Аппарат окисления аммиака Советский патент 1993 года по МПК B01J8/02 

Предлагаемое изобретение относится к реакторам для проведения каталитических процессов, в частности, к контактным аппаратам для окисления аммиака кислородом воздуха на катализаторе и может быть использовано в производстве азотной кислоты...

Целью изобретения является повышение надежности и эксплуатационной стойкости аппарата и снижение трудоемкости монтажа (демонтажа) встроенного теплообменника за счет равномерного распределения потока конвертированного газа, поступающего в его теплообменную часть, обеспечения защиты наиболее ответственных узлов теплообменника от воздействия высоких температур и применения переходных монтажных колец.

Техническая сущность и принцип действия предложенного аппарата для окисления аммиака поясняются чертежом, на котором изображен продольный разрез аппарата.

Аппарат окисления аммиака содержит вертикальный несущий корпус 1, состоящий из двух частей, соединенных между собой фланцами 2, в верхнюю часть которого вварен патрубок входа аммиака 3, а в нижнюю - патрубок входа воздуха 4, патрубок входа нагреваемого газа 5. патрубок выхода .нагреваемого газа 6, а в днище - патрубок выхода конвертированного газа 7.

Внутри корпуса 1 встроен направляющий кожух 8, образующий с ним кольцевой канал 9, сообщающийся с патрубком входа воздуха 4 и размещенным в верхней части аппарата смесителем аммиака с воздухом 10, снабженным патрубком входа аммиака 3. Смеситель аммиака с воздухом 10 представляет собой кольцевую камеру с внутренней перфорированной стенкой 11. Направляющий кожух 8 состоит из двух частей: верхней 12 и нижней 13, защищенной огнеупорным материалом.

Между фланцевым разъемом 14, соединяющим верхнюю 12 и нижнюю 13 части

(Л

С

00 CJ

ел ел VI

направляющего кожуха, закреплены катализаторные платиноидные сетки 15 с поддерживающим устройством 16. В качестве поддерживающего устройства может быть корзина для неплатинового катализатора или другие известные конструкции.

Ниже поддерживающего устройства 16 расположена специальная газораспределительная решетка 17, под которой размещен теплообменник 18 с прогнутыми Z-образны- ми трубками 19, закрепленными в трубных решетках 20, 21, входной и выходной газовых камер 22, 23, углубленных в термозащитную футеровку и сообщающихся с входным 5 и выходным б патрубками нагре- ваемрго хвостового газа, Трубные решетки 20, 21 отделены от потока горячего конвертированного газа дополнительными тонкостенными трубными решетками 24, 25. Между трубными решетками 20, 21 и газо- выми камерами 22, 23 установлены плоские монтажные переходные кольца 26, 27, имеющие наружные (внутренние) диаметры больше (меньше) диаметров газовых камер 22, 23 и трубных решеток 20, 21, что позво- ляет при несооснрсти газовых камер 22, 23 и трубных решеток 20, 21 соединить их без дополнительной подгонки.

Аппарат окисления аммиака работает следующим образом: очищенный воздух с температурой плюс 250°С через патрубок 4 поступает в кольцевой канал 9, образованный несущим корпусом. 1, состоящим из двух частей, соединенных фланцами 2, и направляющим кожухом 8, где в верхней части смешивается с аммиаком, поступающим через патрубок входа аммиака 3 и отверстия перфорированной стенки 11 смесителя 10; образовавшаяся при этом смесь поступает на катализаторные плати- ноидные сетки 15, закрепленные между фланцами 14 верхней 12 и нижней 13 частей направляющего кожуха 8 и опирающиеся на поддерживающее устройство 16, где при температуре плюс 900-950°С происходит конверсия аммиака. Конвертированный газ с температурой плюс 900-950°С проходит через специальную газораспределительную решетку 17, обеспечивающую равномерное распределение газового потока по попереч- ному сечению теплообменника 18 и, таким образом, равномерный прогрев всех тепло- обменных труб 19, закрепленных в трубных решетках 20, 21, защищенных со стороны потока конвертированного газа дополни- тельными трубными решетками 24, 25, что исключает резкие тепловые удары во время пуска и перегрев как трубных решеток так и узлов соединения их с трубами. Конвертированный газ, проходя между теплообменными трубами 19, отдает им свое тепло, охлаждаясь при этом до температуры плюс 700°С, и через патрубок 7 выводится на дальнейшую технологию.

Нагреваемые хвостовые газы с температурой плюс 250°С подаются через патрубок 5 в сферическую камеру 22, углубленную в огнеупорную футеровку для исключения перегрева камеры, где нагреваемый газ равномерно распределяется по теплообменным трубам 19, имеющим Z-образную форму, дающую возможность компенсировать темпе- ратурные удлинен ия и исключающую появление дополнительных напряжений.

В теплообменнике 18 хвостовой газ нагревается за счет тепла конвертированного газа до температуры 500°С и выводится через сферическую газовую камеру 23, также углубленную в футеровку, и штуцер 6 на дальнейшую технологию.

Для обеспечения монтажа теплообменника 18 в полностью собранном виде и снижения трудоемкости этой операции предусмотрены монтажные переходные кольца 26, 27, дающие возможность без дополнительной подгонки соединить трубные решетки 20, 21 со сферическими газовыми камерами 22, 23.

Принятые конструктивные усовершенствования обеспечивают надежную работу аппарата окисления аммиака, повышают его эксплуатационную стойкость, уменьшают количество остановок аппарата для ремонта, снижают трудоемкость монтажа (демонтажа) теплообменника в аппарат.

Таким образом, использование заявляемого изобретения позволит продлить срок службы аппарата.до 10 лет по сравнению с прототипом, срок службы которого составляет 5-7 лет.

Формула изобретения

Аппарат окисления аммиака, содержащий вертикальный корпус с патрубками ввода воздуха и вывода конвертируемого газа, внутри которого встроен состоящий из верхней и нижней частей направляющий кожух, образующий с корпусом кольцевой канал, сообщающийся в нижней части с вводом воздуха, а в верхней - со смесителем аммиака с воздухом и штуцером аммиака, закрепленные в его средней части платиноидные катализаторные сетки с поддерживающим устройством, под которым установлен трубчатый теплообменник с входной и выходной газовыми камерами и с патрубками для подвода и отвода хвостовых газов, к трубным решеткам которых подсоединены Z-образные теплообменные трубы, отличающийся тем. что, с целью

повышения эксплуатационной стойкости и надежности аппарата, он снабжен установленной между поддерживающим устройством для платиноидных сеток и трубчатым теплообменником газораспределительной решеткой и дополнительными тонкостенными трубными решетками, расположенными перед трубными решетками газовых камер

fO

со стороны потока горячих газов, при этом трубные решетки газовых камер соединены с этими камерами посредством монтажных переносных колец, а входная и выходная газовые камеры теплообменника выполнены сферическими и размещены в термозащитной футеровке.

Использование: в производстве азотной кислоты. Сущность изобретения: аппарат снабжен установленной между поддерживающим устройством для платиноидных сеток и трубчатым теплообменником газораспределительной решеткой и дополнительными трубными решетками, располр- женными перед трубными решетками газовых камер со стороны потока горячих газов, при этом трубные решетки газовых камер соединены с этими камерами посредством монтажных переносных колец, а входная и выходная газовые камеры теплообменника выполнены сферическими и размещены в термозащитной футеровке. 1 ил.