[實用新型]一種末級水移熱床層氨合成反應器

有效

• 申請號: 202123199126.0
• 申請日: 2021-12-17
• 公開（公告）號: CN216538373U
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 王慶新;王攬月
• 申請（專利權）人: 南京敦先化工科技有限公司;安徽聚源機械設備有限公司;南京敦先環保科技有限公司
• 主分類號: B01J8/04
• 分類號: B01J8/04;C01C1/04
• 代理公司: 合肥昊晟德專利代理事務所(普通合伙) 34153
• 代理人: 王瑞

本實用新型公開一種末級水移熱床層氨合成反應器，包括氨反應器、汽包、鍋爐給水加熱器和熱水泵，氨反應器設置有氨反應器外筒，氨反應器外筒內設置有氨反應器內件，氨反應器內件包括由上至下依次連接設置的一級絕熱催化劑床層、一級層間換熱器、二級絕熱催化劑床層、二級層間換熱器、末級催化劑床層，末級催化劑床層內設置有水移熱換熱器，鍋爐給水管與鍋爐給水加熱器連通且鍋爐給水加熱器通過汽包補水管與汽包連通；本實用新型末級催化劑床層反應熱量通過埋在催化劑床層的水移熱管束內部水及時移走，并副產12.0MPa飽和蒸汽，確保催化劑床層反應熱不聚集不累積，催化劑床層溫度始終控制在～340℃，溫度遠離平衡曲線，床層出口氨含量41.53％。

技術領域

本實用新型涉及化工設備技術領域，具體涉及一種末級水移熱床層氨合成反應器。

背景技術

目前國內外氨合成技術供應商現有的大型低壓(15.0MPa)氨合成反應器均為三級絕熱催化劑床層，一二級絕熱床層之間及二三級絕熱床層之間采取層間氣氣換熱器移走絕熱段出口熱量，確保下一級絕熱催化劑床層進口氣體溫度≤380℃，三級絕熱催化劑床層出口高溫合成氣直接進入直連式廢熱鍋爐，副產3.8MPa飽和蒸汽。

現有的氨合成反應器在最好運行參數的參數運行下，氨凈值也僅為20.7％，而完成氨合成反應主要任務是一、二級絕熱催化劑床層，而三級(末級)氨凈值僅為3.53％，催化劑裝填量占總裝填量的50％以上，而只完成合成氨產量的3.53/20.07＝17.59％。三級(末級)之所以合成氨產量低，主要因為三級(末級)是絕熱催化劑床層，出口426℃時反應“平衡溫距”為10℃，氨合成反應平衡溫距太小，抑制氨的合成速率。

現有合成氨反應器采用廢熱鍋爐與氨合成反應器三級床層出口氣體直連式的方式，該結構對應絕熱催化劑床層無法保證催化劑床層尤其是末級催化劑床層在等溫條件下進行合成氨反應。

鑒于所述缺陷，本實用新型創作者經過長時間的研究和實踐終于獲得了本實用新型。

實用新型內容

為解決所述技術缺陷，本實用新型采用的技術方案在于，提供一種末級水移熱床層氨合成反應器，包括氨反應器、汽包、鍋爐給水加熱器和熱水泵，所述氨反應器設置有氨反應器外筒，所述氨反應器外筒內設置有氨反應器內件，所述氨反應器內件包括由上至下依次連接設置的一級絕熱催化劑床層、一級層間換熱器、二級絕熱催化劑床層、二級層間換熱器、末級催化劑床層，所述末級催化劑床層內設置有水移熱換熱器，鍋爐給水管與所述鍋爐給水加熱器連通且所述鍋爐給水加熱器通過汽包補水管與所述汽包連通，所述汽包通過汽包下降管與所述熱水泵連通，所述熱水泵通過換熱器進水管與所述水移熱換熱器連通，所述水移熱換熱器通過換熱器出水管與所述汽包連通。

較佳的，所述汽包上還設置有用于控制所述汽包內部壓力的蒸汽管。

較佳的，所述氨反應器外筒包括外筒平蓋、外筒筒體、外筒下封頭，所述氨反應器內件設置在所述外筒筒體內，所述外筒筒體上端設置有可拆卸的所述外筒平蓋，所述外筒筒體下端設置有所述外筒下封頭。

較佳的，所述氨反應器外筒內設置有內件筒體，所述一級絕熱催化劑床層、所述一級層間換熱器、所述二級絕熱催化劑床層、所述二級層間換熱器、所述末級催化劑床層均設置在所述內件筒體內，所述內件筒體上端設置有可拆卸的內件平蓋，所述內件筒體下端設置有內件下封頭。

較佳的，第一進氣管經所述一級層間換熱器與所述一級絕熱催化劑床層的上端連通，所述第一進氣管內的冷氣在所述一級層間換熱器與所述一級絕熱催化劑床層反應后的反應氣換熱。

較佳的，第二進氣管經所述二級層間換熱器與所述一級絕熱催化劑床層的上端連通，所述第二進氣管內的冷氣在所述二級層間換熱器與所述二級絕熱催化劑床層反應后的反應氣換熱。

較佳的，副線管與所述一級絕熱催化劑床層的上端連通，所述副線管內通有冷氣。