[發明專利]具有內部過濾器元件的氨氧化反應器

有效

• 申請號: 201380020199.8
• 申請日: 2013-02-22
• 公開（公告）號: CN104220156B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: R·A·弗克斯
• 申請（專利權）人: 巴斯夫歐洲公司
• 主分類號: B01J8/00
• 分類號: B01J8/00;B01J8/02;C01B21/26;C01B21/28;B01J12/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所11247
• 代理人: 張雙雙,林柏楠

發明領域

本公開提供了用于在催化劑存在下將氨氧化成一氧化氮的反應容器。更具體地說，本公開提供了具有內部過濾器元件的反應容器，該內部過濾器元件收集在氨氧化成一氧化氮的過程中被逐出的催化劑。

發明背景

硝酸被用于制造呈硝酸銨、硝酸鉀或硝基磷酸酯形式的氮肥和有機肥料。硝酸還被用于爆炸物、塑料工業和化學工業。

硝酸(HNO₃)通過氨催化燃燒制備一氧化氮來制造。這種方法通常以三個步驟進行。第一步驟是氨的氧化。氨的氧化在催化劑存在下進行，產率為93-98％，取決于所使用的操作條件。

第二步驟是燃燒的水的冷凝和一氧化氮的氧化。第二步驟可以產生二氧化氮、四氧化二氮或這兩者的混合物。第三步驟涉及二氧化氮和四氧化二氮的吸收或固定。第一和第二步驟的反應中間體和產物本身在商業上是可行的。因此，第一和第二步驟可以被用來形成各種產物，即使硝酸不是所需的。

在氨氧化方法的第一步驟中使用的催化劑一般呈貴金屬網的形式。由于氨的氧化導致的高溫，所述貴金屬網經常分解并且其顆粒變得被夾帶在反應容器中存在的氣態材料中。這種“金屬損失”一般隨著反應條件的嚴苛程度增加。例如，金屬損失的量一般隨著溫度和生產速率增加而增加。

由于貴金屬網的高成本，這種金屬損失對氨氧化方法的經濟可行性具有相當大的金錢影響。另外，所述金屬損失可能導致在氨氧化反應器下游的后續反應容器中使用的下游催化材料的中毒。

金屬損失問題的一個解決方案是在氨氧化反應容器下游提供外過濾器殼和過濾設備。這些外過濾器殼構型引起壓降并在已經擁擠的工廠設備中要求額外的空間。另一個解決方案是在緊鄰貴金屬網的位置使用纖維材料。不幸地，在這一位置使用此類纖維材料不能實現有效的過濾并要求狹窄的空間進入程序以便在必要的定期維護期間保養所述纖維材料。

本公開的概述和優點

提供了用于在催化劑存在下將氨氧化成一氧化氮的反應容器。所述催化劑在氧化過程中能夠變得被逐出。所述反應容器包括具有頂部、底部和中部的反應器體。所述頂部和中部配合界定內腔，在那里所述氨被催化氧化以提供一氧化氮。內部過濾器元件包括界定內部體積的過濾器籠和布置在所述過濾器籠附近的過濾器介質。所述內部過濾器元件收集在氨氧化過程中被逐出的催化劑。

本公開的各種實施方案提供了允許與現有的反應容器設計無縫集成的緊湊設計。因為內部過濾器元件被布置在反應容器內，所以節約了寶貴的空間，并獲得了效率。本公開的實施方案還實現了改進的過濾，這導致改進的成本改善和更少的下游催化劑中毒。本公開的實施方案允許在沒有狹窄的空間進入程序的情況下保養反應容器。

附圖簡要說明

為了理解本發明的性質和目的，應該參考結合附圖進行的以下詳細描述。

圖1是根據本發明一個實施方案的用于氨氧化的反應容器的剖視圖；

圖2是根據本發明一個或多個實施方案的支撐反應容器底部的移除框的透視圖；

圖3是根據一個或多個實施方案的圖1的反應容器和內部過濾器元件的內部的俯視圖；和

圖4是根據一個或多個實施方案的圖1的內部過濾器元件的分解圖。

發明詳述

提供了用于在催化劑存在下將氨氧化成一氧化氮的反應容器10。參照圖1，反應容器10包括具有頂部12、底部14和中部16的反應器體11。典型地，反應容器10通常是圓柱形的。然而，反應容器10也可以是其它形狀。頂部12和底部14通常是穹頂的，但是可以具有其它形狀和構型。法蘭接頭可以將頂部12和中部16連接在一起。另外，法蘭接頭可以將中部16和底部14連接在一起。在另一個實施方案中，反應容器10可以具有集成在一起而沒有離散接合點的頂部12和中部16。反應容器10的底部14應該可容易地從反應容器10移除以允許反應容器10的容易進入和維護。因此，底部14應該考慮這一點進行定尺度和緊固。

反應容器10可以具有1-20m，或2-10m，或3-9m的高度。或者，反應容器10可以具有適合加工輸入的氨的其它高度。反應容器10可以具有1-5m的直徑。或者，反應容器10可以具有適合加工輸入的氨的其它直徑。

反應容器10可以包含能夠承受高度腐蝕性條件和超過900℃的溫度的材料。例如，反應容器10可以包含不銹鋼。反應容器10可以由耐腐蝕的其它合適材料制造也被想到。