一種分段螺旋板式超低壓等溫氨合成塔的製作方法

2023-05-10 22:32:36 1

本發明涉及一種氨合成塔，特別涉及一種分段螺旋板式超低壓等溫氨合成塔。

（二）

背景技術：

合成氨是指由氮和氫在高溫高壓和催化劑存在下直接合成的氨，為一種基本無機化工流程。現代化學工業中，氨是化肥工業和基本有機化工的主要原料，在國民經濟中佔有重要地位，其中約有80%氨用來生產化學肥料，20%為其它化工產品的原料。氨合成塔被稱為合成氨廠的心臟，它是整個合成氨廠生產過程中的主要關鍵設備之一。

在化工行業中，傳統合成塔的氨轉化率較低（10%～12%），合成壓力較高（22.0 MPa～32.0MPa），單位產品能耗很高。後來因淨化技術改進、氣體成分改善、雜質氣體含量由1%～5%下降到10ppm～50ppm，合成塔的結構也發生了變化，加大了催化劑段間換熱面積，降低了合成平均溫度，因此，合成塔的氨轉化率提高（15%～18%），合成壓力降低（12.0 MPa～15.0MPa），單位產品能耗明顯下降。但是，合成壓力仍然超過了10MPa，超過10 Mpa對於合成塔來說，加工難度大、加工成本高、運行危險性高，運行能耗也高。

（三）

技術實現要素：

本發明為了彌補現有技術的不足，提供了一種加工簡單、節約成本、降低能耗、安全可靠、氨轉化率高、不易變形的分段螺旋板式超低壓等溫氨合成塔。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種分段螺旋板式超低壓等溫氨合成塔，包括由內筒和外筒構成的塔體，其特徵是：所述內筒內頂部連接有蒸汽總管、冷激氣管和加填料管，蒸汽總管底部與螺旋板換熱器的除氧水蒸發側相連接，螺旋板換熱器由若干段連接構成，每相鄰兩段螺旋板換熱器的外邊緣相連接，內筒中設有位於中心的升氣管，升氣管下方設有換熱管。

所述冷激氣管底部連接冷激氣分布管，冷激氣分布管交錯分布於螺旋板換熱器內部，冷激氣分布管伸入分散管內，分散管上部安裝有氣體分散板，分散管中下部連接有分散支管，分散管及分散支管上開設有分散孔，分散管內部設有若干擋板。

所述換熱管之間設有折流板，換熱管頂端安裝有上管板，底端安裝有下管板。

所述內筒頂部設有氣體分布板，氣體分布板上開設有氣體分布孔。

所述上管板上安裝有導流負重筒，螺旋板換熱器內設有若干溫度傳感器。

所述螺旋板換熱器的除氧水蒸發側底部連接除氧水管道，除氧水管道下部為U型形狀。

所述內筒中心底部設有洩填料管，洩填料管頂部連接有圓錐封頭，圓錐封頭頂部與內筒內壁相連接，洩填料管底部設有洩填料口。

所述外筒頂部設有上蓋，外筒上部側邊開設有合成氣入口，外筒下部側邊開設有合成氣出口。

所述內筒底部設有內筒下封頭，外筒底部設有外筒下封頭。

所述溫度傳感器頂部連接有溫度傳感器接口。

本發明的有益效果是：使合成氣在塔內不間斷的進行整體換熱，大大減小了合成反應所需的壓力，且使塔內上下溫度一致，提高了氨合成的轉化率，加工簡單，節約成本，降低了能耗，不易變形，安全可靠。

（四）附圖說明

下面結合附圖對本發明作進一步的說明。

附圖1為本發明的軸截面結構示意圖；

附圖2為附圖1的A-A剖視圖；

附圖3為附圖1的B-B剖視圖；

附圖4為附圖1的C-C剖視圖；

附圖5為附圖1的D-D剖視圖；

附圖6為附圖1的E-E剖視圖；

附圖7為附圖1的F-F剖視圖；

附圖8為附圖1的G-G剖視圖；

附圖9為附圖1的H-H剖視圖；

附圖10為附圖1的J-J剖視圖；

附圖11為本發明的冷激氣管結構示意圖；

圖中，1內筒，2外筒，3塔體，4蒸汽總管，5冷激氣管，6加填料管，7螺旋板換熱器，8升氣管，9換熱管，10冷激氣分布管，11分散管，12氣體分散板，13分散支管，14分散孔，15擋板，16折流板，17上管板，18下管板，19氣體分布板，20氣體分布孔，21導流負重筒，22溫度傳感器，23除氧水管道，24洩填料管，25圓錐封頭，26洩填料口，27上蓋，28合成氣入口，29合成氣出口，30內筒下封頭，31外筒下封頭，32溫度傳感器接口。

（五）具體實施方式

附圖為本發明的一種具體實施例。該實施例包括由內筒1和外筒2構成的塔體3，內筒1內頂部連接有蒸汽總管4、冷激氣管5和加填料管6，蒸汽總管4底部與螺旋板換熱器7的除氧水蒸發側相連接，螺旋板換熱器7由若干段連接構成，每相鄰兩段螺旋板換熱器7的外邊緣相連接，內筒1中設有位於中心的升氣管8，升氣管8下方設有換熱管9。冷激氣管5底部連接冷激氣分布管10，冷激氣分布管10交錯分布於螺旋板換熱器7內部，冷激氣分布管10伸入分散管11內，分散管11上部安裝有氣體分散板12，分散管11中下部連接有分散支管13，分散管11及分散支管13上開設有分散孔14，分散管11內部設有若干擋板15。換熱管9之間設有折流板16，換熱管9頂端安裝有上管板17，底端安裝有下管板18。內筒1頂部設有氣體分布板19，氣體分布板19上開設有氣體分布孔20。上管板17上安裝有導流負重筒21，螺旋板換熱器7內設有若干溫度傳感器22。螺旋板換熱器7的除氧水蒸發側底部連接除氧水管道23，除氧水管道23下部為U型形狀。內筒1中心底部設有洩填料管24，洩填料管24頂部連接有圓錐封頭25，圓錐封頭25頂部與內筒1內壁相連接，洩填料管24底部設有洩填料口26。外筒2頂部設有上蓋27，外筒2上部側邊開設有合成氣入口28，外筒2下部側邊開設有合成氣出口29。內筒1底部設有內筒下封頭30，外筒2底部設有外筒下封頭31。溫度傳感器22頂部連接有溫度傳感器接口32。

採用本發明的一種分段螺旋板式超低壓等溫氨合成塔，N2、H2、惰性氣體等合成氣從外筒2的合成氣入口28進入，沿內筒1和外筒2之間的間隙一直向下，通過內筒1底部的通孔進入內筒1內上升，經過換熱管9進行預熱，由於折流板16的作用，合成氣呈S型上升，加大了換熱效率。然後，合成氣進入升氣管8一直上升至塔體3頂部，在上蓋27作用下，合成氣通過氣體分布板19的氣體分布孔20向下運行，此時接觸到從加填料管6送入的催化劑，使N2和H2合成氨氣，合成過程中放熱，熱量使螺旋板換熱器7內的除氧水蒸發成蒸汽進入蒸汽總管4，從而完成塔內換熱，使塔內上下溫度相等，提高合成反應的轉化率；螺旋板換熱器7由若干段構成，使其結構在豎直方向更短，不易出現變形的問題。此外，通過溫度傳感器22時刻監測塔內溫度，可同時使冷激氣通過冷激氣管5、冷激氣分布管10均勻進入塔內平面，進而通過分散管11、分散支管13均勻進入塔內豎直方向，通過分散孔14排出，快速的對螺旋板換熱器7周圍進行降溫，由于越往下溫度越低，所以擋板15可適當控制冷激氣進入下方的量。合成的氣體向下運行時產生較大的推力，導流負重筒21不僅可以起到對合成氣進行導流的作用，而且可給予上部塔體3催化劑一定負重支撐，防止對塔體3造成破壞。除氧水一定時間後可通過除氧水管道23排出，除氧水的膨脹量和塔體3外殼不同，除氧水管道23底部的U型彎可消除膨脹應力。位於螺旋板換熱器7間隙的催化劑可在圓錐封頭25作用下進入洩填料管24，進而從洩填料口26排出。合成的氨氣從合成氣出口29排出。