管24的管内，进入分气盒31内聚总由中心管14上升至触媒筐10顶部进入第一触媒层15，轴径向流过第一螺旋盘管16(热管的蒸发段)进入第二触媒层17，依次往下通过第五层触媒23后进入下中心管30的上部流向塔底热交换器11的换热管28的管外通过隔板29后再进入下中心管30的管内往下流动至下部接头25流出。合成气在通过各段触媒层所放出的热量依次通过各层螺旋热管(16、18、20、22)的蒸发段，螺旋管内的工作液体蒸汽26从合成塔顶部流出前往塔外的冷凝段1(见
图1)，冷凝后工作液体27从塔顶再回到塔内进入各层螺旋管内再次受热，如此反复循环，不断取出塔内热量，在塔外的蒸发器内产生中(高)压蒸汽供工艺使用。
如图3所示，本实用新型当合成气在触媒筐内呈径向流动时，设在塔内的触媒筐10与塔的内壁间有一混合气流动间隙13，在触筐内10分段设有触媒层9，各触媒层9内设有热管的蒸发段2，各触媒层9间有一定的间隙，在热管的蒸发段2与触媒层9间设有气体分布筒32，气体分布筒32上设有气体分布孔33，在塔体内的底部设有塔底换热器11，塔底换热器11与混合气流动间隙13相连通，在触媒筐10的轴心位置设有一中心管34，中心管34的一端与第一层触媒层35相连通，中心管34的另一端与塔底换热器11相连通，在热交换器11的下面穿过塔体5的底部有一出口管36。这种结构适合直径为两米以上的大型合成塔使用，塔内合成气体均呈径向流动。氢氮混合气体12由塔顶侧面引入塔内，沿触媒筐和塔壁之间的环隙13下降经过塔体下部换热器11的管间由中心管34聚集至上部出口37进入触媒筐10顶部，进入第一触媒层35，然后轴径向通过气体分布筒32上的气体分布管孔33，进入螺旋管间隙38与螺旋管2(热管蒸发段)内的工作液体换热，降温后流入第二段触媒层39，一部分通过第二层气体分布筒，另一部分直接进入触媒层，在第二触媒层中间有段间螺旋管41可以取走部分反应热，二部分气体聚总后流过第三段螺旋管40再流向下层触媒，最后流经底部换热器11的管内由出口管36流出。螺旋管内的工作液体蒸汽从合成塔顶部流出经过蒸气上升管3前往塔外的冷凝段1，冷凝后工作液体通过冷凝液下降管4从塔顶再回到塔内进入各层螺旋管内再次受热，如此反复循环，不断取出塔内热量，在塔外的蒸发器1内产生中(高)压蒸汽供工艺使用。如此反复，实现本实用新型的目的。
权利要求1.一种分离型热管氨合成塔，它包括有工质高压泵、不凝性气体排放器、汽包、塔体，塔体内设有触媒筐，在塔底设有热交换器，其特征在于它还包括有分离型热管，在塔体内的触媒筐内设有不少于一层的触媒层，分离型热管的蒸发段就设在触媒层处，分离型热管的冷凝段设在塔体外，热管的蒸发段与冷凝段间通过蒸气上升管和冷凝液下降管连通。
2.根据权利要求1所述的分离型热管氨合成塔，其特征在于所述的触媒层可以是单层、双层、多层。
3.根据权利要求1所述的分离型热管氨合成塔，其特征在于所述的分离型热管的蒸发段是螺旋型盘管、或蛇管，它可以布置在触媒层间，也可埋设在触媒层内。
4.根据权利要求1所述的分离型热管氨合成塔，其特征在于所述的分离型热管的冷凝段也就是副产蒸气的蒸气发生器，冷凝段的结构型式可以是蛇管式，螺旋管式，列管式中的任何一种。
5.根据权利要求4所述的分离型热管氨合成塔，其特征在于所述的塔外冷凝段可以布置在一个容器内，也可以分别布置在多个容器内。
6.根据权利要求1所述的分离型热管氨合成塔，其特征在于当合成气在触媒筐内呈轴向流动时，设在塔内的触媒筐与塔的内壁间有一混合气流动间隙，在触媒筐内设有多层触媒层，在两个相邻的触媒层间设有热管的蒸发段在末层热管蒸发段的下面设有分气盒，在触媒筐内沿轴线设有一中心管，该中心管的一端穿过各触媒层及热管的蒸发段与分气盒相连通，另一端伸至触媒筐顶部与第一触媒层相连通，在分气盒的下面设有末层触媒层，在末层触媒层的下面设有末层热交换管，末层热交换管穿过末层触媒层与分气盒相连通，在末层热交换管的下面设有塔底换热器，在末层触媒的下面轴线位置设有一中心管，该中心管穿过塔底热交换器和塔底与下部接头相连通。
7.根据权利要求1所述的分离型热管氨合成塔，其特征在于当合成气在触媒筐内呈径向流动时，设在塔内的触媒筐与塔的内壁间有一混合气流动间隙，在触筐内分段设有触媒层，各触媒层内设有热管的蒸发段，各触媒层间有一定的间隙，在热管的蒸发段与触媒层间设有气体分布筒，气体分布筒上设有气体分布孔，在塔体内的底部设有塔底换热器，塔底换热器与混合气流动间隙相连通，在触媒筐的轴心位置设有一中心管，中心管的一端与第一层触媒层相连通，中心管的另一端与塔底换热器相连通，在塔底换热器的下部穿过塔体的底部有一出口管。
8.根据权利要求1所述的分离型热管氨合成塔，其特征在于所述的触媒筐可为一段触媒，连续取热的热管的蒸发段布置在触媒层内。
9.根据权利要求1所述的分离型热管氨合成塔，其特征在于所述塔体的塔底换热器可以设在塔体内，也可设在塔体外。
专利摘要本实用新型涉及一种分离型热管氨合成塔,它包括有工质高压泵、不凝性气体排放器、汽包、塔体,塔体内设有触媒筐,在塔底设有热交换器,特别它还包括有分离型热管,在塔体内的触媒筐内设有不少于一层的触媒层,分离型热管的蒸发段就设在触媒层处,分离型热管的冷凝段设在塔体外,热管的蒸发段与冷凝段间通过蒸气上升管和冷凝液下降管连通。
文档编号C01C1/00GK2377246SQ99228430
公开日2000年5月10日 申请日期1999年5月24日 优先权日1999年5月24日
发明者庄骏, 张红, 张卫华 申请人:庄骏, 张红, 沈士明, 张卫华, 魏守福