[發明專利]一種改進型低壓氨合成反應器

有效

• 申請號: 201811575090.1
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109607568B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 周春平;丁石磊;嚴應群;易金華
• 申請（專利權）人: 武漢金中石化工程有限公司
• 主分類號: C01C1/04
• 分類號: C01C1/04
• 代理公司: 武漢江楚智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 42228
• 代理人: 鄧寅杰

本發明公開了一種改進型低壓氨合成反應器，該反應器包括具有入口和出口的外筒及內件筒體；內件筒體由上而下依次分為多個反應區，各反應區內分別設有絕熱床，絕熱床內設有具有開孔蓋板的徑向催化劑筐，徑向催化劑筐內設有中下部開有通氣孔的多孔徑向分布板，徑向催化筐外筐體為三層結構，由外向內依次為開孔的薄板、開孔的波紋板、開孔的薄板，徑向催化筐內筐體為兩層結構，各層都為開孔的薄板，除靠近外筒底部最后一個反應區外的反應區內分別設有換熱器。本發明反應器各反應床層設置軸徑向段反應，避免了由于催化劑體積收縮引起的氣流短路風險；徑向催化劑外筐體和內筐體布氣方式的獨特設計，使氣流均勻分布于各反應床層，提高了催化劑的利用率。

技術領域

本發明屬于氨合成技術領域，具體涉及一種改進型低壓氨合反

應器。

背景技術

合成氨是基礎化工原料，在國民經濟中承擔著十分重要的角色。氨合成反應器是合成氨工業的關鍵核心設備，合成反應器設計的優劣是氨合成裝置成敗的關鍵。

合成氨的反應方程式如下：3H₂ + N₂ →2NH₃ + Q，合成氨反應是可逆反應，是在裝有催化劑的反應器中進行的。如何高效利用催化劑，是合成氨反應研究的熱點。

在我國，合成氨工業經過幾十年的發展，雖然取得了巨大的成就，但在能耗、經濟性、技術性等方面仍然存在著改進的空間，現有的合成氨裝置存在著氨凈值低、床層阻力大、易產生氣流短路現象、催化劑利用率低等缺點。

發明內容

本發明針對上述現有技術中的不足，提供一種改進型低壓氨合成反應器，該反應器能避免由于催化劑體積收縮引起的氣流短路風險，催化劑利用率高。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種改進型低壓氨合成反應器，其不同之處在于：包括具有入口和出口的外筒及設置于外筒內的內件筒體；所述內件筒體由上而下依次分隔為多個反應區，每個所述反應區內分別設置有絕熱床，所述絕熱床內設置有具有開孔蓋板的徑向催化劑筐，其中定義最上段的反應區為第一反應區，緊鄰最上段區域底端的反應區為第二反應區，最下段的反應區為第三反應區；所述徑向催化劑筐內設有中下部開有通氣孔的多孔徑向分布板，所述徑向催化筐靠近內件筒體的外筐體為三層結構，由外向內依次為開有孔的薄板、開有孔的波紋板、開有孔的薄板，所述徑向催化筐靠近反應器中軸線的內筐體為兩層結構，各層都為開孔的薄板； 在第一反應區內的所述徑向催化劑筐與內件筒體頂部之間留有零米層氣體混合空間；在第一反應區和第二反應區內的所述徑向催化劑筐內分別設置有沿所述內件筒體軸線延伸的換熱器；所述換熱器與所述徑向催化劑筐間、所述絕熱床與反應器內件筒體間及所述反應器內件筒體和反應器外筒間分別具有環隙。

在上述技術方案中，所述徑向催化筐外筐體的孔徑由外向內依次減小。

在上述技術方案中，所述反應器還包括有從所述外筒與內件筒體間的空間進入并貫穿所述第一反應區內換熱器且與該換熱器下端管箱相連通的循環氣進氣管。

在上述技術方案中，所述反應器還包括一從外筒頂部進入并貫穿所述第一反應區和第二反應區內的換熱器且與第二反應區內的換熱器下端管箱相連通的第一中心管。

在上述技術方案中，所述第一反應區內的換熱器為固定管殼式折流桿換熱器，所述換熱器下端設有管箱。

在上述技術方案中，所述第二反應區內的換熱器為固定管殼式折流桿換熱器，所述第二反應區內的換熱器上下端分別設計有管箱。

在上述技術方案中，所述第二反應區內的換熱器上端管箱設置有套設在所述第一中心管上的第一中心集氣管，所述第一中心集氣管上端與所述零米層氣體混合空間相連通，所述第一中心集氣管下端與第二反應區內的換熱器上端相連通，所述第一中心管與所述第一中心集氣管間具有環隙。