一种氨转化还原反应器的制造方法

文档序号:44433阅读:605来源:国知局
专利名称:一种氨转化还原反应器的制造方法
【专利摘要】一种氨转化还原反应器包括尾气入口(6),混合气出口(12),斜排净口(13),圆环柱形触媒框,壳体(24)和底部排净口(5),直简体(26)内I段圆环柱形触媒框(8),II段圆环柱形触媒框(9)和III段圆环柱形触媒框(10),I段圆环柱形触媒框(8)位于直筒体(26)下部,II段圆环柱形触媒框(9)位于直筒体(26)中部,III段圆环柱形触媒框(10)位于直筒体(26)上部,三段圆环柱形触媒框中间的圆环空间构成气体分布空腔7,尾气入口(6)与带孔内筒体(19)连接,在直筒体(26)内壁上部有触媒框限位器(11),直筒体(26)与圆环柱形触媒框之间构成气体收集空腔(28)。本实用新型具有结构合理、处理高效的优点。
【专利说明】
一种氨转化还原反应器
技术领域
[0001 ]本实用新型属于一种硝酸生产中的尾气处理装置,具体涉及一种对硝酸生产中的尾气进行氨转化还原反应器。
【背景技术】
[0002]双加压法制硝酸是现在硝酸工业生产中最先进也是最普遍的生产技术,其尾气(主要成分氮氧化物)的处理装置普遍使用氨转化还原反应器。其基本结构和工艺过程见图1:将硝酸尾气与氨气混合后从顶部气体入口 I)进入反应器中,经过气体分布器2使其均匀分布,并向下流动与柱形触媒层3充分接触并发生反应,生成的混合气(主要为氮气和水蒸汽的混合气)从侧面出口 4进入透平机组进行能量(余热、余压)回收再利用;过程中产生的部分液体从底部排净口 5排出。
[0003]实际的生产过程中,氨转化还原反应器运行情况基本正常,但随着硝酸装置的大量上马,发现氨转化还原反应器明显存在如下缺点:
[0004](I)气体流向为轴向向下,由于触媒层轴向总厚度较厚,气体流动距离较长,压力降较大,扩散阻力大;
[0005](2)因为压降较大,容易造成触媒颗粒的结构破坏,影响催化效果及触媒的回收利用;
[0006](3)由于反应过程是放热反应,且反应最激烈的部分主要集中在触媒的上部分,所以会造成设备的上部与下部形成较大温差,容易造成较大的局部应力。

【发明内容】

[0007]本实用新型的目的是克服上述缺陷,提供一种结构合理、处理高效的氨转化还原反应器。
[0008]为了实现上述发明目的,本实用新型的装置是这样实现的,一种氨转化还原反应器,它包括尾气入口,混合气出口,斜排净口,圆环柱形触媒框,壳体和底部排净口,其特征在于壳体由上封头,直筒体和下封头组成,上封头顶部有混合气出口,下封头底部有尾气入口和斜排净口,直筒体内有圆环柱形触媒框,圆环柱形触媒框分为I段圆环柱形触媒框,II段圆环柱形触媒框和III段圆环柱形触媒框,I段圆环柱形触媒框位于直筒体下部,II段圆环柱形触媒框位于直筒体中部,111段圆环柱形触媒框位于直筒体上部,每段圆环柱形触媒框由带孔内筒体和带孔外筒体组成一个圆环柱形,三段圆环柱形触媒框中间的圆环空间构成气体分布空腔,尾气入口(6)与带孔内筒体连接,在直筒体内壁上部有触媒框限位器,直筒体与圆环柱形触媒框之间构成气体收集空腔。
[0009]如上所述的I段圆环柱形触媒框和II段圆环柱形触媒框的结构相同,它是由带孔内筒体,带孔外筒体,下底板,吊耳兼限位板,盖板,盖板固定装置,带孔内筒体和带孔外筒体之间的底端有下底板;带孔内筒体和带孔外筒体的底端通过下底板焊接成一体,待装入触媒以后,顶端用盖板盖住,然后用盖板固定装置将其固定,吊耳兼限位板分别焊接在带孔外筒体的外壁之上和带孔内筒体的内壁之上。
[0010]如上所述的III段圆环柱形触媒框是由带孔内筒体,带孔外筒体,吊耳兼限位板,嵌入式盖板,中心密封圆板,螺栓固定装置组成,带孔内筒体和带孔外筒体的底端通过下底板焊接成一体,待装入触媒以后,顶端放入嵌入式盖板,嵌入式盖板通过螺栓固定装置与带孔内筒体和带孔外筒体的上边缘连接,带孔内筒体19内壁上部焊接有中心密封圆板,吊耳兼限位板分别焊接在带孔外筒体20的外壁之上和带孔内筒体的内壁之上。
[0011]如上所述的带孔内筒体内壁和带孔外筒体的小孔呈正三角形分布ang= 60°,小孔直径D为2mm,正三角边长L = 5mm。
[0012]安装过程:先在I段圆环柱形触媒框、II段圆环柱形触媒框和III段圆环柱形触媒框中装入触媒形成圆环柱形触媒层以后,依次放入壳体内触媒框之间通过吊耳兼限位板固定,最上部通过触媒框限位器固定。
[0013]工作过程:工作时尾气从尾气入口进入气体分布空腔,然后依次经带孔内筒体、圆环柱形触媒层和带孔外筒体后从气体收集空腔向上流出混合气出口。
[0014]本实用新型与现有技术相比具有如下优点:
[0015](I)气体流向为径向离心方向,流通截面积大,流速小,流道短,压力降小;
[0016](2)因为压力降小,不易造成触媒颗粒的结构破坏,或者可以选用机械强度更低的触媒,节约成本;
[0017](3)设备中流动空间大,热量分布均匀,不会造成明显的温度梯度;
[0018](4)由于气体进入后有较大的分布空腔,使得气体和触媒的接触面积明显增大,反应速率及效果明显提升;
[0019](5)触媒按圆环柱形布置,不仅增大了接触面积,也减少了触媒用量,节约了投资成本;
[0020](6)压降小,混合气出口压力大,可回收能量较多;
[0021](7)设备结构紧凑,可有效节约钢材用量,且减少占地面积。
【附图说明】
一种氨转化还原反应器的制造方法附图
[0022]图1为现有技术氨转化还原反应器结构示意图。
[0023]图2为本实用新型氨转化还原反应器的结构示意图。
[0024]图3为I段圆环柱形触媒框和II段圆环柱形触媒框结构示意图。
[0025]图4为III段圆环柱形触媒框结构示意图。
[0026]图5为件19和件20上圆孔示意图。
[0027]如图所示,I是顶部气体入口,2是气体分布器,3是柱形触媒层,4是混合气侧面出口,5是底部排净口,6是尾气入口,7是气体分布空腔,8是I段圆环柱形触媒框,9是II段圆环柱形触媒框,10是III段圆环柱形触媒框,11是触媒框限位器,12是混合气出口,13是斜排净口,14是下底板,15是圆环柱形触媒层,16是吊耳兼限位板,17是盖板,18是盖板固定装置,19是带孔内筒体,20是带孔外筒体,21是嵌入式盖板,22是中心密封圆板,23是螺栓固定装置,24是壳体,25是上封,26是直筒体,27是下封头,28是气体收集空腔。
【具体实施方式】
[0028]下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
[0029]实施例1
[0030]—种氨转化还原反应器,它包括尾气入口 6,混合气出口 12,斜排净口 13,圆环柱形触媒框,壳体24和底部排净口 5,其特征在于壳体24由上封头25,直筒体26和下封头27组成,上封头25顶部有混合气出口 12,下封头27底部有尾气入口 6和斜排净口 13,直筒体26内有圆环柱形触媒框,圆环柱形触媒框分为I段圆环柱形触媒框8,11段圆环柱形触媒框9和III段圆环柱形触媒框10,I段圆环柱形触媒框8位于直筒体26下部,II段圆环柱形触媒框9位于直筒体26中部,III段圆环柱形触媒框10位于直筒体26上部,每段圆环柱形触媒框由带孔内筒体19和带孔外筒体20组成一个圆环柱形,三段圆环柱形触媒框中间的圆环空间构成气体分布空腔7,尾气入口(6)与带孔内筒体19连接,在直筒体26内壁上部有触媒框限位器11,直筒体26与圆环柱形触媒框之间构成气体收集空腔28。
[0031]所述的I段圆环柱形触媒框8和II段圆环柱形触媒框9的结构相同,它是由带孔内筒体19,带孔外筒体20,下底板14,吊耳兼限位板16,盖板17,盖板固定装置18,带孔内筒体19和带孔外筒体20之间的底端有下底板14,带孔内筒体19和带孔外筒体20之间的顶端有盖板17,带孔内筒体19内壁和带孔外筒体20外壁顶部有吊耳兼限位板16,盖板17通过盖板固定装置18与带孔内筒体19和带孔外筒体20连接。
[0032]所述的III段圆环柱形触媒框10是由带孔内筒体19,带孔外筒体20,吊耳兼限位板16,嵌入式盖板21,中心密封圆板22,螺栓固定装置23组成,带孔内筒体19和带孔外筒体20之间的底端有下底板14,带孔内筒体19和带孔外筒体20之间的顶端有筒体嵌入式盖板21,嵌入式盖板21通过螺栓固定装置23与带孔内筒体19和带孔外筒体20连接,带孔内筒体19内壁上部有中心密封圆板22,带孔内筒体19内壁和带孔外筒体20外壁顶部有吊耳兼限位板16。
[0033]以本实用新型氨转化还原反应器容积为10.7m3,原转化还原反应器容积为27.9m3为例,本实用新型氨转化还原反应器与现有技术氨转化还原反应器相关数据对比如下:
[0034]1.在正常使用中,本实用新型氨转化还原反应器压力降为0.0lMPa,原转化还原反应器压力降为0.05MPa;
[0035]2.在试验阶段,对触媒颗粒进行了检查,本实用新型氨转化还原反应器在使用一段时间后触媒颗粒的破坏率小于1%,而原转化还原反应器在使用同样一段时间后触媒颗粒的破坏率为3% ;
[0036]3.本实用新型氨转化还原反应器的混合气出口压力为0.84MPa,原氨转化还原反应器的混合气出口压力为0.80MPa,本实用新型氨转化还原反应器可回收更多能量;
[0037]4.在实际使用中,本实用新型氨转化还原反应器和原氨转化还原反应器入口硝酸尾气中氮氧化物浓度为400-600ppm,经本实用新型氨转化还原反应器处理后浓度降为50ppm以下,而原氨转化还原反应器处理后浓度为lOOppm,所以本实用新型氨转化还原反应器的尾气处理效果更好。
[0038]5.本实用新型氨转化还原反应器触媒使用量为2.9m3,原氨转化还原反应器则需要8.5m3,按25万元/m3,仅触媒一项可节约投资140万元;
[0039]6.本实用新型氨转化还原反应器不锈钢用量6t,原氨转化还原反应器不锈钢用量
9.9t,按4万元/1,仅钢材一项可节约投资15.6万元。
【主权项】
1.一种氨转化还原反应器,它包括尾气入口(6),混合气出口(12),斜排净口(13),圆环柱形触媒框,壳体(24)和底部排净口( 5),其特征在于壳体(24)由上封头(25),直筒体(26)和下封头(27)组成,上封头(25)顶部有混合气出口(12),下封头(27)底部有尾气入口(6)和斜排净口(13),直筒体(26)内有圆环柱形触媒框,圆环柱形触媒框分为I段圆环柱形触媒框(8),11段圆环柱形触媒框(9)和III段圆环柱形触媒框(10),1段圆环柱形触媒框(8)位于直筒体(26)下部,II段圆环柱形触媒框(9)位于直筒体(26)中部,III段圆环柱形触媒框(10)位于直筒体(26)上部,每段圆环柱形触媒框由带孔内筒体(19)和带孔外筒体(20)组成一个圆环柱形,三段圆环柱形触媒框中间的圆环空间构成气体分布空腔7,尾气入口(6)与带孔内筒体(19)连接,在直筒体(26)内壁上部有触媒框限位器(11),直筒体(26)与圆环柱形触媒框之间构成气体收集空腔(28)。2.如权利要求1所述的一种氨转化还原反应器,其特征在于所述的I段圆环柱形触媒框(8)和II段圆环柱形触媒框(9)的结构相同,它是由带孔内筒体(19),带孔外筒体(20),下底板(14),吊耳兼限位板(16),盖板(17),盖板固定装置(18),带孔内筒体(19)和带孔外筒体(20)之间的底端有下底板(14),带孔内筒体(19)和带孔外筒体(20)之间的顶端有盖板(17),带孔内筒体(19)内壁和带孔外筒体(20)外壁顶部有吊耳兼限位板(16),盖板(17)通过盖板固定装置(18)与带孔内筒体(19)和带孔外筒体(20)连接。3.如权利要求1所述的一种氨转化还原反应器,其特征在于所述的III段圆环柱形触媒框(10)是由带孔内筒体(19),带孔外筒体(20),吊耳兼限位板(16),嵌入式盖板(21),中心密封圆板(22),螺栓固定装置(23)组成,带孔内筒体(19)和带孔外筒体(20)之间的底端有下底板(14),带孔内筒体(19)和带孔外筒体(20)之间的顶端有筒体嵌入式盖板(21),嵌入式盖板(21)通过螺栓固定装置(23)与带孔内筒体(19)和带孔外筒体(20)连接,带孔内筒体(19)内壁上部有中心密封圆板(22),带孔内筒体(19)内壁和带孔外筒体(20)外壁顶部有吊耳兼限位板(16)。4.如权利要求1所述的一种氨转化还原反应器,其特征在于所述的带孔内筒体(19)和带孔外筒体(20)的小孔呈正三角形分布,ang = 60°。5.如权利要求4所述的一种氨转化还原反应器,其特征在于所述的正三角形的边长L=5mm ο6.如权利要求4所述的一种氨转化还原反应器,其特征在于所述的带孔内筒体(19)和带孔外筒体(20)的小孔直径为D = 2mm。
【文档编号】B01D53/56GK205700086SQ201620185863
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年3月10日
【发明人】赵世平, 王全文, 龚辉, 孙林, 王冀宁, 周军, 王军亭, 杨璐, 范缜
【申请人】赛鼎工程有限公司
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