專利名稱:在合成氨裝置中供催化劑床溫度控制的方法和設(shè)備的制作方法
本發(fā)明涉及在合成氨裝置中供催化劑床的溫度控制方法。在該裝置中采用循環(huán)氣，而且供氣量基本上相當(dāng)于所分離的氨量。
在這樣的方法中，對(duì)于催化劑床，必然存在著許多控制的可能性。值得注意的是，在第一催化劑床，當(dāng)沒有達(dá)到一定的溫度之前，氨合成過程就不可能開始，而溫度是靠從裂解爐導(dǎo)入能量上升的。通常，在催化劑床中發(fā)生的放熱反應(yīng)所釋放出的能量可用來(lái)維持一次該過程的進(jìn)行;因此，不再需要導(dǎo)入能量。為了加熱，通常將循環(huán)氣通入第一催化劑床熱交換器的下流。這個(gè)熱交換器被離開第一催化劑床的循環(huán)氣加熱，然后接著第二或許第三催化劑床。
控制的問題是，用來(lái)作為循環(huán)氣的相當(dāng)大量的工藝氣體在催化劑床的入口處必須保持這樣的溫度，即一方面，這溫度要高到足以維持反應(yīng)的進(jìn)行;但在另一方面，要獲得高的轉(zhuǎn)化，而且催化劑床的出口溫度要保持足夠低，以便保護(hù)催化劑，或者，也可以只靠改變工藝氣的溫度和/或組成來(lái)實(shí)現(xiàn)，即通過淬火(驟冷)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這將導(dǎo)致不同的催化劑床控制回路的相互影響。
本發(fā)明的目的是提供一種使各個(gè)催化劑床的工藝和設(shè)備都能分別得到控制的解決辦法。
關(guān)于上述工藝問題，按照本發(fā)明，問題已得到解決。事實(shí)是，為了控制的目的，至少有一部分離開倒數(shù)第二催化劑床的循環(huán)氣通到作為熱交換器的蒸汽發(fā)生器和/或通入這個(gè)熱交換器的旁路，冷循環(huán)氣的部分氣流在加熱之前可供給所說的旁路作淬火劑，并進(jìn)入第一催化劑床。
本發(fā)明還提供了通過淬火至少部分地實(shí)現(xiàn)了對(duì)第一催化劑床的控制。這種方法可用比較簡(jiǎn)單的裝置，達(dá)到防止第一催化劑床的控制直接影響到下一個(gè)催化劑床的目的。這種控制也包含較少產(chǎn)量的損失。鑒于這種方法總的來(lái)說控制是簡(jiǎn)單的，因此它便于應(yīng)用。
本發(fā)明還提供了一種進(jìn)行該方法的設(shè)備，這個(gè)設(shè)備的特點(diǎn)在于它被設(shè)計(jì)成蒸汽發(fā)生管束熱交流器和裝有導(dǎo)通全部管束的一旁路。在供冷工藝氣用的集流室區(qū)，添加提供流經(jīng)旁路的熱工藝氣。
管束熱交換器裝有一旁路，它是按照本發(fā)明的設(shè)備的特別合適的實(shí)施方案的典型代表。因?yàn)樵谶@種情況下，要使所發(fā)生的蒸汽能很靈敏地控制下一個(gè)催化劑床，這就是要取決于所選擇的設(shè)計(jì)了。
按照本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方案，提供了基本上內(nèi)具有軸向或徑向調(diào)節(jié)控制活塞的一導(dǎo)管所組成的混合設(shè)備。裝有進(jìn)口管的導(dǎo)管和控制活塞，通過軸向或徑向位移，能全部或部分關(guān)閉。
本發(fā)明通過活塞的簡(jiǎn)單的軸向或徑向位移，可以得到熱氣和冷氣之間各個(gè)不同的比例。
按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例是，在控制活塞末端位置的一端，冷工藝氣的旁路或流路被關(guān)閉。
按照本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)例是，導(dǎo)管里面的控制活塞可以軸向移動(dòng)，并在旁路方向裝有中心封閉體。
按照本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例子，特別是對(duì)于熱交換器，熱氣和冷氣都有同樣的進(jìn)氣管和出氣管噴咀。其要點(diǎn)在于控制活塞被設(shè)計(jì)成罐形件，其上裝有能封閉中心管向內(nèi)端的蓋子，該中心管是作為將熱氣輸送到交換器用的，罐的外表面設(shè)有入口通道。本發(fā)明還提供一個(gè)固定在中心管外表面的封閉園盤，在工作位置，嵌入進(jìn)氣通道，在它的端部，封閉中心管或在中心導(dǎo)管和罐的外表面之間用來(lái)作為旁路的環(huán)形空間。
參看如下附圖，本發(fā)明可闡述得更詳細(xì)。
圖1按照本發(fā)明為實(shí)施方法的設(shè)備的典型布置圖。
圖2按照本發(fā)明一個(gè)設(shè)備的實(shí)例。
圖3按照本發(fā)明一個(gè)設(shè)備的另一實(shí)例。
圖1，用符號(hào)形式表示在氨反應(yīng)器3中的第一催化劑床1和第二催化劑床2。第一熱交換器4是用來(lái)予熱流經(jīng)管線5(箭號(hào)6所標(biāo)志的方向)的循環(huán)氣。循環(huán)氣在流經(jīng)第一催化劑床1和熱交換器4以及第二催化劑床2后，進(jìn)入第三催化劑床7。按照本發(fā)明的控制設(shè)備裝在第二催化劑床2和第三催化劑床7之間。
這個(gè)控制設(shè)備主要內(nèi)蒸汽發(fā)生器8和可以替換作業(yè)的旁路9及淬火線路10組成。各個(gè)具體實(shí)例如下所述。離開第三催化劑床7的循環(huán)氣經(jīng)過另一個(gè)蒸汽發(fā)生器11，送至氣/氣熱交換器12，冷卻器13，并最后在進(jìn)入循環(huán)氣壓縮機(jī)之前到達(dá)分離器14，然而，它不屬于本發(fā)明的內(nèi)容。
圖2表示在雙熱交換器內(nèi)供安裝控制設(shè)備的一個(gè)實(shí)例，蒸汽發(fā)生器8和蒸汽發(fā)生器11合裝在一個(gè)套箱內(nèi)。本發(fā)明的基本特點(diǎn)首先是，所提供的蒸汽發(fā)生器8具有一個(gè)空室16、管束17和中心旁路管18，它的一端可被控制活塞19通過封閉罐體20關(guān)閉。
控制活塞19裝在導(dǎo)管21內(nèi)，導(dǎo)管和控制活塞裝有進(jìn)氣口22和23，它能全部或部分地開啟或全部關(guān)閉，這要取決于控制活塞19上推桿24的位置。開啟的程度由流經(jīng)旁路18的熱的未冷凝的工藝氣和冷工藝氣在導(dǎo)管21中所得到的混合狀態(tài)來(lái)確定。進(jìn)入第三催化劑床的混合狀態(tài)在這個(gè)圖上沒有表示出來(lái)。
在圖2和圖3中，用小箭號(hào)表示各種氣體的流向。
圖3表示一種形式有點(diǎn)不同的結(jié)構(gòu)，熱交換器8只是引喻地表示。熱工藝氣進(jìn)入供氣管線25，流經(jīng)如圖所示的控制活塞19a的位置、進(jìn)入中心供氣管線26到熱交換器8，通過后者、冷卻后回到環(huán)形空間27進(jìn)入另一管線28。
然而，部分熱氣流經(jīng)控制活塞19a的內(nèi)表面和中心管26的外表面之間，通過所謂的旁路進(jìn)入管線28，直接和離開環(huán)形空間27的冷氣混合。
為了調(diào)節(jié)各個(gè)混合比例，中心管的自由端裝有封閉園盤29，該園盤是嵌進(jìn)控制活塞19a外表面的槽30內(nèi)。例如，若控制活塞19a向下移動(dòng)至它的端部(見雙箭號(hào)31)，槽30上面的極限邊碰到園盤29，旁路完全關(guān)閉。中心管26的全部流路的橫截面都開啟供使用。
在相反的位置，也即當(dāng)控制活塞19a向上移至它的端部(見雙箭號(hào)31)，則槽下面的極限邊碰到園盤29，中心管26因此完全關(guān)閉，使得全部熱氣通過旁路直接流到排氣管28。
此外，在淬火管線(在圖1上只是引喻地表明可能連接上了)上面裝有另一個(gè)管式噴咀32，該管線允許將未經(jīng)處理的循環(huán)氣通入管線28或直接引入旁路。
權(quán)利要求
1.在采用循環(huán)氣而且供氣量基本上相當(dāng)于新分離的氨量的合成氨裝置中，催化劑床的溫度控制方法的特征在于為了控制的目的，至少有一部分離開倒數(shù)第二催化劑床的循環(huán)氣通入作為熱交換器的蒸汽發(fā)生器和/或進(jìn)入這個(gè)熱交換器的一旁路，一部分冷循環(huán)氣的氣流在加熱之前作為淬火劑可進(jìn)入上述旁路和進(jìn)入第一催化劑床。
2.按照權(quán)利要求
1的方法，其特征在于第一催化劑床的控制至少是部分地通過淬火來(lái)實(shí)現(xiàn)。
3.主要用于完成按照上述任一個(gè)權(quán)利要求
的方法的設(shè)備，其特征在于它被設(shè)計(jì)成蒸汽發(fā)生管束熱交換器(8)和裝有導(dǎo)通全部管束的一旁路(18)，在供冷工藝氣用的集流室區(qū)內(nèi)，添加提供流經(jīng)旁路(添18)的熱。
4.按照權(quán)利要求
3的設(shè)備，其特征在于混合設(shè)備基本上內(nèi)裝有軸向或徑向可調(diào)節(jié)控制活塞(19)的園柱形導(dǎo)管(21)組成的，導(dǎo)管(21)和控制活塞(19)裝有進(jìn)氣口(22和23)，它們可以通過軸向或徑向轉(zhuǎn)動(dòng)而全部或部分關(guān)閉。
5.按照權(quán)利要求
3或4的設(shè)備，其特征在于在控制活塞(19)末端位置的一端，旁路(18)或流路對(duì)冷工藝氣是關(guān)閉的。
6.按照權(quán)利要求
3至5的設(shè)備，其特點(diǎn)在于在導(dǎo)管(21)內(nèi)的控制活塞(19)是可以軸向移動(dòng)的，而且在朝旁路管(18)的方向裝有中心封閉體(20)。
7.作為裝有相同的供熱氣和冷氣的進(jìn)口管噴嘴和出口管噴嘴的熱交換器的設(shè)備，其特征在于控制活塞(19)被設(shè)計(jì)成罐形件，其上裝有封閉中心管(26)自由端的蓋子，該中心管是作為將熱氣輸送到熱交換器(8)用的，罐的外表面設(shè)有入口通路(30)。
8.按照權(quán)利要求
7的設(shè)備，其特征在于在中心管工作位置的外表面裝有一封閉盤，它嵌進(jìn)入口通過(30)，它的末端位置，密封了中心管(26)或在中心管(26)和罐的外表面之間(作旁路用)的環(huán)形空間。
專利摘要
在合成氨裝置中供催化劑床溫度控制的方法和 設(shè)備。提供使各個(gè)催化劑床的工藝和設(shè)備都能分別 得到控制的解決辦法。辦了達(dá)到控制的目的，至少將 一部分離開倒數(shù)第二催化劑床的循環(huán)氣通到作為熱 交換器的蒸汽發(fā)生器和/或通過這個(gè)熱交換器的一 旁路。冷循環(huán)氣的一部分氣流可通到上述旁路的管 線中，在加熱之前作為淬火劑并通入第一催化劑床， 設(shè)備設(shè)計(jì)成蒸汽發(fā)生管束熱交換器(8)和裝有導(dǎo)通 全部管束的一旁路(18)。在供冷工藝氣用的集流室 區(qū)添加提供流徑旁路(18)的熱工藝氣。
文檔編號(hào)C01C1/00GK87107464SQ87107464
公開日1988年7月6日 申請(qǐng)日期1987年12月14日
發(fā)明者漢斯·約亞奇姆·赫伯特, 海茵茨·格拉夫, 漢斯·迪特·馬施, 漢斯·岡特·布里克 申請(qǐng)人:尤德有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan