[发明专利]借助于催化剂处理氮和氧的设备

说明书

本发明涉及借助于催化剂催化处理氮和氧的设备，该设备至少使用了一个沿轴向安装于压力容器中且其四周围绕有催化剂床层的同心换热器，该设备有供气体通入上述换热器管束的中央进气拱顶，同时还配备有挡板以便使离开换热器管束的气体沿径向由外向内地流过第一催化剂床层。

举例来说，DE-PS2710247描述了一种类似设备的实施方案。这些已知设备有一个共同特征，即：离开第一催化剂床层并被送往换热器的气体要么是围绕着第一催化剂床层的上部流向第二催化剂床层，要么就是通过靠近催化剂床层的换热器的外部流下。

使用上述已知设备时，难以控制其操作，例如，很难控制第二催化剂床层所需的进口温度。此外，组装和拆卸这些已知设备常常需要昂贵而复杂的部件。

本发明的目的在于设计一种设备，以改善在气流进入催化剂床层之前对气流及其温度的控制，并使设备的组装和维护达到最优化。

就上述设备来说，本发明的目的可通过下述方法实现，即在第一管式换热器的中心装备一个排放管，供在第一催化剂床层内产生并沿换热器管上升的气体通过，该排放管上部有一个上述气体的收集口。

业已发现，中央排放管具有如下优点：必要时，能够提供得到控制的径向气流并且使该气流通过第一催化剂床层和设置在床层中心的换热器。换热器的管束可装在上述排放管的周围与排放管同心，这样便于管束的组装。此外，该排排放管适合于发挥下述功效。

本发明为中央排放管提供了进料管，进料管甩来将急冷气送入排放管的上部。

该实施方案易于控制通过排放管并进入第二催化剂床层的气体的温度。在使用已知设备时，须通过一个对于流动类型没有明确限制的室来实现控制，因此不可能在下游催化床层的整个入口段达到所需的温度。本发明可提供解决这一问题的简便方法。

建议至少要为管式换热器提供一条急冷气进料管，该时料管由上向下地通过换热器一直到出口段。按照本发明，有许多条这样的急冷气进料管通过换热器管束，并连接到一个共用环形管线上。

这一构造形式便于根据经过第一换热器预热的气体的出口温度来控制第一催化剂床层进口处的气体温度。

该设备的设计应使同心换热器具有一个下管板，该管板可自顶部取出且下端受到轴环支撑。已知设备的含有上述部件的压力容器常备有上盖，以从上部将换热器，催化剂床层等装入。

本发明的构造形式使组装大大方便了，因为换热器易于从顶部插入第一催化剂床层中，且很好地得到催化剂床层的轴环的支撑。

根据另一实施方案，在催化剂床层的轴环之间夹有垫片如迷宫式垫片。可借助于带垫片的螺栓将管板装在轴环上，但其它固定元件也适用。

在另一实施方案中，为了便于安装环管和急冷气管，将这此部件连接在换热器中套管的法兰上且可从上面取出。此外，借助固定在固定中央排放管进气端上的组装板可将下游催化剂床层的急冷气管向上取出。

本发明还提供了一个中央排放管进气端，该进气端有一入口并借助于一个可从上面拆除的挠性连接器连接在排入管上。

这种构造形式如下图所示。

图1为本发明设备的截面图。

图2和图3为换热器上部的放大图。

图4和5为第一换热器下部的放大图。

根据图1，设备1由借助于压力盖3密封的立式压力容器2和末详细表示出来的支承结构4所组成。

压力容器含有两个同心催化剂床层5和6，催化剂床层5内放置有同心管式换热器7。

待处理的气体如氮或氧经上部喷嘴8进入压力容器并经入口拱顶9流入换热器7。通过换热器管后，气体经环隙10流出，在催化剂床层5的外面上升以便流过所述催化剂床层然后再通过换热器7。最后，经上收集口11进入中央排放管12，图1中的箭头表示气流。气流经管线12排放到第二催化剂床层6的下通道13中。

本发明的特征如下：两条急冷气管线14和15连接在压力容器2的封盖3上。急冷气由进料管线14排放至环形管16中，上述管线的一段示于图3。与环形管16相通的下流管17，通过换热器7的全部管束一直延伸至环隙10为止，如图1所示。因此，可将急冷气经管线16和17送入环隙，与进入第一催化剂床层之前的气体混合。

急冷气管线15与中央排放管12的进气端相通使急冷气与通过上收集口11进入的气体混合。这一构造形式适合于控制进入第二催化剂床层6的气流。