高氨净值低阻力氨合成塔内件的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于一种高氨净值低阻力氨合成塔内件；包括内件外壳、设在内件外壳顶部的内件小盖和设在内件外壳底部的内件下封头，内件小盖的顶部中心位置上设有小盖支管，内件小盖的上部分别设有热电偶套管和冷激支管，所述内件下封头底部的中心位置上设有进气支管，所述进气支管的外部套装有气体出口支管，所述内件下封头下部设有卸触媒支管；具有提高催化床层径向段所占比例，降低合成塔内件阻力，合理分布合成塔炉温和提高氨净值效果的优点。
【专利说明】高氨净值低阻力氨合成塔内件
【技术领域】
[0001]本实用新型属于氨合成塔内件【技术领域】，具体涉及一种高氨净值低阻力氨合成塔内件。
【背景技术】
[0002]在合成氨生产装置中，氨合成塔是生产工艺中重要设备之一，它的运行正常与否，关键是合成塔内件的结构。现有的氨合成塔内件结构大多为三轴一径或两轴一径，轴向段所占比例较大，径向段所占比例较小，该型内件运行过程中的缺陷具体为:1、系统阻力及内件阻力大；2、触媒层三层温度≥510°C，并且炉温分布不理想；3、氨净值低≤10%。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷，而提供一种提高催化床层径向段所占比例，降低合成塔内件阻力，合理分布合成塔炉温和提高氨净值效果的高氨净值低阻力氨合成塔内件。
[0004]本实用新型的目的是这样实现的:包括内件外壳、设在内件外壳顶部的内件小盖和设在内件外壳底部的内件下封头，内件小盖的顶部中心位置上设有小盖支管，内件小盖的上部分别设有热电偶套管和冷激支管，所述内件下封头底部的中心位置上设有进气支管，所述进气支管的外部套装有气体出口支管，所述内件下封头下部设有卸触媒支管；所述进气支管分别于下部换热器的管程和下部换热器内部轴向中心位置上设置的下部中心管相连通，所述下部换热器的管程的上部与下部中心管的上部分别与设在下部换热器顶部的连接框相连通，所述连接框与上部换热器的管程相连通，上部换热器的管程与设在上部换热器内部轴向中心位置上的上部中心管相连通，所述上部换热器的上部外圆周表面上设有与内件外壳内壁相连的第一挡板，所述连接框的上部外圆周表面上设有与内件外壳内壁相连的第二挡板，所述内件小盖，第一挡板和内件外壳内壁的上部共同构成轴向零米触媒腔体，所述第一挡板、第二挡板，内件外壳内壁中部和上部换热器的外圆周表面共同构成第一组合件触媒腔体，所述第二挡板、内件下封头、内件外壳内壁下部，连接框和下部换热器的外圆周表面共同构成第二组合件触媒腔体，所述小盖支管的一侧开设有环隙气体进口 ；所述内件外壳内壁中部和内件外壳内壁下部上设有气路夹层，内件外壳内壁中部的气路夹层内侧开设有进气孔，内件外壳内壁下部的气路夹层内侧开设有出气孔，所述上部换热器的壳程外表面开设有上部换热器出气孔，下部换热器的壳程外表面开设有下部换热器出气孔，所述轴向零米触媒腔体通过上部换热器的壳程进口和上部换热器出气孔与第一组合件触媒腔体相连通，所述第一组合件触媒腔体通过进气孔、气路夹层、出气孔，第二组合件触媒腔体和下部换热器出气孔与下部换热器的壳程相连通，所述下部换热器的壳程与气体出口支管相连通；环隙气体进口，冷激支管和上部中心管的顶部开口分别与轴向零米触媒腔体相连通。所述小盖支管与内件小盖之间设有筋板。所述卸触媒支管为两个。所述卸触媒支管与第二组合件触媒腔体相连通。所述轴向零米触媒腔体，第一组合件触媒腔体和第二组合件触媒腔体内设有铁粉层。
[0005]本实用新型采用段间换热技术来间接冷却和控制合成塔床层温度，合成塔催化剂内不设置冷管，减少了 “冷管效应”，提高了氨合成反应效率，且上部换热器采用高效波节管、折流杆式换热器，间接降低各床层出口温度，合理移出反应热，可有效提高反应速度，增加催化剂装填空间；反应床层出口采用设置于中部的段间换热器来间接降温，降温气均为未反应气，气体均进入了合成塔的零米层，几乎100%的未反应气均进入了合成塔的零米层，提高了整个合成塔的出口气体氨含量；通过设置上部中心管少量的轴向段，可进行调温冷激，能够使本实用新型具有如下好处:1、第一组合件触媒腔体内部可以多填充催化剂，当催化剂使用前期，如果没有冷激气调温，将会使第一组合件触媒腔体的催化剂热点温度超温，或循环量过大，氨净值下降，设置了调温后可达到第一组合件触媒腔体内的温度调节方便，减少循环量之目的，当第一组合件触媒腔体内的催化剂活性下降时，冷激气可以关闭；
2、由于设置上部中心管少量的轴向段有利于升温还原，完全可较方便地将轴向段的温度提上来，达到前期还原好，利用这段的反应热来提下部各层催化剂的温度的目的，这样比第一床全为径向床的还原时间要缩小很多；3、设置轴向段后，合成塔短期停车的开车升温时间也相对比全径向型的第一床要短得多。
[0006]本实用新型具有提高催化床层径向段所占比例，降低合成塔内件阻力，合理分布合成塔炉温和提高氨净值效果的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0008]如图1所示，本实用新型包括内件外壳6、设在内件外壳6顶部的内件小盖4和设在内件外壳6底部的内件下封头16，内件小盖4的顶部中心位置上设有小盖支管2，内件小盖4的上部分别设有热电偶套管5和冷激支管20，所述内件下封头16底部的中心位置上设有进气支管14，所述进气支管14的外部套装有气体出口支管13，所述内件下封头16下部设有卸触媒支管15 ;所述进气支管14分别于下部换热器18的管程和下部换热器18内部轴向中心位置上设置的下部中心管12相连通，所述下部换热器18的管程的上部与下部中心管12的上部分别与设在下部换热器18顶部的连接框11相连通，所述连接框11与上部换热器8的管程相连通，上部换热器8的管程与设在上部换热器8内部轴向中心位置上的上部中心管9相连通，所述上部换热器8的上部外圆周表面上设有与内件外壳6内壁相连的第一挡板7，所述连接框11的上部外圆周表面上设有与内件外壳6内壁相连的第二挡板10，所述内件小盖4，第一挡板7和内件外壳6内壁的上部共同构成轴向零米触媒腔体22，所述第一挡板7、第二挡板10,内件外壳6内壁中部和上部换热器8的外圆周表面共同构成第一组合件触媒腔体19，所述第二挡板10、内件下封头16、内件外壳6内壁下部，连接框11和下部换热器18的外圆周表面共同构成第二组合件触媒腔体17，所述小盖支管2的一侧开设有环隙气体进口 I ;所述内件外壳6内壁中部和内件外壳6内壁下部上设有气路夹层23，内件外壳6内壁中部的气路夹层23内侧开设有进气孔24，内件外壳6内壁下部的气路夹层23内侧开设有出气孔25，所述上部换热器8的壳程外表面开设有上部换热器出气孔26，下部换热器18的壳程外表面开设有下部换热器出气孔21，所述轴向零米触媒腔体22通过上部换热器8的壳程进口和上部换热器出气孔26与第一组合件触媒腔体19相连通，所述第一组合件触媒腔体19通过进气孔24、气路夹层23、出气孔25，第二组合件触媒腔体17和下部换热器出气孔21与下部换热器18的壳程相连通，所述下部换热器18的壳程与气体出口支管13相连通；环隙气体进口 1，冷激支管20和上部中心管9的顶部开口分别与轴向零米触媒腔体22相连通。所述小盖支管2与内件小盖4之间设有筋板3。所述卸触媒支管15为两个。所述卸触媒支管15与第二组合件触媒腔体17相连通。所述轴向零米触媒腔体22，第一组合件触媒腔体19和第二组合件触媒腔体17内设有铁粉层。
[0009]本实用新型中小盖支管2通过筋板3与内件小盖4相连，可使小盖支管2更加牢固，所述的卸触媒支管15的作用为将催化剂从第二组合件触媒腔体17内泄出；其工作原理为:经过合成塔热交换器换热后的气体分四股进入本实用新型中，第一股气体占换热后气体流量的70%?80%，上述气体由进气支管14进入下部换热器18的管程，换热后温度升至260°C进入连接框11，然后由上部换热器8的管程进入上部中心管9，最终进入轴向零米触媒腔体22 ;第二股气体占换热后气体流量的10%?20%，该气体由环隙气体进口 I和小盖支管2进入轴向零米触媒腔体22，第三股气体占换热后气体流量的10%?20%，该气体由进气支管14和下部中心管12进入连接框11与第一股气体混合后经由上部换热器8的管程和上部中心管9进入轴向零米触媒腔体22 ;第四股气体由冷激支管20进入轴向零米触媒腔体22，主要起到调节一段合成塔温度的作用，在轴向零米触媒腔体22内的催化剂使用前期，此冷激气量较大，随着轴向零米触媒腔体22内催化剂活性下降，此冷激气逐渐关小，直到完全关闭。上述四股气体在轴向零米触媒腔体22内汇合后经过上部换热器8的壳程进口和上部换热器出气孔26进入第一组合件触媒腔体19内，然后经过进气孔24、气路夹层23、出气孔25，第二组合件触媒腔体17和下部换热器出气孔21进入下部换热器18的壳程内，并通过下部换热器18的壳程和气体出口支管13排出。所述的催化剂为铁粉，铁粉层铺设在轴向零米触媒腔体22，第一组合件触媒腔体19和第二组合件触媒腔体17的内部，所述铁粉层为直径2?8厘米的球形颗粒构成。
【权利要求】
1.一种高氨净值低阻力氨合成塔内件，包括内件外壳(6)、设在内件外壳(6)顶部的内件小盖(4)和设在内件外壳(6)底部的内件下封头(16)，其特征在于:内件小盖(4)的顶部中心位置上设有小盖支管(2)，内件小盖(4)的上部分别设有热电偶套管(5)和冷激支管(20)，所述内件下封头(16)底部的中心位置上设有进气支管(14)，所述进气支管(14)的外部套装有气体出口支管(13)，所述内件下封头(16)下部设有卸触媒支管(15);所述进气支管(14)分别与下部换热器(18)的管程和下部换热器(18)内部轴向中心位置上设置的下部中心管(12)相连通，所述下部换热器(18)的管程的上部与下部中心管(12)的上部分别与设在下部换热器(18)顶部的连接框(11)相连通，所述连接框(11)与上部换热器(8)的管程相连通，上部换热器(8)的管程与设在上部换热器(8)内部轴向中心位置上的上部中心管(9)相连通，所述上部换热器(8)的上部外圆周表面上设有与内件外壳(6)内壁相连的第一挡板(7)，所述连接框(11)的上部外圆周表面上设有与内件外壳(6)内壁相连的第二挡板(10),所述内件小盖(4),第一挡板(7)和内件外壳(6)内壁的上部共同构成轴向零米触媒腔体(22)，所述第一挡板(7)、第二挡板(10)，内件外壳(6)内壁中部和上部换热器(8)的外圆周表面共同构成第一组合件触媒腔体(19)，所述第二挡板(10)、内件下封头(16)、内件外壳(6)内壁下部，连接框(11)和下部换热器(18)的外圆周表面共同构成第二组合件触媒腔体(17)，所述小盖支管(2)的一侧开设有环隙气体进口(I);所述内件外壳(6)内壁中部和内件外壳(6)内壁下部上设有气路夹层(23)，内件外壳(6)内壁中部的气路夹层(23)内侧开设有进气孔(24)，内件外壳(6)内壁下部的气路夹层(23)内侧开设有出气孔(25)，所述上部换热器(8)的壳程外表面开设有上部换热器出气孔(26)，下部换热器(18)的壳程外表面开设有下部换热器出气孔(21)，所述轴向零米触媒腔体(22)通过上部换热器(8)的壳程进口和上部换热器出气孔(26)与第一组合件触媒腔体(19)相连通，所述第一组合件触媒腔体(19)通过进气孔(24)、气路夹层(23)、出气孔(25)，第二组合件触媒腔体(17)和下部换热 器出气孔(21)与下部换热器(18)的壳程相连通，所述下部换热器(18)的壳程与气体出口支管(13)相连通；环隙气体进口(I)，冷激支管(20)和上部中心管(9)的顶部开口分别与轴向零米触媒腔体(22)相连通。
2.根据权利要求1所述的高氨净值低阻力氨合成塔内件，其特征在于:所述小盖支管(2)与内件小盖⑷之间设有筋板(3)。
3.根据权利要求1所述的高氨净值低阻力氨合成塔内件，其特征在于:所述卸触媒支管(15)为两个。
4.根据权利要求1所述的高氨净值低阻力氨合成塔内件，其特征在于:所述卸触媒支管(15)与第二组合件触媒腔体(17)相连通。
5.根据权利要求1所述的高氨净值低阻力氨合成塔内件，其特征在于:所述轴向零米触媒腔体(22)，第一组合件触媒腔体(19)和第二组合件触媒腔体(17)内设有铁粉层。
【文档编号】B01J8/04GK203764229SQ201420142180
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年3月24日 优先权日:2014年3月24日
【发明者】马银亮, 刘锐杰, 杨国洞, 刘飞, 徐严伟 申请人:河南心连心化肥有限公司