專利名稱:合成氨工藝的制作方法
本發(fā)明涉及用冷氣體冷卻承受熱氣體的合成塔部件的一種合成氨工藝。
用冷氣體冷卻合成塔的熱氣體出口管是已知的。在已有的方法中，冷的生產(chǎn)氣體，即氨含量較高的氣體用于冷卻，這已使結(jié)構(gòu)部件的負(fù)荷有所降低，但仍需采用高級(jí)鋼材。這種將來自換熱器的冷生產(chǎn)氣體全部引入氨合成塔的冷卻方法見于歐洲專利申請(qǐng)83307204。按此專利申請(qǐng)中所述的方法，其中由于在換熱器中的熱交換，而用于冷卻的冷生成氣體已經(jīng)具有較高的溫度。要求承受熱氣體的結(jié)構(gòu)部件須采用適合于較高溫度的鋼種。
本發(fā)明的目的主要在于提供一種方法，使得合成氨塔特別是出口管可以采用薄壁和較便宜的材質(zhì)結(jié)構(gòu)件。
按照本發(fā)明，生產(chǎn)氣體經(jīng)多次循環(huán)流過氨合成塔，氨在冷卻段的末端被分離出，并且用補(bǔ)充氣體冷卻塔外的熱生產(chǎn)氣體區(qū)，上面所說的方法中的問題得到解決。
按本發(fā)明的方法，冷的補(bǔ)充氣體(如30℃的氣體)用于冷卻熱生產(chǎn)氣體區(qū)。這樣允許低于通常的設(shè)計(jì)溫度400℃約150℃，并可象上面所說的那樣，采用薄壁和較便宜的材質(zhì)的結(jié)構(gòu)件。由于補(bǔ)充氣體中仍不含NH3，所以不用擔(dān)心NH3生成的氮，這也是可以采用較便宜的材質(zhì)的原因。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案規(guī)定，在蒸氣發(fā)生器和氨合成塔之間的過渡區(qū)引入冷補(bǔ)充氣體，并直接通過夾套的間隙以冷卻合成塔，必要時(shí)冷卻設(shè)備的其它部分。
再一次指出用于冷卻的補(bǔ)充氣體是不含NH3的，這對(duì)其它工藝步驟也有利。
本發(fā)明的一個(gè)特定的實(shí)施方案規(guī)定，冷補(bǔ)充氣體經(jīng)過的路線最多被加熱70℃，最好是20～40℃。
本發(fā)明也可用于改進(jìn)有兩個(gè)以上獨(dú)立的氨合成塔的工藝。在這樣的工藝設(shè)計(jì)中，本發(fā)明規(guī)定冷補(bǔ)充氣體離開蒸氣發(fā)生器的聯(lián)箱后用來冷卻第一合成塔的外殼，必要時(shí)在再進(jìn)入合成回路之前冷卻第二合成塔的外殼。
按照本發(fā)明，用于冷卻的補(bǔ)充氣體的參數(shù)是NH3含量低于0.2%(體積分?jǐn)?shù))，入口溫度20-150℃，補(bǔ)充量為循環(huán)量的10-40%。
上述辦法對(duì)于至少有一個(gè)合成塔和一個(gè)換熱器的裝置，即使在第二合成塔與第一合成塔平行，且在兩個(gè)合成塔之間的低部裝有一個(gè)作為換熱器的蒸汽發(fā)生器的情況下也是可以適用的。在此情況下，換熱器聯(lián)箱上也裝有一個(gè)冷補(bǔ)充氣體的入口管，和環(huán)繞第一合成塔出來的熱氣體的套管。
根據(jù)歐洲專利申請(qǐng)83307204的技術(shù)說明，離開換熱器聯(lián)箱的冷氣體補(bǔ)充的原則和外殼的冷卻程度是已知的，所不同的是在一個(gè)已經(jīng)確定的工藝流程中除兩個(gè)合成塔的配置外，本發(fā)明規(guī)定冷補(bǔ)充氣體作為冷卻劑加入。在上面的敘述中突出的優(yōu)點(diǎn)是與專利技術(shù)說明相反，不要求將全部冷卻氣體循環(huán)。本發(fā)明只需要將一部份冷卻氣體循環(huán)，因?yàn)橹挥性诹鞒讨欣淠鰜淼哪遣糠盅h(huán)氣體需要換入新的補(bǔ)充氣體。
本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施方案規(guī)定第一和第二合成塔裝有帶環(huán)狀間隙以便冷卻氣體進(jìn)入的夾套，并且至少第二合成塔裝有套管以通過生產(chǎn)氣體和冷卻氣體。
如果按照本發(fā)明將第一合成塔和/或第二合成塔的套管裝在合成塔底部的一側(cè)將是合適的。
一種按照本發(fā)明的緊湊設(shè)計(jì)可以從第二合成塔的套管引一股物料流到另一個(gè)換熱器即蒸發(fā)器的聯(lián)箱。
如果選擇上述設(shè)計(jì)，第一和第二換熱器采用普通的外殼并和氨合成塔呈U型排布將是非常合適的。
本發(fā)明可參看下列附圖加以詳細(xì)說明圖1，本發(fā)明設(shè)備全視圖，圖2，沿圖1中Ⅱ-Ⅱ線的放大剖面圖。
圖1是設(shè)備1的簡(jiǎn)單表示，其中包括直立的第一合成塔2，第二合成塔3和水平放置的蒸汽發(fā)生器4，在蒸汽發(fā)生器上面用來固定的柱狀物在圖1和圖2中沒有表示出來。
按照?qǐng)D1和圖2的設(shè)備1的特定設(shè)計(jì)，除蒸汽發(fā)生器4之外還有另一個(gè)蒸汽發(fā)生器，即換熱器5，后者作為一個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)件和第一個(gè)換熱器并排。
本發(fā)明的一個(gè)主要特征是用補(bǔ)充氣體冷卻系統(tǒng)，相應(yīng)的進(jìn)氣管6在圖1中只是示意地畫出。詳細(xì)情況可以從圖2看出。
關(guān)于合成塔2和3，首先要指出的是其筒體部分的器壁是夾套結(jié)構(gòu)。合成塔2具有夾套7和環(huán)狀間隙8，合成塔3具有夾套7′和環(huán)狀間隙8′。熱生產(chǎn)氣體經(jīng)垂直于合成塔2的底部的管線9從合成塔2流向蒸汽發(fā)生器4。熱管線9已設(shè)計(jì)作為套管11，其內(nèi)管通過熱生產(chǎn)氣體，外管被從垂直的進(jìn)氣管6進(jìn)來的并流經(jīng)換熱器4的聯(lián)箱12進(jìn)入環(huán)狀間隙13的補(bǔ)充氣體所冷卻。然后補(bǔ)充氣體進(jìn)入環(huán)狀間隙8使合成塔2的外壁7冷卻。
之后冷氣體經(jīng)圖1中用點(diǎn)劃線代表的管線14離開合成塔2進(jìn)入第二合成塔3，流經(jīng)夾套7′間的環(huán)間隙8′和套管16的環(huán)狀間隙15離開合成塔3。在圖2所示情況中，用于冷卻的補(bǔ)充氣體隨后通過另一個(gè)蒸汽發(fā)生器5的聯(lián)箱17并經(jīng)由排氣管18離開系統(tǒng)，在其它部位再引入流程，這就不是本發(fā)明的課題了。
如圖所示，熱生產(chǎn)氣體首先橫向通過蒸汽發(fā)生器4，然后經(jīng)過套管11′(它象第一合成塔的套管11那樣裝在塔底一側(cè))進(jìn)入第二合成塔了，套管11′也充以冷氣體，此冷氣體從蒸汽發(fā)生器的第二個(gè)聯(lián)箱12′排出和其它冷氣體匯合，這在圖上沒有畫出。
前面作為實(shí)例敘述的本發(fā)明的實(shí)施方案當(dāng)然允許在不偏離本發(fā)明的基本想法的前提下作種種更改，因此，將蒸汽發(fā)生器4和5裝在普通的帶聯(lián)箱和熱氣體進(jìn)出口管線的外殼中也是可以的。
權(quán)利要求
1.用冷氣體冷卻承受熱氣體的合成塔部件的一種合成氨工藝，其特征是生產(chǎn)氣體經(jīng)多次循環(huán)流過氨合成塔，氨在冷卻段的末端被分離出，并且用補(bǔ)充氣體冷卻塔外的熱生產(chǎn)氣體區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的工藝，其特征是冷補(bǔ)充氣體在蒸汽發(fā)生器和氨合成塔之間的過渡區(qū)引入并直接通過夾套的間隙以冷卻合成塔，必要時(shí)冷卻設(shè)備的其他部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的工藝的特點(diǎn)是冷補(bǔ)充氣體經(jīng)過的路線最多被加熱70℃，最好是20-40℃。
4.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求
，至少有兩個(gè)獨(dú)立的氨合成塔的工藝，其特征是從蒸汽發(fā)生器來的補(bǔ)充氣體用來冷卻第一合成塔的外殼，必要時(shí)在再進(jìn)入合成回路之前冷卻第二合成塔的外殼。
5.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求
所述的工藝，其特征是用于冷卻的補(bǔ)充氣體的參數(shù)如下NH3含量抵于0.2%(體積百分?jǐn)?shù))，入口溫度20-150℃，補(bǔ)充量為循環(huán)量的10-40%
6.實(shí)現(xiàn)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求
所述的工藝中至少有一個(gè)合成塔和一個(gè)換熱器的裝置，其特征是即使第二合成塔(3)和第一合成塔(2)平行，并在兩個(gè)合成塔(2，3)之間的底部裝有一個(gè)作為換熱器的中間蒸汽發(fā)生器(4)的情況，本發(fā)明也是可行的。在此情況下，換熱器(4)的一個(gè)聯(lián)箱(12)上裝有冷補(bǔ)充氣體進(jìn)氣管和環(huán)繞第一合成塔出來的熱氣體管(9)的套管(11)。
7.按權(quán)利要求
6所述的裝置，其特征是第一和第二合成塔(2，3)裝有帶環(huán)狀間隙以便冷卻氣體進(jìn)入的夾套，并且至少第二合成塔裝有套管以通過生產(chǎn)氣體和冷卻氣體。
8.按前述任一項(xiàng)權(quán)利要求
所述的裝置，其特征是第一合成塔(2)的套管(11)和第二合成塔(3)的套管(11′)是安裝在合成塔(2或3)底部(10)的一側(cè)。
9.按照權(quán)利要求
6至8所述的裝置，其特征是來自第二合成塔(3)套管(16)的一股物料流導(dǎo)入另一個(gè)換熱器即蒸汽發(fā)生器(5)的聯(lián)箱(17)。
10.按照權(quán)利要求
5至8所述的裝置，其特征是第一換熱器(4)和第二換熱器(5)安裝在普通的外殼中，并和氨合成塔(2，3)呈U形排布。
專利摘要
用冷氣體冷卻供給承受熱氣體的合成塔部件的合成氨工藝。提供一種解決辦法，允許合成塔和其它設(shè)備可采用薄壁和較便宜材質(zhì)的結(jié)構(gòu)件。生產(chǎn)氣體經(jīng)多次循環(huán)流過合成塔，在冷卻段末端將氨冷凝分離，用補(bǔ)充氣體冷卻塔外的熱生產(chǎn)氣體區(qū)。至少有一個(gè)合成塔和一個(gè)換熱器的裝置的特點(diǎn)在于，即使第一合成塔(2)和第二合成塔(3)平行，并在兩個(gè)合成塔之間的底部裝有一個(gè)作為換熱器的中間蒸汽發(fā)生器(4)的情況下，也是可行的。
文檔編號(hào)B01J8/02GK87108053SQ87108053
公開日1988年6月29日 申請(qǐng)日期1987年11月27日
發(fā)明者漢斯·約亞奇姆·赫伯特, 海恩茨·格拉夫 申請(qǐng)人:尤德有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan