[实用新型]一种等压氨合成反应器

说明书

本实用新型提供了一种等压氨合成反应器，该反应器通过将其中的列管相对于竖直方向倾斜设置，并确保倾斜角度为5°～19°，这样在催化剂的装填过程中可使催化剂借助重力相对较慢地滑入列管中，不仅能够实现催化剂的装填，还能通过较慢的速度滑入动作提高其在列管内填料的均匀性，从而能够提高反应流体在列管中的流动性，降低压降。并且本实用新型所述的反应器通过在列管的外壁上设置翅片并使翅片沿列管的轴向盘绕设置，以增大列管的换热面积，由此可提高列管的传热换热效率，从而保证反应器的安全可靠性。

技术领域

本实用新型属于合成氨技术领域，具体涉及一种等压氨合成反应器。

背景技术

氨是重要的无机化工产品，自1902年德国化学家哈伯发现氮气和氢气在高温高压及催化剂存在下能够直接化合成氨以来，氨合成工业逐渐发展成为国民经济的支柱产业。目前工业上应用较广的大型氨合成技术是15MPa以上合成压力的升压氨合成工艺，该工艺的优点是合成压力较高，未反应物循环能耗小，便于氨的分离，但相应地也存在因原料合成气压力较低而需要配备大功率的合成气压缩机和循环机，进而导致设备投资大、电耗高的缺陷。

在当今世界范围内，合成氨的发展趋势是制气压力逐渐升高、合成压力逐渐降低，使得制气和合成在接近相等的压力下进行，也即是实现等压氨合成，从而降低能耗并简化工艺流程。近年来，随着低温低压氨合成催化剂的开发及合成塔、氨分离技术的不断改进，等压氨合成的工业化应用已成为可能。然而，现有的氨合成塔都是采用外筒加内件式的反应器，属于冷壁塔，其主要原因是现在的氨合成压力高，故而必须采用这种塔型，而等压氨合成工艺的压力可以下降至5-7MPa，就不再需要上述合成塔。因此，设计与开发适于等压氨合成技术的反应器已逐渐发展成为本领域的一大研究热点。

实用新型内容

本实用新型旨在填补现有技术不具有适于等压氨合成技术的反应器的空白，进而提供一种等压氨合成反应器。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种等压氨合成反应器，包括壳体和平行设置于所述壳体内的若干列管，所述列管内装填催化剂，在所述列管与所述壳体之间填充换热介质，所述壳体上设置有与所述列管连通的反应原料进口和反应产物出口；

所述列管相对于竖直方向倾斜设置，倾斜角度为5°～19°；在所述列管的外壁上设置有翅片，所述翅片沿所述列管的轴向盘绕设置。

所述列管相对于竖直方向的倾斜角度为10°～15°。

每个所述列管与所述壳体的内径之比为0.05～0.5:1。

所述壳体的轴线与所述列管平行。

每个所述列管具有2～5个所述翅片。

所述翅片与所述列管的长度之比为1.2～2:1。

所述反应器的高径比为5～25。

还包括沿所述壳体径向设置的一对管板，所述管板的周缘与所述壳体的内壁密封连接，所述列管夹设在一对所述管板之间。

在一对所述管板之间的所述壳体上还设置有换热介质入口和换热介质出口。

还包括，设置于所述反应原料进口与上管板之间的气体分布器和设置于所述反应产物出口与下管板之间的捕集器。

与现有技术相比，本实用新型的上述技术方案具有如下优点：