[發明專利]一種合成氨反應器及工藝在審
| 申請號： | 201811544171.5 | 申請日： | 2018-12-17 |
| 公開（公告）號： | CN109850918A | 公開（公告）日： | 2019-06-07 |
| 發明（設計）人： | 江莉龍;倪軍;林建新;林性貽 | 申請（專利權）人： | 福州大學化肥催化劑國家工程研究中心 |
| 主分類號： | C01C1/04 | 分類號： | C01C1/04 |
| 代理公司： | 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250 | 代理人： | 李亞南 |
| 地址： | 350002 *** | 國省代碼： | 福建;35 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 換熱管 催化劑 催化劑床層 合成氨反應器 原料氣 殼體 熱交換 氣體收集單元 催化劑轉化 相鄰換熱管 催化劑層 等溫狀態 反應工藝 減少排放 殼體內壁 氣體分布 熱量傳遞 有效調節 軸向間隔 反應熱 預熱 填充 流動 應用 保證 | ||
1.一種合成氨反應器，包括殼體，其特征在于，還包括，
若干用于原料氣通過的換熱管，沿所述殼體的軸向間隔布置于其內，所述換熱管的一端設置與其連通的第一原料氣進口，相對端設置與其連通的原料氣出口；
催化劑床層，填充于所述殼體內壁與換熱管之間和/或相鄰換熱管之間，所述原料氣出口與所述催化劑床層的內腔連通，以使經所述換熱管預熱后的原料氣在流經所述催化劑床層時發生合成氨反應。
2.根據權利要求1所述的合成氨反應器，其特征在于，還包括，
集氣管，沿所述催化劑床層的高度方向伸入所述殼體內部，沿所述集氣管的軸向在其管壁上開設若干進氣口，以使經過所述催化劑床層反應后所得反應氣通過所述進氣口進入所述集氣管內而被收集。
3.根據權利要求2所述的合成氨反應器，其特征在于，所述集氣管沿所述殼體的中心線布置于所述殼體內，且所述集氣管一端從所述殼體內部延伸至外界，以形成反應氣出口端，所述換熱管排布于所述集氣管與殼體內壁之間；和/或，
所述集氣管管壁上的開孔率為20～40％，所述進氣口的孔徑為4～20mm。
4.根據權利要求3所述的合成氨反應器，其特征在于，還包括，
第二原料氣進口，與所述原料氣出口同側且靠近所述殼體側壁設置于所述殼體上，所述第二原料氣進口與所述原料氣出口連通，以使換熱管內的原料氣進入催化劑床層并反應。
5.根據權利要求1～4中任一項所述的合成氨反應器，其特征在于，還包括，
氣體分布單元，具有錐形或半球形本體，所述錐形或半球形本體的大口端與所述換熱管一端連通，相對端設置所述第一原料氣進口；
氣體收集單元，具有錐形或半球形殼體，所述錐形或半球形殼體的大口端與所述換熱管的另一端連通，相對端設置所述原料氣出口，以收集換熱管內的原料氣。
6.根據權利要求1～5中任一項所述的合成氨反應器，其特征在于，所述殼體的高徑比為8～20：1；
所述催化劑床層的厚度與所述殼體的高度之比為1：8～20。
7.根據權利要求1～6中任一項所述的合成氨反應器，其特征在于，所述催化劑床層包括若干種催化劑層，相鄰催化劑層間設置分割兩者的瓷球層。
8.根據權利要求7所述的合成氨反應器，其特征在于，所述催化劑床層由上催化劑層和下催化劑層組成，所述上催化劑層填裝鐵基氨合成催化劑，所述下催化劑層填裝釕基氨合成催化劑，所述鐵基氨合成催化劑和所述釕基氨合成催化劑的裝填體積之比為1:1～4。
9.一種采用權利要求1～8任一項所述的合成氨反應器的合成氨工藝，包括如下步驟：
向所述第一原料氣進口中通入原料氣，所述原料氣進入所述換熱管內并與所述催化劑床層間接換熱；
預熱后的原料氣從所述原料氣出口出來，進入所述殼體內并徑向擴散通過所述催化劑床層，在所述催化劑床層中發生合成氨反應。
10.根據權利要求9所述的合成氨工藝，其特征在于，所述原料氣在所述換熱管內的空速為8000～15000h-1，壓力為9～12MPa；
所述催化劑床層的溫度為400～520℃，壓力為9～12MPa。
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