[发明专利]冷壁水平氨转化器

说明书

技术领域

本发明的实施方案通常涉及放热合成的方法。更具体的，本发明的实施方案涉及使用一种或多种催化剂床来合成氨和其他化学品的方法。

相关领域描述

常规的放热化学合成反应器特征在于具有放热反应室，该反应室具有包含在催化剂容纳篮或者“篮子”(其位于外压力壳中)中的催化剂床。该催化剂床包含在篮子中，以使得外压力壳不直接曝露于放热合成反应固有的高温。该外压力壳典型的是如下来冷却的：使反应器原料气流过在所述篮子外面和外压力壳内面之间所形成的环形空间。在原料气送入到催化剂床之前，从发生在篮子内的放热反应传递到原料气的热量将该原料气预热到所需的反应温度。该预热的原料气然后直接送到催化剂床中或者经由内热交换器送到催化剂床，这里至少一部分的该流体被转化成副产物例如氨或者其他已知的化学化合物。

通过在篮子和外压力壳之间的环形空间中的放热合成所产生的热和压力是显著。该篮子的设计必须通过提高篮子的壁厚和选择篮子耐受放热方法过程中所产生的热所必需的其他冶金参数，来考虑在催化剂床中反应的物理事实。该外压力壳的设计还必须考虑这些物理事实，这是因为在引入到篮子中之前，外壳被曝露于原料气预热过程中显著的热和压力等。该冶金要求会导致在放热反应室设计和建造中大的成本。因此这里需要提供一种新的系统和方法，其能够降低放热反应室的冶金需求，包括在氨或者其他已知的化学品生产中所用的这些反应室。

附图说明

因此在其中能够更详细的理解本发明上述特征的方式，本发明更具体的说明，上述的简要总结可以参考实施方案来进行，该实施方案中的一些表示在附图中。但是，应当注意的是该附图仅仅表示了本发明典型的实施方案，因此不认为是对它范围的限制，因为本发明可以用于其他同等有效的实施方案。

图1表示了根据一种或多种实施方案的一种生产氨和/或其他化学品的示例性的冷壁合成反应器的示意图。

图2表示了根据一种或多种实施方案的一种使用冷壁合成反应器生产氨的示例性系统的示意图。

图3表示了根据一种或多种实施方案的一种使用一种或多种主合成反应器和一种或多种第二合成反应器生产氨的示例性系统的示意图。

具体实施方式

现在将提供详细的说明。每个从属权利要求定义了单独的本发明，从侵权保护的目的，其被认为包括了该权利要求中所述的不同元件或者限制的等价物。根据上下文，全部下面提到的“本发明”在某些情况中可以仅仅指的是某些具体的实施方案。在其他情况中提到“本发明”被认为是在一种或多种，但不必是全部的权利要求中所述的主题。现在在下面将更详细的描述每个本发明，包括具体的实施方案，版本和实施例，但是本发明不限于这些实施方案，版本或者实施例，其被包括来使得当本专利的信息与可利用的信息和工艺相结合时，本领域技术人员能够制造和利用本发明。

提供了用于合成一种或多种化学品，包括氨的系统和方法。在至少一种具体的实施方案中，氮气和氢气可以供给到布置在内壳中的反应区中。该内壳可以布置在外壳中，以使得在其之间形成空间。该反应区可以包括与所述空间间接热交换的至少一种催化剂床。氮气和氢气可以在至少一种催化剂存在下在反应区中反应，来形成含有氨的流出物。该流出物可以从内壳中回收，并且冷却来提供冷却的流出物流。冷却流体可以提供到外壳，来使得该冷却流体流过所述空间的至少一部分，并且与内壳的外部流体连通。至少一部分的该冷却的流出物可以提供至少一部分的冷却流体。该冷却流体然后可以从外壳中作为氨产物进行回收。

在至少一种其他具体的实施方案中，提供了一种合成反应器。该反应器可以包括布置在外壳中的内壳。第一空间可以在内壳中形成。该第一空间可以被称作反应区。第二空间可以在内壳和外壳之间形成。在一种或多种实施方案中，至少一部分的第二空间可以是环形空间。内壳和外壳可以是任何的形状或者尺寸。该合成反应器可以包括一种或多种布置在第一空间中的催化剂床。在一种或多种实施方案中，一种或多种催化剂可以布置在该一种或多种催化剂床中。该催化剂床中的催化剂可以改性来合成一种或多种化学品，例如氨。

在运行中，该合成反应器可以是设备或者装置中的主合成单元和/或第二合成单元。在一种或多种实施方案中，供料流可以引入到该反应区中，并且可以在催化剂和供料流之间发生放热反应。在一种或多种实施方案中，冷却流体可以流过该第二空间，来冷却所述内壳和外壳。在一种或多种实施方案中，可以对外壳进行冷却，以使得外壳温度可以保持在比内壳温度低的温度。该合成反应器可以被称作冷壁合成反应器。