[發明專利]用于氨反應器的開工加熱爐

有效

• 申請號: 200980115299.2
• 申請日: 2009-04-16
• 公開（公告）號: CN102015089A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 恩里科·里奇;埃爾曼諾·菲利皮;麥克·塔羅奇
• 申請（專利權）人: 阿梅尼亞·卡薩萊股份有限公司
• 主分類號: B01J8/02
• 分類號: B01J8/02
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華;鐘錦舜

技術領域

本發明涉及用于產生氨的反應器的領域。具體地說，本發明涉及一種用在氨反應器中的內部開工加熱器，該加熱器具有細長的電子加熱構件。

背景技術

根據已知技術，氨的合成是在催化反應器或轉化器中進行的，在催化反應器或轉化器中氣態氫(H₂)和氮(N₂)在高溫高壓下反應，通常壓力會達到130巴或更高而溫度則為500℃左右。已經熟知多種不同類型的氨反應器；例如常見布置為包括三個徑向流催化床的圓柱形容器，這些催化床具有中間淬火熱交換器。

在反應器啟動期間，需要將進入反應器的氣體反應劑預熱到450-480℃左右，以啟動化學反應。為了達到這一目的，現有技術包括提供合適的開工加熱爐，該開工加熱爐可以被實現為外部加熱爐或者為置于反應器自身內的內部電子加熱爐。

內部開工加熱爐是基本上圓柱形的設備，該設備可通過容器的高壓蓋的合適的孔同軸插入反應器；且基本上由安裝法蘭構成，具有必要的電子連接器和多個縱向加熱構件。

在已知實施方式中，所述加熱構件由沿著電加熱爐縱向上下延伸的非絕緣金屬帶制成且由陶瓷絕緣元件支撐。在另一已知實施方式中，加熱構件由通常被彎曲成U型的鎧裝金屬棒形成。所述金屬棒通常是絕緣的，但在一些情況下也使用非絕緣棒。

在操作中，氣體反應劑在進入催化反應區(如第一催化床)前，縱向流過預熱器且在加熱構件之間流動。

在大型反應器中，內部開工加熱爐可長達數米，且需要用于加熱構件的合適的間隔和支撐裝置。在已知技術中，通常使用金屬網或連接棒聯結的陶瓷支撐結構來將加熱構件保持就位。所述金屬網或陶瓷支撐結構基本上由具有限定正方形柵格的交叉梁的圓環構成，為各加熱構件間保留了固定的空隙。

所述內部開工加熱爐已經顯現一些缺陷，尤其是在可靠性和使用壽命方面。已經觀察到，尤其在追求高生產率而需高速氣流的現代裝置中內部開工加熱爐的不足。

由于加熱構件和間隔與支撐網的元件之間存在著相對較大的空隙，因此加熱構件可相對自由地在任何徑向方向上移動，即在垂直于縱向的平面中移動，且因此該加熱構件對氣流導致的振動、相關機械應力以及由相對運動引起的磨損高度敏感。

機械應力可能導致加熱構件的永久變形或機械損壞。加熱構件的變形導致其自身損壞；加熱構件之間的接觸也可能會損壞加熱構件的表面；非絕緣加熱構件之間的接觸可能也會引起短路；加熱構件的任何損壞可能引起局部過熱，例如由于局部截面減小，進而導致加熱構件自身熔化和毀損。

在某些相關加熱構件變形的情況下，將開工加熱爐從容器中取出進行保養或更換可能變得很困難。也應注意，很多情況下，開工加熱爐的損壞很難立即被檢測到，例如：因為反應器長時期持續運轉，盡管未使用開工加熱爐。損壞經常在特定時期后被檢測到，而此時加熱元件被不可修復地損壞。

開工加熱爐的失效可迫使氨反應器停用時間延長，進而導致在產量損失方面的相關成本。

也應注意，內部開工加熱爐是關鍵部件，由于加熱爐占據了提供給催化床和化學反應的部分有效容積，因此，整體直徑必須盡量小。基于同樣原因，加熱構件相對較長且互相貼近，因此也是在需要小直徑與保持用于加熱構件之間的氣流的充足橫截面的需要之間折中的方案。通常情況下，不可能為了更好地抵抗氣流導致的振動而設計一個更大和/或更短的內部開工加熱爐。

改進現有氨反應器也存在類似的限制。內部開工加熱爐的最大尺寸是由容器蓋中的的有效安裝通道確定的：盡管改進過的反應器有更高的生產率，但通常不可能或者不期望安裝更大的預熱裝置，因為這種改進可能涉及用昂貴的替代品來更換整個的高壓蓋。另一方面，改進可能需要增加氣體反應劑的流速，以增加產量，但這將使開工加熱爐面臨因氣流導致的振動引起更高損壞的風險。

因此，強烈需要設計一種可以克服上述缺陷的開工加熱爐，尤其需要避免類似開工加熱爐的附加設備故障而影響氨反應器和整個工廠的操作性和可靠性。然而，盡管存在這樣的需求，當前的現有技術并沒有對以上問題提供有效的解決方案。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于氨反應器的內部開工加熱爐，該加熱爐更適用于抵抗氣流導致的應力，特別地對氣流導致的振動低敏感。

該目的通過一種氨反應器的內部開工加熱爐實現，所述加熱爐包括多個細長電子加熱構件，所述加熱構件沿所述加熱爐的縱向軸線延伸，其特征在于：