[实用新型]分流型三套管氨合成塔

说明书

本实用新型涉及一种改进的氨合成塔，具体地说，它是一种分流型三套管氨合成塔。

氨合成塔是合成氨厂的关键设备之一。其内件设计的好坏与否对能耗水平和生产能力的发挥有着直接影响，近年来由于新型低温高活性氨合成催化剂的开发，促进了氨合成塔的发展，各种新型内件相继出现，对小氮肥企业的节能降耗、挖掘设备潜力起了一定的作用。

氨合成塔种类繁多，以其移走反应热的形式划分：有冷管型、冷激型、段间换热型三种。冷激型塔结构简单，触媒装填量多。但由于触媒层的反应热和温度靠塔外直接送入冷激气来维持，一方面冲淡了出塔气的氨浓度另一方面如气质不好造成全塔中毒。因此，大直经塔已由冷激型改造为段间换热型。而在小型塔中，由于段间换热器要占据本来就有限的空间，减少了触媒装填量，影响生产能力的提高。冷管型塔由于冷管布置不均匀和“冷管效应”等原因限制了氨净值的提高和生产能力的发挥。但由于它操作简单，触媒装卸方便，生产强度大等优点，因此中小型合成氨厂还较普遍使用。目前，中小型合成氨厂使用较普遍的氨合成塔大致有三套管、单管折流和并流式分气型氨合成塔（中国专利CN89212109.2）。上述三种类型的氨合成塔的优点如下：

一、三套管氨合成塔的最大优点：1.结构简单可靠，技术成熟，操作稳定，适应性强，调节方便。2.冷管具有较强的传热能力，触媒层温度分布比较接近氨合成反应的最适宜温度曲线。但也存在着不足之处；1.冷管占据空间较多，影响触媒装填量。2.由于三套管传热能力较强在触媒升温还原时下层提温困难，使下层触媒还原不易彻底，影响下层触媒的生产能力发挥。

二、单管折流式氨合成塔的优点是，进塔气体由热交换器出来先进中心管然后再进冷管，解决了触媒在升温还原时下层提温困难的情况，从而使触媒还原彻底。2.是由于折流冷管的布置使轴向、径向温差较小，触媒层零米温度较高，有利提高触媒的生产强度。3.是设置了下绝热层，一是弥补了“冷管效应”带来的影响，二是有利下层触媒生产能力的发挥。缺点是：由于轴向温差较小，在还原时易使下部触媒反复氧化，晶粒增大，对还原后触媒活性不利。2.取消了上绝热层，在上层触媒中毒的情况下触媒层热点易下移。3.是该冷管束焊缝较多，温差应力较大，存在着焊缝开裂的隐患。

三、并流式分气型氨合成塔（中国专利申请号CN89212109.2）的优点是气体采取分流，一是减小了阻力，二是冷气直接导入冷管增大了传热温差，从而增强了冷管的传热效率，可以减小冷管传热面积增加触媒装填量，同时由于冷气的气体流量和温度可调，有利于升温还原，在触媒升温还原时能较好地控制，使其处在自上而下的“分层还原”的有利条件下，可使触媒能得到较充分的还原，从而获得较好的触媒活性，以及使触媒达到最大的生产强度。在生产中可实现“低空速高净值”，从而节省循环机和冷冻机运行能耗，同时，由于设置上下绝热层，一方面减小了阻力另一方面提高了触媒的利用率增强了生产强度。三是冷管胆能自由取出便于维修和更换。

但是，该内件由于温差应力很大，冷管焊缝较多又受环管的牵制，在工艺条件不稳定情况下，很容易造成焊缝开裂，而且生产能力随着管理水平的高低差距较大，因此该塔对工艺和管理要求较高。

本实用新型分流型三套管氨合成塔是在分析了上述使用较普遍的三种氨合成塔的优缺点的基础上进行了综合，吸取了三套管氨合成塔冷管分气盒结构可靠、操作稳定和冷管传热能力强及上绝热层设置的合理。吸取了单管折流式氨合成塔的折流冷管布置，减小了床层轴向温差和经向温差，提高了床层零米温度的优点，使床层温度分布更趋合理，有利于提高生产能力的发挥，下绝热层的设置，弥补了冷管层冷管所造成的“冷管效应”带来的影响，同时也进一步提高了氨净值，充分发挥了下部触媒层触媒的作用，提高了生产能力。吸取了并流式分气型氨合成塔的“分流”的这一特点；1.冷气的温度和流量均能调节，给触媒的升温还原带来有利条件，使触媒能得到较好的“分层还原”，获得较好的触媒活性，在生产中可实现低空速，高氨净值，除低了能耗；2.是冷气直接导入冷管加大了温差，增强了冷管的传热作用，同时有利于移走合成反应热，使触媒床层趋于适宜的反应温度曲线，另一方面可以减小冷管的换热面积，有利于多装触媒增加生产能力，吸取了冷管胆能取出的特点，有利于触媒的装卸。

于是，本实用新型的目的是通过以下方式实现的：