[其他]在合成氨装置中供催化剂床温度控制的方法和设备

说明书

本发明涉及在合成氨装置中供催化剂床的温度控制方法。在该装置中采用循环气，而且供气量基本上相当于所分离的氨量。

在这样的方法中，对于催化剂床，必然存在着许多控制的可能性。值得注意的是，在第一催化剂床，当没有达到一定的温度之前，氨合成过程就不可能开始，而温度是靠从裂解炉导入能量上升的。通常，在催化剂床中发生的放热反应所释放出的能量可用来维持一次该过程的进行;因此，不再需要导入能量。为了加热，通常将循环气通入第一催化剂床热交换器的下流。这个热交换器被离开第一催化剂床的循环气加热，然后接着第二或许第三催化剂床。

控制的问题是，用来作为循环气的相当大量的工艺气体在催化剂床的入口处必须保持这样的温度，即：一方面，这温度要高到足以维持反应的进行;但在另一方面，要获得高的转化，而且催化剂床的出口温度要保持足够低，以便保护催化剂，或者，也可以只靠改变工艺气的温度和/或组成来实现，即通过淬火（骤冷）来实现。这将导致不同的催化剂床控制回路的相互影响。

本发明的目的是提供一种使各个催化剂床的工艺和设备都能分别得到控制的解决办法。

关于上述工艺问题，按照本发明，问题已得到解决。事实是，为了控制的目的，至少有一部分离开倒数第二催化剂床的循环气通到作为热交换器的蒸汽发生器和/或通入这个热交换器的旁路，冷循环气的部分气流在加热之前可供给所说的旁路作淬火剂，并进入第一催化剂床。

本发明还提供了通过淬火至少部分地实现了对第一催化剂床的控制。这种方法可用比较简单的装置，达到防止第一催化剂床的控制直接影响到下一个催化剂床的目的。这种控制也包含较少产量的损失。鉴于这种方法总的来说控制是简单的，因此它便于应用。

本发明还提供了一种进行该方法的设备，这个设备的特点在于：它被设计成蒸汽发生管束热交流器和装有导通全部管束的一旁路。在供冷工艺气用的集流室区，添加提供流经旁路的热工艺气。

管束热交换器装有一旁路，它是按照本发明的设备的特别合适的实施方案的典型代表。因为在这种情况下，要使所发生的蒸汽能很灵敏地控制下一个催化剂床，这就是要取决于所选择的设计了。

按照本发明的进一步实施方案，提供了基本上内具有轴向或径向调节控制活塞的一导管所组成的混合设备。装有进口管的导管和控制活塞，通过轴向或径向位移，能全部或部分关闭。

本发明通过活塞的简单的轴向或径向位移，可以得到热气和冷气之间各个不同的比例。

按照本发明的另一个实例是，在控制活塞末端位置的一端，冷工艺气的旁路或流路被关闭。

按照本发明的又一个实例是，导管里面的控制活塞可以轴向移动，并在旁路方向装有中心封闭体。

按照本发明的再一个实施例子，特别是对于热交换器，热气和冷气都有同样的进气管和出气管喷咀。其要点在于控制活塞被设计成罐形件，其上装有能封闭中心管向内端的盖子，该中心管是作为将热气输送到交换器用的，罐的外表面设有入口通道。本发明还提供一个固定在中心管外表面的封闭园盘，在工作位置，嵌入进气通道，在它的端部，封闭中心管或在中心导管和罐的外表面之间用来作为旁路的环形空间。

参看如下附图，本发明可阐述得更详细。

图1：按照本发明为实施方法的设备的典型布置图。

图2：按照本发明一个设备的实例。

图3：按照本发明一个设备的另一实例。

图1，用符号形式表示在氨反应器3中的第一催化剂床1和第二催化剂床2。第一热交换器4是用来予热流经管线5（箭号6所标志的方向）的循环气。循环气在流经第一催化剂床1和热交换器4以及第二催化剂床2后，进入第三催化剂床7。按照本发明的控制设备装在第二催化剂床2和第三催化剂床7之间。

这个控制设备主要内蒸汽发生器8和可以替换作业的旁路9及淬火线路10组成。各个具体实例如下所述。离开第三催化剂床7的循环气经过另一个蒸汽发生器11，送至气/气热交换器12，冷却器13，并最后在进入循环气压缩机之前到达分离器14，然而，它不属于本发明的内容。

图2表示在双热交换器内供安装控制设备的一个实例，蒸汽发生器8和蒸汽发生器11合装在一个套箱内。本发明的基本特点首先是，所提供的蒸汽发生器8具有一个空室16、管束17和中心旁路管18，它的一端可被控制活塞19通过封闭罐体20关闭。