专利名称:合成氨工艺的制作方法
本发明涉及用冷气体冷却承受热气体的合成塔部件的一种合成氨工艺。
用冷气体冷却合成塔的热气体出口管是已知的。在已有的方法中，冷的生产气体，即氨含量较高的气体用于冷却，这已使结构部件的负荷有所降低，但仍需采用高级钢材。这种将来自换热器的冷生产气体全部引入氨合成塔的冷却方法见于欧洲专利申请83307204。按此专利申请中所述的方法，其中由于在换热器中的热交换，而用于冷却的冷生成气体已经具有较高的温度。要求承受热气体的结构部件须采用适合于较高温度的钢种。
本发明的目的主要在于提供一种方法，使得合成氨塔特别是出口管可以采用薄壁和较便宜的材质结构件。
按照本发明，生产气体经多次循环流过氨合成塔，氨在冷却段的末端被分离出，并且用补充气体冷却塔外的热生产气体区，上面所说的方法中的问题得到解决。
按本发明的方法，冷的补充气体(如30℃的气体)用于冷却热生产气体区。这样允许低于通常的设计温度400℃约150℃，并可象上面所说的那样，采用薄壁和较便宜的材质的结构件。由于补充气体中仍不含NH3，所以不用担心NH3生成的氮，这也是可以采用较便宜的材质的原因。
本发明的一个实施方案规定，在蒸气发生器和氨合成塔之间的过渡区引入冷补充气体，并直接通过夹套的间隙以冷却合成塔，必要时冷却设备的其它部分。
再一次指出用于冷却的补充气体是不含NH3的，这对其它工艺步骤也有利。
本发明的一个特定的实施方案规定，冷补充气体经过的路线最多被加热70℃，最好是20～40℃。
本发明也可用于改进有两个以上独立的氨合成塔的工艺。在这样的工艺设计中，本发明规定冷补充气体离开蒸气发生器的联箱后用来冷却第一合成塔的外壳，必要时在再进入合成回路之前冷却第二合成塔的外壳。
按照本发明，用于冷却的补充气体的参数是NH3含量低于0.2%(体积分数)，入口温度20-150℃，补充量为循环量的10-40%。
上述办法对于至少有一个合成塔和一个换热器的装置，即使在第二合成塔与第一合成塔平行，且在两个合成塔之间的低部装有一个作为换热器的蒸汽发生器的情况下也是可以适用的。在此情况下，换热器联箱上也装有一个冷补充气体的入口管，和环绕第一合成塔出来的热气体的套管。
根据欧洲专利申请83307204的技术说明，离开换热器联箱的冷气体补充的原则和外壳的冷却程度是已知的，所不同的是在一个已经确定的工艺流程中除两个合成塔的配置外，本发明规定冷补充气体作为冷却剂加入。在上面的叙述中突出的优点是与专利技术说明相反，不要求将全部冷却气体循环。本发明只需要将一部份冷却气体循环，因为只有在流程中冷凝出来的那部分循环气体需要换入新的补充气体。
本发明进一步的实施方案规定第一和第二合成塔装有带环状间隙以便冷却气体进入的夹套，并且至少第二合成塔装有套管以通过生产气体和冷却气体。
如果按照本发明将第一合成塔和/或第二合成塔的套管装在合成塔底部的一侧将是合适的。
一种按照本发明的紧凑设计可以从第二合成塔的套管引一股物料流到另一个换热器即蒸发器的联箱。
如果选择上述设计，第一和第二换热器采用普通的外壳并和氨合成塔呈U型排布将是非常合适的。
本发明可参看下列附图加以详细说明图1，本发明设备全视图，图2，沿图1中Ⅱ-Ⅱ线的放大剖面图。
图1是设备1的简单表示，其中包括直立的第一合成塔2，第二合成塔3和水平放置的蒸汽发生器4，在蒸汽发生器上面用来固定的柱状物在图1和图2中没有表示出来。
按照图1和图2的设备1的特定设计，除蒸汽发生器4之外还有另一个蒸汽发生器，即换热器5，后者作为一个独立的结构件和第一个换热器并排。
本发明的一个主要特征是用补充气体冷却系统，相应的进气管6在图1中只是示意地画出。详细情况可以从图2看出。
关于合成塔2和3，首先要指出的是其筒体部分的器壁是夹套结构。合成塔2具有夹套7和环状间隙8，合成塔3具有夹套7′和环状间隙8′。热生产气体经垂直于合成塔2的底部的管线9从合成塔2流向蒸汽发生器4。热管线9已设计作为套管11，其内管通过热生产气体，外管被从垂直的进气管6进来的并流经换热器4的联箱12进入环状间隙13的补充气体所冷却。然后补充气体进入环状间隙8使合成塔2的外壁7冷却。
之后冷气体经图1中用点划线代表的管线14离开合成塔2进入第二合成塔3，流经夹套7′间的环间隙8′和套管16的环状间隙15离开合成塔3。在图2所示情况中，用于冷却的补充气体随后通过另一个蒸汽发生器5的联箱17并经由排气管18离开系统，在其它部位再引入流程，这就不是本发明的课题了。
如图所示，热生产气体首先横向通过蒸汽发生器4，然后经过套管11′(它象第一合成塔的套管11那样装在塔底一侧)进入第二合成塔了，套管11′也充以冷气体，此冷气体从蒸汽发生器的第二个联箱12′排出和其它冷气体汇合，这在图上没有画出。
前面作为实例叙述的本发明的实施方案当然允许在不偏离本发明的基本想法的前提下作种种更改，因此，将蒸汽发生器4和5装在普通的带联箱和热气体进出口管线的外壳中也是可以的。
权利要求
1.用冷气体冷却承受热气体的合成塔部件的一种合成氨工艺，其特征是生产气体经多次循环流过氨合成塔，氨在冷却段的末端被分离出，并且用补充气体冷却塔外的热生产气体区。
2.根据权利要求
1所述的工艺，其特征是冷补充气体在蒸汽发生器和氨合成塔之间的过渡区引入并直接通过夹套的间隙以冷却合成塔，必要时冷却设备的其他部分。
3.根据权利要求
2的工艺的特点是冷补充气体经过的路线最多被加热70℃，最好是20-40℃。
4.根据前述任一项权利要求
，至少有两个独立的氨合成塔的工艺，其特征是从蒸汽发生器来的补充气体用来冷却第一合成塔的外壳，必要时在再进入合成回路之前冷却第二合成塔的外壳。
5.根据前述任一项权利要求
所述的工艺，其特征是用于冷却的补充气体的参数如下NH3含量抵于0.2%(体积百分数)，入口温度20-150℃，补充量为循环量的10-40%
6.实现前述任一项权利要求
所述的工艺中至少有一个合成塔和一个换热器的装置，其特征是即使第二合成塔(3)和第一合成塔(2)平行，并在两个合成塔(2，3)之间的底部装有一个作为换热器的中间蒸汽发生器(4)的情况，本发明也是可行的。在此情况下，换热器(4)的一个联箱(12)上装有冷补充气体进气管和环绕第一合成塔出来的热气体管(9)的套管(11)。
7.按权利要求
6所述的装置，其特征是第一和第二合成塔(2，3)装有带环状间隙以便冷却气体进入的夹套，并且至少第二合成塔装有套管以通过生产气体和冷却气体。
8.按前述任一项权利要求
所述的装置，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′)是安装在合成塔(2或3)底部(10)的一侧。
9.按照权利要求
6至8所述的装置，其特征是来自第二合成塔(3)套管(16)的一股物料流导入另一个换热器即蒸汽发生器(5)的联箱(17)。
10.按照权利要求
5至8所述的装置，其特征是第一换热器(4)和第二换热器(5)安装在普通的外壳中，并和氨合成塔(2，3)呈U形排布。
专利摘要
用冷气体冷却供给承受热气体的合成塔部件的合成氨工艺。提供一种解决办法，允许合成塔和其它设备可采用薄壁和较便宜材质的结构件。生产气体经多次循环流过合成塔，在冷却段末端将氨冷凝分离，用补充气体冷却塔外的热生产气体区。至少有一个合成塔和一个换热器的装置的特点在于，即使第一合成塔(2)和第二合成塔(3)平行，并在两个合成塔之间的底部装有一个作为换热器的中间蒸汽发生器(4)的情况下，也是可行的。
文档编号B01J8/02GK87108053SQ87108053
公开日1988年6月29日 申请日期1987年11月27日
发明者汉斯·约亚奇姆·赫伯特, 海恩茨·格拉夫 申请人:尤德有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan