[其他]合成反應器及其應用

無效

• 申請號: 87100963
• 申請日: 1987-02-23
• 公開（公告）號: CN1003505B
• 公開（公告）日: 1989-03-08
• 發明（設計）人: 鄧萬貞;余遠明
• 申請（專利權）人: 鄧萬貞
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

合成反應器及應用。一種直接換熱式合成氨或甲醇反應器，結構簡單，調溫方便，合成率高。它是由承壓外筒和內件所組成。而內件又由上部兩層以上的催化床，下部為熱交換器所組成。催化床由冷熱氣體混合器支承觸媒并隔開兩觸媒層，混合器可以取出和裝入。反應器應用時有外部低溫氣部分預熱和不預熱兩種流程。本發明最適合于中、小型生產廠使用，可以提高生產能力３０％以上，并可保留原承壓外筒，節約設備開支。

本發明是關于合成反應器和用它來進行氣固相催化合成反應的工藝過程，特別是對氨和甲醇的合成。

在放熱催化合成反應中，必須移走合成反應器催化床中的反應熱。即對反應的溫度要加以控制，避免不利的副反應發生和燒壞觸媒。通常采用下列三種方式之一加以控制：（a）在催化床中安裝能連續換熱的冷管，讓冷的合成氣通過冷管內，帶走催化床的熱量，這種稱之為連續內部換熱式;（b）合成氣在催化床中進行絕熱反應以后，再通過兩催化床之間的間接式熱交換器移走反應產生的熱量，稱為中間間接換熱式;（c）讓合成氣在催化床中進行絕熱反應以后，再將冷的合成氣體與熱的反應氣體在兩催化床間混合，降低了氣體的溫度，再進入下一催化床繼續進行反應，稱為直接換熱式。（c）種合成反應器由于調溫方便，並能在較低的壓力下使用，在美國專利3475136（1969年10月）中對它有詳細的描述。

按美國專利3475136所描述的這種合成反應器是應用于日產1千噸以上的合成氨廠中，反應器為圓柱形，由承壓外筒和內件組成，內件和外筒內壁有一環隙，內件至少有一個催化床，有一列管熱交換器裝在最上一個催化床之上，熱交換器可以拆下維修，催化床之間有低溫調節氣噴頭，從噴頭噴出的低溫調節氣通過氣體導流板和布氣板與熱氣體混合后進入下一催化床，導流板與多孔的支承觸媒的凹形篩板一起固定在內件壁上，觸媒的裝卸是通過篩板上安裝的導管和通過外筒、內件、及篩板上的人孔來進行裝卸，不用將內件吊出。本反應器適于低壓150巴的條件下生產。

該反應器的流程為：合成氣由下部通入反應器向上經過內外筒之間的環隙進入列管熱交換器管間間接換熱。預熱后的合成氣向下通過一、二、三、四層催化床，反應后的熱反應氣從中心管向上進入列管熱交換器的管內，再從反應器頂部出口排出。第一催化床上和各催化床間有氣體噴頭，噴出低溫合成氣調節反應后的熱反應氣體溫度。

以上直接換熱式合成反應器的技術目前僅應用在1000噸/日以上的合成氨和甲醇的合成反應器上，由于它工作壓力低、觸媒體積大，存在有觸媒利用系數低、氨凈值不夠高，反應器對各種工藝流程的適應性不好等缺點。為此，有的廠家開始改用中間換熱結構的合成反應器即（b）種或（b）種和（c）種合并結構的合成反應器。然而在我國，中、小型合成氨和甲醇生產廠卻均采用（a）種連續內部換熱式合成反應器（合成塔通用設計（VSH版）Pg320Dg500～600上海化工設計院）它只有一個催化床層、床內冷管結構復雜、壓降大、在觸媒升溫還原時容易使觸媒反復地還原和氧化。使觸媒較快地降低了活性，並且合成反應器內件焊縫常被內應力拉裂產生漏氣造成停產。

鑒于以上已有技術存在的缺點，本發明的目的是發明一種適合于大、中、小型合成氨和甲醇生產的合成反應器其直徑在0.45～5米之間，它的結構簡單，壓降小、溫度易于調節控制，生產效果優于現在的（a）或（c）種合成反應器的新型合成反應器。

本發明的合成反應器是適合于進行氨或甲醇催化合成反應的直接換熱式合成反應器，它是由承壓外筒和內件所組成，其特征是內件由上部的2層以上的催化床和下部的熱交換器兩部分所構成，合成反應器直徑在0.45～5米之間，在催化床間用冷熱氣體混合器支承觸媒并隔開兩催化床，氣體混合器可以取出和裝入。

氣體混合器是由七部分組成的整體組合件，它們是支承觸媒的篩板、低溫調節氣噴頭、錐形外擋氣環、圓柱形內擋氣環、錐形下擋氣環、筋板和布氣板。它們的相對位置為在低溫氣噴頭的上面是支承觸媒的篩板，外面是錐形外擋氣環，里面是圓柱形內擋氣環，下面是錐形下擋氣環，再下面是由筋板支承著的起氣體分布作用的布氣板，它們被機械地連接為一個整件。它的上面加工有中心管的孔，熱電偶套管孔和低溫調節氣通入管孔，在裝卸觸媒時各催化床間的氣體混合器可以依次取出和裝入，在合成反應器運行時，氣體混合器被機械固定在內件壁的托圈上，而托圈是直接焊在內件的內壁上。