專利名稱：具有內(nèi)置三通調(diào)節(jié)閥的反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于化學(xué)工程領(lǐng)域反應(yīng)器類。
進(jìn)行合成氨、甲醇、人造烴等合成反應(yīng)的反應(yīng)器及烴類加氫、一氧化碳變換等反應(yīng)器，其內(nèi)大都由若干個(gè)催化劑床層及換熱器交叉串聯(lián)組成。進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，換熱器不斷將反應(yīng)熱移走，從而使各催化劑層入口溫度控制在所需的范圍內(nèi)。
以氨合成塔為例，現(xiàn)在常用的層間換熱式合成塔，其塔內(nèi)流程形式見(jiàn)圖4，圖中18為中心管加熱器。有三個(gè)催化劑床層1、2、4，在每一床層下分設(shè)上、中、下?lián)Q熱器8、6、7，用未反應(yīng)的原料氣對(duì)反應(yīng)過(guò)的氣體進(jìn)行間接冷卻或直接冷卻。采取這種形式，在冷卻反應(yīng)氣的同時(shí)也必然將原料氣加熱至催化劑所要求的反應(yīng)起始溫度；為控制各床層的溫度，則必須設(shè)置1＃、2＃、3＃三條控溫副線，這三條副線分別通過(guò)控制冷原料氣的加入量來(lái)改變T1、T3、T5溫度，并通過(guò)T1、T3、T5控制T2、T4、T6溫度。雖然采取這種方式也能提高T3、T5的溫度，但由于其受換熱氣冷熱氣流的換熱作用，很難使處于換熱器下段床層的進(jìn)口溫度接近換熱器上段床層的出口溫度，致使下段床層的還原溫度總是偏低，導(dǎo)致催化劑還原不完全，特別是第三床層的催化劑還原尤為困難。
另外從熱平衡角度看，在合成塔正常工作情況下，所有副線均有一定的開(kāi)啟度，使一定量的冷氣通過(guò)，以保證各個(gè)催化劑床層的溫度能在一定范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)，而要做到這一點(diǎn)必須從設(shè)計(jì)上保證從上到下的換熱器傳熱面積富裕量迭加，而這樣做，又將使全內(nèi)件總的傳熱面積需求增多和換熱器所占空間增多，導(dǎo)致催化劑裝填空間減少，內(nèi)件空間利用系數(shù)降低，合成塔能力降低和設(shè)備造價(jià)增加。
本實(shí)用新型的目的是在合成塔內(nèi)設(shè)置一種能調(diào)節(jié)控制各反應(yīng)床層溫度和氣量分配的裝置，以克服以上兩項(xiàng)缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型的目的是以下述方式實(shí)現(xiàn)的，具有內(nèi)置三通調(diào)節(jié)閥的反應(yīng)器，由n個(gè)催化床層和n個(gè)換熱器交叉串聯(lián)組成，中間有中心管5。每一催化床層下部設(shè)置有支撐板3，在除上、下?lián)Q熱器外的中間換熱器的中間位置設(shè)置有n－2個(gè)三通調(diào)節(jié)閥10，三通閥通過(guò)操縱桿11與位于塔外的控制裝置12相連。三通閥可在中心管下部氣體入口13，中間換熱器下部氣體入口15間上下運(yùn)動(dòng)，開(kāi)關(guān)氣體入口。
下面參照
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及功能。
圖1本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖之一例圖2中間換熱器部分放大示意圖圖3三通調(diào)節(jié)閥工作狀態(tài)圖圖4現(xiàn)有內(nèi)件的塔內(nèi)流程圖圖1為催化床層，換熱器均為3個(gè)的氨合成塔實(shí)施例。上換熱器8設(shè)置在第一催化床層1、第二催化床層2中間，中間換熱器6、下?lián)Q熱器7設(shè)置在第三催化床層4下方。第二、三催化床層間有隔板9。三通閥10設(shè)置在中間換熱器6的中間。
參照?qǐng)D1、2、3，三通調(diào)節(jié)閥10為滑筒14，滑筒14和操縱桿之間用彈簧連接。三通調(diào)節(jié)閥通過(guò)控制裝置12可在中心管的下部氣體入口13上的上止線16，中間換熱器下部氣體入口15下的下止線17范圍內(nèi)上下活動(dòng)。
反應(yīng)氣工作時(shí)，二進(jìn)入口氣體先進(jìn)入下?lián)Q熱器7吸收熱量后通過(guò)三通調(diào)節(jié)閥10進(jìn)入中間換熱器6進(jìn)一步吸收反應(yīng)后氣體的熱量后，經(jīng)中心管5、進(jìn)入第一催化床層1，進(jìn)行氨合成反應(yīng)。反應(yīng)后的氣體經(jīng)冷激副線在上換熱器8直接冷卻后進(jìn)入第二催化床層2繼續(xù)進(jìn)行氨合成反應(yīng)。反應(yīng)后的氣體繞過(guò)隔板3到中間換熱器6，然后進(jìn)入第三催化床層4進(jìn)一步進(jìn)行氨合成反應(yīng)，反應(yīng)后的氣體經(jīng)下?lián)Q熱器換熱冷卻后出氨合成塔。
當(dāng)三通閥調(diào)節(jié)至圖3所示的實(shí)線位置時(shí)，此時(shí)三通閥的滑筒14將封閉中心管下部氣體入口13，打開(kāi)中間換熱器下部氣體入口15，未反應(yīng)氣體從入口15進(jìn)入中間換熱器，從第二催化床層出來(lái)的反應(yīng)氣體在此將熱量傳給未反應(yīng)氣體而使自身溫度降低后，進(jìn)入第三催化床層4。當(dāng)三通閥處于虛線位置時(shí)，滑筒將封閉中間換熱器6下部氣體入口15，未反應(yīng)氣體則繞過(guò)中間換熱器6而直接上行，這樣反應(yīng)后的氣體在經(jīng)過(guò)中間換熱器6時(shí)，不被冷卻，而直接進(jìn)入第三催化床層，從而避免了溫度降低對(duì)第三催化床層4催化還原的影響。
在合成塔正常運(yùn)行時(shí)，三通閥處于所需的位置，此時(shí)換熱器管間和閥兩邊的通道均適當(dāng)開(kāi)啟，三通閥成為中間換熱器4獨(dú)立操作的調(diào)節(jié)副線，從而使各換熱器都有了各自的熱負(fù)荷調(diào)節(jié)副線，這不僅不需要幾個(gè)換熱器傳熱面積迭加，甚至在各換熱器傳熱面積富裕程度有一定參差時(shí)，也不致于產(chǎn)生明顯的影響。由此可見(jiàn)本實(shí)用新型將明顯減少傳熱面積，從而可增加催化劑裝填空間，提高內(nèi)件的空間利用系數(shù)，降低合成塔的造價(jià)。
本實(shí)用新型用n－2個(gè)三通調(diào)節(jié)閥將中間的換熱器連接起來(lái)，催化劑還原時(shí)，通過(guò)三通調(diào)節(jié)閥將換熱器的冷氣短路掉，反應(yīng)氣體經(jīng)過(guò)該換熱器時(shí)不被冷卻而直接進(jìn)入下一個(gè)催化床層，從而避免了溫度降低對(duì)下一催化床層催化還原的影響。
三通調(diào)節(jié)閥可采用三通球閥、旋塞閥、滑閥、截止閥。
本實(shí)用新型可適用于甲醇合成塔、人造烴合成塔、烴內(nèi)加氫塔、一氧化碳變換爐等反應(yīng)器，以及既要回收熱量又要控制出口溫度的控溫廢熱鍋爐等。
權(quán)利要求1.具有內(nèi)置三通調(diào)節(jié)閥的反應(yīng)器，由n個(gè)催化床層和n個(gè)換熱器交叉串聯(lián)組成，中間有中心管，其特征在于每一催化床層下部設(shè)置有支撐板3，在除上、下?lián)Q熱器外的中間換熱器的中間位置設(shè)置有n-2個(gè)三通調(diào)節(jié)閥10，三通閥通過(guò)操縱桿11與位于塔外的控制裝置12相連，三通閥的滑筒14可在中心管下部氣體入口13，中間換熱器下部氣體入口15間上下運(yùn)動(dòng)，開(kāi)關(guān)氣體入口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于三通調(diào)節(jié)閥10可采用三通球閥、旋塞閥、滑閥、截止閥。
專利摘要具有內(nèi)置三通調(diào)節(jié)閥的反應(yīng)器，由n個(gè)催化劑床層和換熱器串聯(lián)而成，中間有中心管。在除上、下?lián)Q熱器外的中間換熱器的中間設(shè)有n—2個(gè)三通調(diào)節(jié)閥。催化還原時(shí)，調(diào)節(jié)三通閥，可將換熱器的冷氣短路，使反應(yīng)氣體在經(jīng)過(guò)該換熱器時(shí)不被冷卻而進(jìn)入下一催化床層，避免溫度降低對(duì)下一床層催化還原的影響。正常運(yùn)行時(shí)，三通閥又成為各換熱器獨(dú)立操作的調(diào)節(jié)副線。采用本實(shí)用新型可增加催化劑裝填空間，提高內(nèi)件空間利用系數(shù)，降低合成塔造價(jià)。
文檔編號(hào)B01J8/04GK2139471SQ9223261
公開(kāi)日1993年8月4日 申請(qǐng)日期1992年9月3日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月3日
發(fā)明者戎興漢, 汪壽建, 楊曉新, 李仕祿, 劉家輯, 夏炎華, 陳婕, 鄭云華 申請(qǐng)人:化學(xué)工業(yè)部第四設(shè)計(jì)院