專利名稱：一種多段絕熱間接換熱節(jié)能型氨合成塔的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及合成氨生產設備，具體涉及一種多段絕熱間接換熱節(jié)能型氨合 成塔。
背景技術：
氨合成塔是合成氨廠關鍵設備，氨合成塔的使用效果直接影響生產的穩(wěn)定和效 益。目前使用的氨合成塔氨高壓外筒的形式有兩類，一類是直筒型，這種形式的高壓外 筒在我國中小氮肥企業(yè)普遍使用，其缺點是大塔徑上部端蓋不易密封；另一類為大型合 成氨廠普遍使用的縮口型氨合成塔；按觸媒筐的氣體流動方式氨合成塔又可分成兩類， 一類為中小型合成氨廠普遍采用的軸向觸媒筐，其缺點是內件阻力大，能耗高；另一類 為大型氨合成廠普遍使用的徑向觸媒筐，其阻力??；按內件的換熱方式主要有兩大類， 一類為冷管型，如三套管、雙套管、單管折流等，這類內件由于存在冷管效應，目前很 少使用；另一類為絕熱型，如多段絕熱冷激、多段絕熱間接換熱等，多段絕熱冷激由于 冷激對氨含量的沖淡，因而被采用得越來越少，而多段絕熱間接換熱內件，由于其有較 高的單程轉化率，成為目前氨合成內件的發(fā)展方向的代表型式；另外還有一些上述兩種 形式的組合結構。以上各類氨合成塔在使用過程中發(fā)現存在有不同的缺陷，如設備結構 復雜、氨凈值低、阻力大、觸媒利用率低、維修不便等。隨著氨合成塔的大型化，如何 在遵行以上內件技術發(fā)展方向的前提下，減少設備造價，提高操作、維護的便利性變得 越來越重要。

實用新型內容本實用新型針對現有氨合成塔存在的問題，提供一種多段絕熱間接換熱節(jié)能型 氨合成塔。本實用新型目的是這樣實現的這種多段絕熱節(jié)能型氨合成塔包括高壓筒體， 其特征在于所述高壓筒體上部徑向收縮形成一頸部，高壓筒體內裝設一內筒，內筒與高 壓筒體間形成環(huán)隙通道，內筒下部裝設有有效段數的觸媒筐，內筒上部裝設有與各段觸 媒筐相配接的換熱器，內筒軸心處套裝有與各觸媒筐相通的集氣管，各集氣管出口與其 匹配的換熱器相連。所述觸媒筐由裝設于內筒下端的一段觸媒筐、二段觸媒筐、三段觸媒筐組成， 所述換熱器由一段換熱器、二段換熱器和三段換熱器組成，其中三段換熱器冷氣體入口經環(huán)隙通道與高壓筒體底部入口相接，三段換熱器管間出口依次 經二段換熱器、一段換熱器與內筒間的環(huán)隙，進入一段觸媒筐，出一段觸媒筐的氣體依 次經觸媒筐下部隔板與觸媒筐底板間的間隙、內筒軸心處套裝的外層集氣管，進入一段 換熱器的管間，經一段換熱器換熱后的氣體經一段換熱器底部出口，接二段觸媒筐上部 的氣體入口管；二段氣體入口管進入的氣體依次通經二段觸媒筐外的徑向分氣流道、二 段觸媒筐、內筒軸心處套裝的次外層集氣管，進入二段換熱器的管間，經二段換熱器換熱后的氣體經二段換熱器的底部出口，接三段觸媒筐上部的氣體入口管；三段氣體入口 管進入的氣體依次通經三段觸媒筐外的徑向分氣流道、三段觸媒筐、內筒軸心處套裝的 內層集氣管、三段換熱器的管內，出高壓筒體頂端出口。所述高壓筒體的徑向收縮處設有三條副線氣入口，所述副線氣入口分別由與一 段觸媒筐相通的一段副線管、經一段出口換熱器管內與一段觸媒筐相通的二段副線管和 經二段出口換熱器管內與一段觸媒筐相通的三段副線管組成，所述副線管的高壓筒體與 內筒之間采用金屬軟管連接。對本實用新型的改進，所述一段觸媒筐還可采用徑向結構，即經換熱的氣體經 一段觸媒筐外圓周壁面開設的分氣流道徑向進入一段觸媒筐，徑向流過一段觸媒筐后再 經內筒軸心處套裝的外層集氣管上的集氣孔進入一段集氣管。對本實用新型的進一步改進，所述一段換熱器還可下移設置于一段觸媒筐內， 這種結構可降低本實用新型整體高度，并可取消二段觸媒筐上部的氣體入口管。所述高壓筒體和內筒的徑向收縮處分別設有檢修人孔；與各換熱器相通的集氣 管上分別設置膨脹節(jié)。本實用新型取得的技術進步1、由于采用本實用新型結構，即高壓筒體內裝設內筒，內筒中裝設有有效段 數的觸媒筐，內筒中裝設有與各段觸媒筐相配的換熱器，即采用了三段絕熱觸媒筐，段 間采用間接換熱，由于觸媒層沒有冷管，避免了冷管型塔的冷管效應，又避免了段間采 用冷激降溫沖淡氨含量的弊端，符合最佳反應溫度曲線，氨凈值高，具有很好的節(jié)能效果。2、由于高壓筒體上部徑向收縮形成一頸部，即高壓筒體采用上下不同直徑的變 徑結構，上部筒體明顯小于下部筒體，解決了大直徑氨合成塔外筒的頂蓋密封問題。3、由于內筒中裝設三個觸媒筐，由于一段觸媒筐高度較低，采用軸向流動方 式，二段和三段床較高，對內件阻力起決定作用，采用徑向結構，有效解決了內件流體 阻力問題。4、由于三個換熱器設置于觸媒筐的上部，觸媒層中不設置換熱器，可方便換熱 器的安裝、檢修、更換。5、由于高壓筒體設置的三個副線氣進口與內筒上的副線進口用金屬軟管連接， 充分考慮到了內件在運行過程中由于溫差應力引起的損壞。6、在高壓筒體和內筒的徑向收縮處均開設檢修人孔，方便了內件的組裝和檢修。由此可見，本實用新型這種多段絕熱間接換熱軸徑向節(jié)能型氨合成塔尤其適合 于大型合成氨裝置，符合穩(wěn)定、節(jié)能、大型化的發(fā)展趨勢，具有較好的推廣價值和潛在 的經濟效益。

圖1為本實用新型一軸向兩徑向間接換熱結構示意圖。圖2為本實用新型全徑向間接換熱結構示意圖。圖3為圖2的全徑向間接換熱另一種結構示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步描述。實施例1 如圖1所示，這種多段絕熱節(jié)能型氨合成塔包括高壓筒體2，所述高 壓筒體2上部徑向收縮形成一頸部，高壓筒體2內裝設有一內筒5，內筒5與高壓筒體2 間形成環(huán)隙通道，內筒5下部裝設有三段觸媒筐，即一段觸媒筐I、二段觸媒筐II和三段 觸媒筐III，內筒5上部裝設有三個與各段觸媒筐相匹配的換熱器，即一段換熱器10a、二 段換熱器IOb和三段換熱器10c，內筒5的軸心處套裝有與各觸媒筐相通的集氣管15a、 15b、15c,各集氣管出口與其匹配的換熱器相連。內筒5內設有兩個隔板3a和3b，該隔板將內筒5內部自上而下分割成一段觸媒 筐I、二段觸媒筐II和三段觸媒筐III，各段觸媒筐自上而下裝設于內筒5的下端，其中三 段換熱器IOc氣體入口經環(huán)隙通道與高壓筒體2底部入口 1相接，經三段換熱器IOc管間 換熱、其出口依次經二段換熱器10c、一段換熱器IOa與內筒5間的環(huán)隙，進入一段觸媒 筐I，出一段觸媒筐I的氣體依次經觸媒筐I下部隔板3a與觸媒筐底板4間的間隙、內筒 5軸心處套裝的外層集氣管15a，進入一段換熱器IOa的管間，經一段換熱器IOa換熱后 的氣體經一段換熱器IOa底部出口 9a，進入二段觸媒筐II上部的氣體入口管6b ；氣體依 次通經二段觸媒筐II外側的分氣流道16b、二段觸媒筐II進行反應、內筒5軸心處套裝的 次外層集氣管15b，進入二段換熱器IOb的管間，經二段換熱器IOb換熱后的氣體經二段 換熱器IOb的底部出口 9b，接三段觸媒筐III上部的氣體入口管6c;入口管6c的氣體依 次通經三段觸媒筐III外側的分氣流道16c、三段觸媒筐III進行反應、內筒5軸心處套裝 的內層集氣管15c、三段換熱器IOc的管內，出高壓筒體2頂端出口 14。高壓筒體2的徑向收縮處設有三條副線氣入口，其中與一段觸媒筐I相通的一段 副線管12a，用于調節(jié)一段反應溫度；經一段出口換熱器IOa管內與一段觸媒筐I相通的 二段副線管12b，用于調節(jié)二段反應溫度；經二段出口換熱器IOb管內與一段觸媒筐I相 通的三段副線管12c，用于調節(jié)三段反應溫度。各副線管的高壓筒體2與內筒5之間采用 金屬軟管連接，并在各觸媒筐與其匹配的換熱器相通的集氣管15a、15b、15c上分別設置 膨脹節(jié)14a、14b、14c,避免由于溫差應力引起的設備損壞。另外，在高壓筒體2和內筒 5的徑向收縮處分別設置檢修人孔11、7，以用于設備內件的組裝和檢修。實施例2 如圖2所示，本實施例于實施例1不同之處是一段觸媒筐I采用徑向 結構。在一段觸媒筐外設置分氣流道16a，氣體徑向進入一段觸媒筐I反應后，進入內筒 5軸心處套裝的外層集氣管上的集氣流道17。實施例3 :如圖3所示，本實施例于實施例1不同之處是一段換熱器IOa設置于 一段觸媒筐I內，這種結構可取消二段觸媒筐II上部的氣體入口管6b，并取消了一段換熱 器出口管9a。
權利要求1.一種多段絕熱間接換熱節(jié)能型氨合成塔，它包括高壓筒體(2)，其特征在于所述高 壓筒體(2)上部徑向收縮形成一頸部，高壓筒體(2)內裝設一內筒(5)，內筒(5)與高壓 筒體(2)間形成環(huán)隙通道，內筒(5)下部裝設有有效段數的觸媒筐，內筒(5)上部裝設有 與各段觸媒筐相配接的換熱器，內筒(5)軸心處套裝有與各觸媒筐相通的集氣管，各集 氣管出口與其匹配的換熱器相連。
2.根據權利要求1所述的多段絕熱間接換熱節(jié)能型氨合成塔，其特征在于所觸媒筐由 裝設于內筒(5)下端的一段觸媒筐⑴、二段觸媒筐(II)、三段觸媒筐(III)組成，所述換 熱器由一段換熱器(10a)、二段換熱器(IOb)和三段換熱器(IOc)組成，其中三段換熱器 (IOc)冷氣體入口經環(huán)隙通道與高壓筒體(2)底部入口(1)相接，三段換熱器(IOc)管間 出口依次經二段換熱器(10b)、一段換熱器(IOa)與內筒(5)間的環(huán)隙，進入一段觸媒筐 ⑴，出一段觸媒筐⑴的氣體依次經觸媒筐⑴下部隔板(3a)與觸媒筐底板(4)間的間 隙、內筒(5)軸心處套裝的外層集氣管(15a)，進入一段換熱器(IOa)的管間，經一段換 熱器(IOa)換熱后的氣體經一段換熱器(IOa)底部出口(9a)，接二段觸媒筐(II)上部的 氣體入口管(6b) ； 二段氣體入口管(6a)進入的的氣體依次通經二段觸媒筐(II)外的徑向 分氣流道(16b)、二段觸媒筐(II)、內筒(5)軸心處套裝的次外層集氣管(15b)，進入二 段換熱器(IOb)的管間，經二段換熱器(IOb)換熱后的氣體經二段換熱器(IOb)的底部出 口(％)，接三段觸媒筐(III)上部的氣體入口管(6c)；三段氣體入口管(6c)進入的的氣 體依次通經三段觸媒筐(III)外的徑向分氣流道(16c)、三段觸媒筐(III)、內筒(5)軸心 處套裝的內層集氣管(15c)、三段換熱器(IOc)的管內，出高壓筒體(2)頂端出口(14)。
3.根據權利要求1所述的多段絕熱間接換熱節(jié)能型氨合成塔，其特征在于所述高壓 筒體(2)的徑向收縮處設有三條副線氣入口，所述副線氣入口分別由與一段觸媒筐⑴相 通的一段副線管(12a)、經一段出口換熱器(IOa)管內與一段觸媒筐⑴相通的二段副線 管(12b)和經二段出口換熱器(IOb)管內與一段觸媒筐⑴相通的三段副線管(12c)組 成，所述副線管的高壓筒體(2)與內筒(5)之間采用金屬軟管連接。
4.根據權利要求1所述的多段絕熱間接換熱節(jié)能型氨合成塔，其特征在于所述一段觸 媒筐⑴進氣口采用徑向結構。
5.根據權利要求1所述的多段絕熱間接換熱節(jié)能型氨合成塔，其特征在于所述一段換 熱器(IOa)設置于一段觸媒筐⑴內。
6.根據權利要求1、2、3、4或5所述的多段絕熱間接換熱節(jié)能型氨合成塔，其特征 在于所述高壓筒體(2)和內筒(5)的徑向收縮處分別設有檢修人孔(11，7)。
7.根據權利要求1所述的多段絕熱間接換熱節(jié)能型氨合成塔，其特征在于與各換熱器 (10a, 10b, 10c)相通的集氣管(15a，15b，15c)上分別設置膨脹節(jié)(14a，14b，14c)。
專利摘要本實用新型公開了一種多段絕熱間接換熱節(jié)能型氨合成塔，高壓筒體上部徑向收縮，高壓筒體內裝設內筒，與高壓筒體間形成環(huán)隙通道，內筒下部裝設有有效段數的觸媒筐，內筒上部裝設有與各段觸媒筐相接的換熱器，內筒軸心處套裝有與各觸媒筐相通的集氣管，各集氣管出口與其匹配的換熱器相連。采用三段絕熱觸媒筐，段間間接換熱，由于觸媒層沒有冷管，避免了冷管型塔的冷管效應，又避免了段間采用冷激沖淡氨含量的弊端，符合最佳反應溫度曲線，氨凈值高，節(jié)能效果好，解決了大直徑氨合成塔外筒的頂蓋密封和流體阻力問題，尤其適合于大型合成氨裝置，符合穩(wěn)定、節(jié)能、大型化發(fā)展趨勢，具有較好的推廣價值和經濟效益。
文檔編號C01C1/04GK201793382SQ20102014556
公開日2011年4月13日 申請日期2010年3月31日 優(yōu)先權日2010年3月31日
發(fā)明者劉金成, 錢進華 申請人:劉金成