一種用于氨合成催化劑活性檢驗(yàn)的五槽反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于氨合成催化劑活性檢驗(yàn)的五槽反應(yīng)器，該裝置主要應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室氨合成催化劑的活性檢驗(yàn)及評(píng)價(jià)。
【背景技術(shù)】
[0002]氨合成反應(yīng)器是合成氨生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一，性能優(yōu)越的氨合成反應(yīng)器對(duì)提高氨的產(chǎn)率、降低系統(tǒng)能耗等方面發(fā)揮了關(guān)鍵的作用。反應(yīng)器大致分為連續(xù)換熱式、多段間接換熱式和多段冷激式三種塔型。不論何種塔型，在工藝上對(duì)氨合成塔的要求是共同的，主要有:氣體在催化劑床層內(nèi)分布均勻，塔的壓降?。淮呋瘎┐矊訙囟确植己侠?，充分利用催化劑的活性；高壓容器空間利用率高:生產(chǎn)穩(wěn)定，調(diào)節(jié)靈活，具有較大的操作彈性；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，各部件連接與保溫合理，內(nèi)件在塔內(nèi)有自由伸縮的余地以減少熱應(yīng)力等優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)性能良好的氨合成反應(yīng)器，對(duì)于氨合成的生產(chǎn)有重大的意義，國(guó)內(nèi)合成氨工業(yè)反應(yīng)器塔型較多，如冷管冷卻型(單管并流、雙套管、三套管等)、冷激型、中問(wèn)換熱型等。冷管冷卻型氨合成塔發(fā)展較早，隨著新型氨合成塔(多層泠激式、中間換熱型、軸徑向)開(kāi)發(fā)成功，傳統(tǒng)的冷管冷卻型合成塔逐漸淘汰，目前國(guó)內(nèi)中、小型氮肥廠應(yīng)用比較普遍的合成塔有南京國(guó)昌化工科技有限公司、湖南安淳高新技術(shù)有限公司氨合成塔，目前國(guó)內(nèi)外氨合成塔主要類(lèi)型有Kellogg、Topsze、Casale、Uhde、Braun、GC、IIIJ等?，F(xiàn)有主要為大型反應(yīng)塔服務(wù)于大規(guī)模工業(yè)合成，而未有應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室活性評(píng)價(jià)的小型反應(yīng)器，各公司提供技術(shù)主要服務(wù)于工業(yè)應(yīng)用，特點(diǎn)是大反應(yīng)器、大催化劑裝填量、高產(chǎn)能，該類(lèi)反應(yīng)器設(shè)計(jì)以規(guī)?；癁榍疤幔贿m宜用來(lái)作為實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)器評(píng)價(jià)催化劑活性?xún)?yōu)異。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型主要解決問(wèn)題是實(shí)驗(yàn)室氨合成催化劑活性?xún)?yōu)劣評(píng)價(jià)，提供一種小型氨合成催化劑活性檢驗(yàn)反應(yīng)器設(shè)備，通過(guò)模擬氨合成工業(yè)流程，控制與工廠相近的反應(yīng)溫度、空速、壓力等條件進(jìn)行檢驗(yàn)，從而得到催化劑活性檢驗(yàn)數(shù)據(jù)。該反應(yīng)器具有體積小、原料氣預(yù)熱路徑長(zhǎng)，預(yù)熱充分、催化劑裝卸方便等優(yōu)點(diǎn)，其新型的五槽設(shè)計(jì)可以在相同條件下一次同時(shí)完成四個(gè)樣品的檢驗(yàn)，較大的節(jié)約檢驗(yàn)成本、提高了工作效率。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案:用于氨合成催化劑活性檢驗(yàn)的五槽反應(yīng)器，其特征在于五槽反應(yīng)器由反應(yīng)管、耐壓蓄熱體、電加熱體、中間保溫層和外殼體組成；反應(yīng)器的耐壓蓄熱體中心插有一根中心管，中心管內(nèi)插有一根熱電偶套管，以中心管為圓心均布四根反應(yīng)管，耐壓蓄熱體外裝配電加熱體、中間保溫層，反應(yīng)器通過(guò)支架固定于混凝土地面。
[0005]上述中心管內(nèi)芯供原料氣體進(jìn)行預(yù)熱、合成反應(yīng)用，其處于高溫、高壓及氨氣、氫氣的腐蝕，選用耐腐蝕、耐熱、高強(qiáng)度的特種合金鋼；外殼體溫度較低，腐蝕性少，采用一般材料的不銹鋼，螺栓、螺帽也采用一般材料的不銹鋼，拋光處理，外形美觀。
[0006]上述反應(yīng)器中間槽上端連接原料氣，周?chē)牟蹫榘睔夂铣蓺獬隹?，上端接口連接檢驗(yàn)裝置的分析系統(tǒng)，反應(yīng)管通過(guò)螺帽與耐熱耐壓蓄熱體連接。
[0007]上述反應(yīng)管中間裝填催化劑，兩端填充石英砂，下端有孔洞，以便原料氣進(jìn)入催化劑床層進(jìn)行反應(yīng)。
[0008]上述耐熱耐壓蓄熱體尺寸為140 X 465mm，最高使用溫度為650°C，壓力為20MP，通過(guò)螺帽與反應(yīng)管連接。
[0009]上述電加熱體為加熱筒體和纏繞于筒體上的電爐絲，電爐絲以陶瓷碗與筒體絕緣，通過(guò)溫度控制系統(tǒng)對(duì)五槽反應(yīng)器進(jìn)行程序控溫；
[0010]上述保溫層厚度為30cm，填充耐高溫保溫材料。
[0011]上訴外層殼體內(nèi)置核心反應(yīng)器，中間填充保溫材料，通過(guò)螺栓與地面支架固定。
[0012]本實(shí)用新型的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)為:
[0013]1、該反應(yīng)器為固定床反應(yīng)器，催化劑填裝方便，密封性能好。
[0014]2、該反應(yīng)器溫度、壓力穩(wěn)定，易于控制，床層阻力較小。
[0015]3、原料氣的空速和反應(yīng)溫度控制范圍大，準(zhǔn)確度高，有利于催化劑樣品的復(fù)現(xiàn)性，使得檢驗(yàn)數(shù)據(jù)更具有科學(xué)性。
[0016]4、反應(yīng)管采用不銹鋼材質(zhì)，傳熱好，更有利于反應(yīng)管內(nèi)軸向溫度平衡。
[0017]5、獨(dú)特的五槽設(shè)計(jì)有四根反應(yīng)管，能一次同時(shí)檢測(cè)四個(gè)樣品，能有效保證反應(yīng)管之間溫度、壓力保持一致，為氨合成催化劑樣品檢驗(yàn)的及時(shí)性提供了保證，較大的提高了工作效率。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例反應(yīng)器剖面結(jié)構(gòu)示意圖，I 一原料氣進(jìn)氣口，2—合成氣出口。
[0019]圖2為反應(yīng)器俯視不意圖。
[0020]圖3為反應(yīng)器樣式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合實(shí)施方式和附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0022]實(shí)施例:本實(shí)施例所述活性檢驗(yàn)反應(yīng)器，主要有五槽反應(yīng)器、保溫層和外殼組成，其核心為五槽反應(yīng)器，從圖1剖面圖又分為反應(yīng)管和蓄熱殼體，氨合成反應(yīng)發(fā)生于反應(yīng)管中，I為原料氣進(jìn)口，2為合成氣出口。反應(yīng)過(guò)程為:原料氣加壓經(jīng)入口 I預(yù)熱進(jìn)入四根反應(yīng)管進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后合成氣經(jīng)2進(jìn)入分析系統(tǒng)。
[0023]反應(yīng)管可見(jiàn)剖面圖1，指示I為中間原料氣進(jìn)氣管，指示2為四根填裝氨合成催化劑的反應(yīng)管，反應(yīng)合成氨氣的合成氣經(jīng)2上接口連接檢驗(yàn)裝置的分析系統(tǒng)；耐熱耐壓蓄熱體尺寸為(140 X 465) mm，最高使用溫度為650 °C，最高使用壓力為20MP，用螺紋以鋼性密封與反應(yīng)管連接，是反應(yīng)器的核心部分；電加熱體為加熱筒體和纏繞于筒體上的電爐絲，電爐絲以陶瓷碗與筒體絕緣，通過(guò)溫度控制系統(tǒng)對(duì)五槽反應(yīng)器進(jìn)行程序控溫；保溫層位于耐熱耐壓蓄熱體和外殼體之間，填充保溫材料以確保核心反應(yīng)器溫度穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)溫度恒定偏差土 1°C，且減少外殼與環(huán)境的溫差；外層殼體為不銹鋼筒體，通過(guò)支架與地面固定。
[0024]上述反應(yīng)器的核心組件為反應(yīng)管，圖2反應(yīng)管呈環(huán)形均勻排布于中間進(jìn)氣口周?chē)?，通過(guò)螺帽與蓄熱體密封連接。反應(yīng)器中心管內(nèi)置熱電偶套管，長(zhǎng)度為750_。反應(yīng)管長(zhǎng)度為465mm，催化劑裝填時(shí)先在反應(yīng)管底部墊一層細(xì)銅網(wǎng)，再填入粒度為1.4 mm?2.0 mm石英砂敲實(shí)，填至等溫區(qū)所確定位置，再添加一層細(xì)銅網(wǎng)，將粒度為1.0mm?1.4mm催化劑裝入反應(yīng)管并敲實(shí)，再填充石英砂敲實(shí)后封口，擰緊封頭螺母接入系統(tǒng)。
[0025]上述反應(yīng)器裝配電加熱絲后填充保溫層，仰視圖3外殼與反應(yīng)器螺栓連接，通過(guò)支架固定于混凝土地面，各管路接通后即可進(jìn)行活性檢驗(yàn)。
[0026]實(shí)施例中，反應(yīng)器反應(yīng)管的材質(zhì)為不銹鋼材質(zhì)，中心管內(nèi)芯材質(zhì)選用耐腐蝕、耐高溫、耐壓的高強(qiáng)度特種合金鋼，外殼體、封頭螺母采用不銹鋼材質(zhì)拋光處理，外形美觀。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于氨合成催化劑活性檢驗(yàn)的五槽反應(yīng)器，其特征在于五槽反應(yīng)器由反應(yīng)管、耐壓蓄熱體、電加熱體、中間保溫層和外殼體組成；反應(yīng)器的耐壓蓄熱體中心插有一根中心管，中心管內(nèi)插有一根熱電偶套管，以中心管為圓心均布四根反應(yīng)管，耐壓蓄熱體外裝配電加熱體、中間保溫層，反應(yīng)器通過(guò)支架固定于混凝土地面。2.據(jù)權(quán)利要求1所述用于氨合成催化劑活性檢驗(yàn)的五槽反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器反應(yīng)管的材質(zhì)為不銹鋼材質(zhì)，呈圓形均勻排布于中心管周?chē)?，通過(guò)封頭螺母密封接入活性檢驗(yàn)系統(tǒng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用于氨合成催化劑活性檢驗(yàn)的五槽反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器中心管內(nèi)芯材質(zhì)選用耐腐蝕、耐高溫、耐壓的高強(qiáng)度特種合金鋼，外殼體、封頭螺母采用不銹鋼材質(zhì)拋光處理。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型屬于化肥設(shè)備領(lǐng)域，公開(kāi)了一種用于氨合成催化劑活性檢驗(yàn)的五槽反應(yīng)器，其特征在于五槽反應(yīng)器由反應(yīng)管、耐壓蓄熱體、電加熱體、中間保溫層和外殼體組成；反應(yīng)器的耐壓蓄熱體中心插有一根中心管，中心管內(nèi)插有一根熱電偶套管，以中心管為圓心均布四根反應(yīng)管，耐壓蓄熱體外裝配電加熱體、中間保溫層，反應(yīng)器通過(guò)支架固定于混凝土地面。獨(dú)特的五槽設(shè)計(jì)能有效保證各反應(yīng)管溫度、壓力、保持一致，四根反應(yīng)管能同時(shí)檢測(cè)四個(gè)樣品，保證一致的平行性和重復(fù)性，較大的提高了工作效率，減少了熱量及原料氣的浪費(fèi)。
【IPC分類(lèi)】G01N31/10
【公開(kāi)號(hào)】CN204882481
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520430473
【發(fā)明人】陸建國(guó), 鐘立宏, 史志剛
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油化工股份有限公司, 南化集團(tuán)研究院
【公開(kāi)日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年6月23日