专利名称:在合成氨装置中供催化剂床温度控制的方法和设备的制作方法
本发明涉及在合成氨装置中供催化剂床的温度控制方法。在该装置中采用循环气，而且供气量基本上相当于所分离的氨量。
在这样的方法中，对于催化剂床，必然存在着许多控制的可能性。值得注意的是，在第一催化剂床，当没有达到一定的温度之前，氨合成过程就不可能开始，而温度是靠从裂解炉导入能量上升的。通常，在催化剂床中发生的放热反应所释放出的能量可用来维持一次该过程的进行;因此，不再需要导入能量。为了加热，通常将循环气通入第一催化剂床热交换器的下流。这个热交换器被离开第一催化剂床的循环气加热，然后接着第二或许第三催化剂床。
控制的问题是，用来作为循环气的相当大量的工艺气体在催化剂床的入口处必须保持这样的温度，即一方面，这温度要高到足以维持反应的进行;但在另一方面，要获得高的转化，而且催化剂床的出口温度要保持足够低，以便保护催化剂，或者，也可以只靠改变工艺气的温度和/或组成来实现，即通过淬火(骤冷)来实现。这将导致不同的催化剂床控制回路的相互影响。
本发明的目的是提供一种使各个催化剂床的工艺和设备都能分别得到控制的解决办法。
关于上述工艺问题，按照本发明，问题已得到解决。事实是，为了控制的目的，至少有一部分离开倒数第二催化剂床的循环气通到作为热交换器的蒸汽发生器和/或通入这个热交换器的旁路，冷循环气的部分气流在加热之前可供给所说的旁路作淬火剂，并进入第一催化剂床。
本发明还提供了通过淬火至少部分地实现了对第一催化剂床的控制。这种方法可用比较简单的装置，达到防止第一催化剂床的控制直接影响到下一个催化剂床的目的。这种控制也包含较少产量的损失。鉴于这种方法总的来说控制是简单的，因此它便于应用。
本发明还提供了一种进行该方法的设备，这个设备的特点在于它被设计成蒸汽发生管束热交流器和装有导通全部管束的一旁路。在供冷工艺气用的集流室区，添加提供流经旁路的热工艺气。
管束热交换器装有一旁路，它是按照本发明的设备的特别合适的实施方案的典型代表。因为在这种情况下，要使所发生的蒸汽能很灵敏地控制下一个催化剂床，这就是要取决于所选择的设计了。
按照本发明的进一步实施方案，提供了基本上内具有轴向或径向调节控制活塞的一导管所组成的混合设备。装有进口管的导管和控制活塞，通过轴向或径向位移，能全部或部分关闭。
本发明通过活塞的简单的轴向或径向位移，可以得到热气和冷气之间各个不同的比例。
按照本发明的另一个实例是，在控制活塞末端位置的一端，冷工艺气的旁路或流路被关闭。
按照本发明的又一个实例是，导管里面的控制活塞可以轴向移动，并在旁路方向装有中心封闭体。
按照本发明的再一个实施例子，特别是对于热交换器，热气和冷气都有同样的进气管和出气管喷咀。其要点在于控制活塞被设计成罐形件，其上装有能封闭中心管向内端的盖子，该中心管是作为将热气输送到交换器用的，罐的外表面设有入口通道。本发明还提供一个固定在中心管外表面的封闭园盘，在工作位置，嵌入进气通道，在它的端部，封闭中心管或在中心导管和罐的外表面之间用来作为旁路的环形空间。
参看如下附图，本发明可阐述得更详细。
图1按照本发明为实施方法的设备的典型布置图。
图2按照本发明一个设备的实例。
图3按照本发明一个设备的另一实例。
图1，用符号形式表示在氨反应器3中的第一催化剂床1和第二催化剂床2。第一热交换器4是用来予热流经管线5(箭号6所标志的方向)的循环气。循环气在流经第一催化剂床1和热交换器4以及第二催化剂床2后，进入第三催化剂床7。按照本发明的控制设备装在第二催化剂床2和第三催化剂床7之间。
这个控制设备主要内蒸汽发生器8和可以替换作业的旁路9及淬火线路10组成。各个具体实例如下所述。离开第三催化剂床7的循环气经过另一个蒸汽发生器11，送至气/气热交换器12，冷却器13，并最后在进入循环气压缩机之前到达分离器14，然而，它不属于本发明的内容。
图2表示在双热交换器内供安装控制设备的一个实例，蒸汽发生器8和蒸汽发生器11合装在一个套箱内。本发明的基本特点首先是，所提供的蒸汽发生器8具有一个空室16、管束17和中心旁路管18，它的一端可被控制活塞19通过封闭罐体20关闭。
控制活塞19装在导管21内，导管和控制活塞装有进气口22和23，它能全部或部分地开启或全部关闭，这要取决于控制活塞19上推杆24的位置。开启的程度由流经旁路18的热的未冷凝的工艺气和冷工艺气在导管21中所得到的混合状态来确定。进入第三催化剂床的混合状态在这个图上没有表示出来。
在图2和图3中，用小箭号表示各种气体的流向。
图3表示一种形式有点不同的结构，热交换器8只是引喻地表示。热工艺气进入供气管线25，流经如图所示的控制活塞19a的位置、进入中心供气管线26到热交换器8，通过后者、冷却后回到环形空间27进入另一管线28。
然而，部分热气流经控制活塞19a的内表面和中心管26的外表面之间，通过所谓的旁路进入管线28，直接和离开环形空间27的冷气混合。
为了调节各个混合比例，中心管的自由端装有封闭园盘29，该园盘是嵌进控制活塞19a外表面的槽30内。例如，若控制活塞19a向下移动至它的端部(见双箭号31)，槽30上面的极限边碰到园盘29，旁路完全关闭。中心管26的全部流路的横截面都开启供使用。
在相反的位置，也即当控制活塞19a向上移至它的端部(见双箭号31)，则槽下面的极限边碰到园盘29，中心管26因此完全关闭，使得全部热气通过旁路直接流到排气管28。
此外，在淬火管线(在图1上只是引喻地表明可能连接上了)上面装有另一个管式喷咀32，该管线允许将未经处理的循环气通入管线28或直接引入旁路。
权利要求
1.在采用循环气而且供气量基本上相当于新分离的氨量的合成氨装置中，催化剂床的温度控制方法的特征在于为了控制的目的，至少有一部分离开倒数第二催化剂床的循环气通入作为热交换器的蒸汽发生器和/或进入这个热交换器的一旁路，一部分冷循环气的气流在加热之前作为淬火剂可进入上述旁路和进入第一催化剂床。
2.按照权利要求
1的方法，其特征在于第一催化剂床的控制至少是部分地通过淬火来实现。
3.主要用于完成按照上述任一个权利要求
的方法的设备，其特征在于它被设计成蒸汽发生管束热交换器(8)和装有导通全部管束的一旁路(18)，在供冷工艺气用的集流室区内，添加提供流经旁路(添18)的热。
4.按照权利要求
3的设备，其特征在于混合设备基本上内装有轴向或径向可调节控制活塞(19)的园柱形导管(21)组成的，导管(21)和控制活塞(19)装有进气口(22和23)，它们可以通过轴向或径向转动而全部或部分关闭。
5.按照权利要求
3或4的设备，其特征在于在控制活塞(19)末端位置的一端，旁路(18)或流路对冷工艺气是关闭的。
6.按照权利要求
3至5的设备，其特点在于在导管(21)内的控制活塞(19)是可以轴向移动的，而且在朝旁路管(18)的方向装有中心封闭体(20)。
7.作为装有相同的供热气和冷气的进口管喷嘴和出口管喷嘴的热交换器的设备，其特征在于控制活塞(19)被设计成罐形件，其上装有封闭中心管(26)自由端的盖子，该中心管是作为将热气输送到热交换器(8)用的，罐的外表面设有入口通路(30)。
8.按照权利要求
7的设备，其特征在于在中心管工作位置的外表面装有一封闭盘，它嵌进入口通过(30)，它的末端位置，密封了中心管(26)或在中心管(26)和罐的外表面之间(作旁路用)的环形空间。
专利摘要
在合成氨装置中供催化剂床温度控制的方法和 设备。提供使各个催化剂床的工艺和设备都能分别 得到控制的解决办法。办了达到控制的目的，至少将 一部分离开倒数第二催化剂床的循环气通到作为热 交换器的蒸汽发生器和/或通过这个热交换器的一 旁路。冷循环气的一部分气流可通到上述旁路的管 线中，在加热之前作为淬火剂并通入第一催化剂床， 设备设计成蒸汽发生管束热交换器(8)和装有导通 全部管束的一旁路(18)。在供冷工艺气用的集流室 区添加提供流径旁路(18)的热工艺气。
文档编号C01C1/00GK87107464SQ87107464
公开日1988年7月6日 申请日期1987年12月14日
发明者汉斯·约亚奇姆·赫伯特, 海茵茨·格拉夫, 汉斯·迪特·马施, 汉斯·冈特·布里克 申请人:尤德有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan