在具有耐高温器壁的转化器中进行多相合成的方法及如此得到的转化器

摘要

Braum型转化器壳体内壁的保护方法，该转化器已按US4,935,210所述方法插入一个筒和圆筒形多孔隔板而被转变成轴-径向反应器，其特征在于在250—300℃温度下，冷却气(FLU)在筒(C)和(P)间的空隙(I)内循环。

说明书

本发明涉及一种使高温高压下多相合成、特别是氨用转化器现代化的方法。该转化器至少有一个基本上倒置的外压力容器，该容器上部基本为圆筒形较大区域，下部为较小区域;一个顶部打开的内筒，使气体在壳的外侧和内侧之间流过，而且填满催化剂，合成气从顶部轴向流过催化剂直到底部;供新鲜合成气和冷却气使用的入口;和已反应气体的出口。

尤其是本发明涉及的这种方法，改进如以前称为Braum反应器的转化器，“原位置”操作，而保护壳壁耐高温。

适于催化剂存在下氨氮和氢转化的这些转化器，在恶劣的操作条件下运转，其壳壁和进料口皆处于400℃的温度下。

反应器的结构材料必须是高度耐热应力的，因此由2.25CrlMo钢制造。

为了清楚地表明这一想法，用附图1表示本文所述美国专利的图2，予以描述。P表示壳体，其中插入（C）（直径DC），直径为（Di）、高为（Hi）的圆筒形多孔隔板（FE），和直径为（D′i）、高为（H′i）的隔板（FI）。顶部示出封闭的入孔（但无标记）。合成气由底部进入穿过壳（P）与筒（C）之间。

其性能作了很大改进的常规Braum型转化器，是按美国专利4，935，210实现现代化的。

然而，只是近来才在许多已运转多年的转化器壳壁上发现深度裂纹。必须很认真地进行裂纹修复工作，这意味着工厂将不定期而且长时期的关闭或停工。此外，即使这些昂贵的修复获得成功，仍存在着裂纹再现的危险（修复同一裂纹，和/或新裂纹），因为引起裂纹产生的最初和固有的原因并未消除。

本发明第一个目的是提供一种轴向Braum型反应器现代化的方法，尤其是将其转变成轴一径向反应器，还可阻止壳壁和加料口出现其它裂纹的危险。

本发明第二个目的是转变成轴一径向型转化器的Braum型反应器，其催化剂的体积减少了，但颗粒细，注满保护性气体防裂。

本发明第三个目的是多相合成、尤其是氨合成用的、使用细粒催化剂的Braum型转化器，它是轴一径向交叉的，并具有耐高温而无任何裂纹的壳壁。

用一种方法可达到本发明的这些目的，实际上该方法的特征在于下列事实：用温度为250-300℃的原料气流，去覆盖暴露于典型性轴向Braum型转化器恶劣热条件（400℃）下的内壳壁，使其得到保护。

尤其是，按先前的美国专利4，932，210实现Braum转化器现代化和将其转变成轴一径向反应器的方法，是通过插入一个筒和在其里面的两个圆筒形有差别的多孔隔板，其特征在于至少采用下列步骤：

-使筒上端不透外部气体;

-内筒壁涂高度热绝缘材料;

-使新鲜气流在250-300℃，最好在270℃的温度下，在壳的内壁和筒的外壁间的空间流动;

-使用通过壳上端入孔的新气体入口加料口。

按美国专利4，935，210，该转化器还具有如下特征：具有上盖和一层绝缘材料的封闭筒;最好用入孔作冷却气体的入口以及已预热至反应温度的反应气体和冷却气体的混合区。

本发明的各种情况和优点最好以描述实施例的形式加以说明，如附图（图2）中所述，图2是Braum反应器的略图和局部剖视图，有一个反应器纵轴的剖面。如美国专利4，935，210所述，（P）表示具有外壁（1）和内壁（2）的反应器壳，壳中安置筒（C），以这种方式使（P）的内壁和（C）的外壁间形成空隙（I）。

（C）中，圆筒形多孔隔板（FE）在稍低于筒（C）壁的地方插入，而直径为（D″i）的隔板肯定低于（FE）。所述隔板下部由点（6）至加料口（7）形成的锥形各部分（PR）不是多孔的，同时下部（10）的内管壁（FI）也不是多孔的，在此处锥体倾斜部分（PR）的最终部分连接。

从特性上看，筒（C）的上端用盖（CO）关闭，其内壁（4）装有一层高度绝缘材料（IS），例如考伍尔硅酸铝合成纤维（Kaowool），厚度为几厘米。

按本发明另一种情况，反应器（在入孔中）（MH）的上端，入口（14）是为冷却气体（FLU）特制的，该气体首先在筒（C）上端的分配环（TO）中流过;然后在壳（P）和筒（C）间的空隙（I）中循环，向下流到筒的低端（45），在该处与合成气（HG）混合，合成气在外热交换器（未标出）中预热至反应温度（340-440℃，最好约400℃），图1热交换器是HEX型的。

HG+FLU混合物向上流到基本上是多孔隔板（FE）和筒（C）间的空隙（30）的顶部;一小部分混合物轴向流过（AS）催化剂床（K）的上部区域，而大部分混合物HG和FLU径向流过（RA）所述催化剂床（K）的所述区域，该区是一个占大多数的区域。反应过后的气体（RG）收集于管壁基本上是多孔的（FI）管中和底部（箭头60）的出口，以便送至外热交换器（如图1所示HEX型）。

确实，对于常规Braum转化器来说，失去了一定的催化剂体积，即由空隙（I）和（30）以及由管（PI）确定的空间所占据的，但催化剂体积的这种损失大部分也确实得到了补偿，因为现时的催化剂床（CA）是由高接触表面的细粒催化剂组成的，与常规转化器必须使用大颗粒催化剂不同。