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，冷的生產氣體，即氨含量較高的氣體用于冷卻，這已使結構部件的負荷有所降低，但仍需采用高級鋼材。這種將來自換熱器的冷生產氣體全部引入氨合成塔的冷卻方法見于歐洲專利申請83307204。按此專利申請中所述的方法，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具有較高的溫度。要求承受熱氣體的結構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結構件。
按照本發(fā)明，生產氣體經多次循環(huán)流過氨合成塔，氨在冷卻段的末端被分離出，并且用補充氣體冷卻塔外的熱生產氣體區(qū)，上面所說的方法中的問題得到解決。
按本發(fā)明的方法，冷的補充氣體(如30℃的氣體)用于冷卻熱生產氣體區(qū)。這樣允許低于通常的設計溫度400℃約150℃，并可象上面所說的那樣，采用薄壁和較便宜的材質的結構件。由于補充氣體中仍不含NH3，所以不用擔心NH3生成的氮，這也是可以采用較便宜的材質的原因。
本發(fā)明的一個實施方案規(guī)定，在蒸氣發(fā)生器和氨合成塔之間的過渡區(qū)引入冷補充氣體，并直接通過夾套的間隙以冷卻合成塔，必要時冷卻設備的其它部分。
再一次指出用于冷卻的補充氣體是不含NH3的，這對其它工藝步驟也有利。
本發(fā)明的一個特定的實施方案規(guī)定，冷補充氣體經過的路線最多被加熱70℃，最好是20～40℃。
本發(fā)明也可用于改進有兩個以上獨立的氨合成塔的工藝。在這樣的工藝設計中，本發(fā)明規(guī)定冷補充氣體離開蒸氣發(fā)生器的聯箱后用來冷卻第一合成塔的外殼，必要時在再進入合成回路之前冷卻第二合成塔的外殼。
按照本發(fā)明，用于冷卻的補充氣體的參數是NH3含量低于0.2%(體積分數)，入口溫度20-150℃，補充量為循環(huán)量的10-40%。
上述辦法對于至少有一個合成塔和一個換熱器的裝置，即使在第二合成塔與第一合成塔平行，且在兩個合成塔之間的低部裝有一個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，換熱器聯箱上也裝有一個冷補充氣體的入口管，和環(huán)繞第一合成塔出來的熱氣體的套管。
根據歐洲專利申請83307204的技術說明，離開換熱器聯箱的冷氣體補充的原則和外殼的冷卻程度是已知的，所不同的是在一個已經確定的工藝流程中除兩個合成塔的配置外，本發(fā)明規(guī)定冷補充氣體作為冷卻劑加入。在上面的敘述中突出的優(yōu)點是與專利技術說明相反，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)，因為只有在流程中冷凝出來的那部分循環(huán)氣體需要換入新的補充氣體。
本發(fā)明進一步的實施方案規(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入的夾套，并且至少第二合成塔裝有套管以通過生產氣體和冷卻氣體。
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將是合適的。
一種按照本發(fā)明的緊湊設計可以從第二合成塔的套管引一股物料流到另一個換熱器即蒸發(fā)器的聯箱。
如果選擇上述設計，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說明圖1，本發(fā)明設備全視圖，圖2，沿圖1中Ⅱ-Ⅱ線的放大剖面圖。
圖1是設備1的簡單表示，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。
按照圖1和圖2的設備1的特定設計，除蒸汽發(fā)生器4之外還有另一個蒸汽發(fā)生器，即換熱器5，后者作為一個獨立的結構件和第一個換熱器并排。
本發(fā)明的一個主要特征是用補充氣體冷卻系統，相應的進氣管6在圖1中只是示意地畫出。詳細情況可以從圖2看出。
關于合成塔2和3，首先要指出的是其筒體部分的器壁是夾套結構。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′。熱生產氣體經垂直于合成塔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已設計作為套管11，其內管通過熱生產氣體，外管被從垂直的進氣管6進來的并流經換熱器4的聯箱12進入環(huán)狀間隙13的補充氣體所冷卻。然后補充氣體進入環(huán)狀間隙8使合成塔2的外壁7冷卻。
之后冷氣體經圖1中用點劃線代表的管線14離開合成塔2進入第二合成塔3，流經夾套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，用于冷卻的補充氣體隨后通過另一個蒸汽發(fā)生器5的聯箱17并經由排氣管18離開系統，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，熱生產氣體首先橫向通過蒸汽發(fā)生器4，然后經過套管11′(它象第一合成塔的套管11那樣裝在塔底一側)進入第二合成塔了，套管11′也充以冷氣體，此冷氣體從蒸汽發(fā)生器的第二個聯箱12′排出和其它冷氣體匯合，這在圖上沒有畫出。
前面作為實例敘述的本發(fā)明的實施方案當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裝在普通的帶聯箱和熱氣體進出口管線的外殼中也是可以的。
權利要求
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，其特征是生產氣體經多次循環(huán)流過氨合成塔，氨在冷卻段的末端被分離出，并且用補充氣體冷卻塔外的熱生產氣體區(qū)。
2.根據權利要求
1所述的工藝，其特征是冷補充氣體在蒸汽發(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，必要時冷卻設備的其他部分。
3.根據權利要求
2的工藝的特點是冷補充氣體經過的路線最多被加熱70℃，最好是20-40℃。
4.根據前述任一項權利要求
，至少有兩個獨立的氨合成塔的工藝，其特征是從蒸汽發(fā)生器來的補充氣體用來冷卻第一合成塔的外殼，必要時在再進入合成回路之前冷卻第二合成塔的外殼。
5.根據前述任一項權利要求
所述的工藝，其特征是用于冷卻的補充氣體的參數如下NH3含量抵于0.2%(體積百分數)，入口溫度20-150℃，補充量為循環(huán)量的10-40%
6.實現前述任一項權利要求
所述的工藝中至少有一個合成塔和一個換熱器的裝置，其特征是即使第二合成塔(3)和第一合成塔(2)平行，并在兩個合成塔(2，3)之間的底部裝有一個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)的一個聯箱(12)上裝有冷補充氣體進氣管和環(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入的夾套，并且至少第二合成塔裝有套管以通過生產氣體和冷卻氣體。
8.按前述任一項權利要求
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。
9.按照權利要求
6至8所述的裝置，其特征是來自第二合成塔(3)套管(16)的一股物料流導入另一個換熱器即蒸汽發(fā)生器(5)的聯箱(17)。
10.按照權利要求
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備可采用薄壁和較便宜材質的結構件。生產氣體經多次循環(huán)流過合成塔，在冷卻段末端將氨冷凝分離，用補充氣體冷卻塔外的熱生產氣體區(qū)。至少有一個合成塔和一個換熱器的裝置的特點在于，即使第一合成塔(2)和第二合成塔(3)平行，并在兩個合成塔之間的底部裝有一個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B01J8/02GK87108053SQ87108053
公開日1988年6月29日 申請日期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 申請人:尤德有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan