具有內部過濾器元件的氨氧化反應器制造技術

提供了在催化劑存在下將氨氧化成一氧化氮的反應容器。所述催化劑在氧化過程中能夠變得被逐出。所述反應容器包括具有頂部、底部和中部的反應器體。所述頂部和中部配合界定內腔，在那里所述氨被催化氧化以提供一氧化氮。所述反應容器還包括內部過濾器元件。所述內部過濾器元件包括界定內部體積的過濾器籠和與所述過濾器籠相鄰布置的過濾器介質。所述內部過濾器元件收集在氧化過程中被逐出的催化劑。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】具有內部過濾器元件的氨氧化反應器專利
本公開提供了用于在催化劑存在下將氨氧化成一氧化氮的反應容器。更具體地說，本公開提供了具有內部過濾器元件的反應容器，該內部過濾器元件收集在氨氧化成一氧化氮的過程中被逐出的催化劑。專利技術背景硝酸被用于制造呈硝酸銨、硝酸鉀或硝基磷酸酯形式的氮肥和有機肥料。硝酸還被用于爆炸物、塑料工業和化學工業。硝酸(HNO3)通過氨催化燃燒制備一氧化氮來制造。這種方法通常以三個步驟進行。第一步驟是氨的氧化。氨的氧化在催化劑存在下進行，產率為93-98％，取決于所使用的操作條件。第二步驟是燃燒的水的冷凝和一氧化氮的氧化。第二步驟可以產生二氧化氮、四氧化二氮或這兩者的混合物。第三步驟涉及二氧化氮和四氧化二氮的吸收或固定。第一和第二步驟的反應中間體和產物本身在商業上是可行的。因此，第一和第二步驟可以被用來形成各種產物，即使硝酸不是所需的。在氨氧化方法的第一步驟中使用的催化劑一般呈貴金屬網的形式。由于氨的氧化導致的高溫，所述貴金屬網經常分解并且其顆粒變得被夾帶在反應容器中存在的氣態材料中。這種“金屬損失”一般隨著反應條件的嚴苛程度增加。例如，金屬損失的量一般隨著溫度和生產速率增加而增加。由于貴金屬網的高成本，這種金屬損失對氨氧化方法的經濟可行性具有相當大的金錢影響。另外，所述金屬損失可能導致在氨氧化反應器下游的后續反應容器中使用的下游催化材料的中毒。金屬損失問題的一個解決方案是在氨氧化反應容器下游提供外過濾器殼和過濾設備。這些外過濾器殼構型引起壓降并在已經擁擠的工廠設備中要求額外的空間。另一個解決方案是在緊鄰貴金屬網的位置使用纖維材料。不幸地，在這一位置使用此類纖維材料不能實現有效的過濾并要求狹窄的空間進入程序以便在必要的定期維護期間保養所述纖維材料。本公開的概述和優點提供了用于在催化劑存在下將氨氧化成一氧化氮的反應容器。所述催化劑在氧化過程中能夠變得被逐出。所述反應容器包括具有頂部、底部和中部的反應器體。所述頂部和中部配合界定內腔，在那里所述氨被催化氧化以提供一氧化氮。內部過濾器元件包括界定內部體積的過濾器籠和布置在所述過濾器籠附近的過濾器介質。所述內部過濾器元件收集在氨氧化過程中被逐出的催化劑。本公開的各種實施方案提供了允許與現有的反應容器設計無縫集成的緊湊設計。因為內部過濾器元件被布置在反應容器內，所以節約了寶貴的空間，并獲得了效率。本公開的實施方案還實現了改進的過濾，這導致改進的成本改善和更少的下游催化劑中毒。本公開的實施方案允許在沒有狹窄的空間進入程序的情況下保養反應容器。附圖簡要說明為了理解本專利技術的性質和目的，應該參考結合附圖進行的以下詳細描述。圖1是根據本專利技術一個實施方案的用于氨氧化的反應容器的剖視圖；圖2是根據本專利技術一個或多個實施方案的支撐反應容器底部的移除框的透視圖；圖3是根據一個或多個實施方案的圖1的反應容器和內部過濾器元件的內部的俯視圖；和圖4是根據一個或多個實施方案的圖1的內部過濾器元件的分解圖。專利技術詳述提供了用于在催化劑存在下將氨氧化成一氧化氮的反應容器10。參照圖1，反應容器10包括具有頂部12、底部14和中部16的反應器體11。典型地，反應容器10通常是圓柱形的。然而，反應容器10也可以是其它形狀。頂部12和底部14通常是穹頂的，但是可以具有其它形狀和構型。法蘭接頭可以將頂部12和中部16連接在一起。另外，法蘭接頭可以將中部16和底部14連接在一起。在另一個實施方案中，反應容器10可以具有集成在一起而沒有離散接合點的頂部12和中部16。反應容器10的底部14應該可容易地從反應容器10移除以允許反應容器10的容易進入和維護。因此，底部14應該考慮這一點進行定尺度和緊固。反應容器10可以具有1-20m，或2-10m，或3-9m的高度。或者，反應容器10可以具有適合加工輸入的氨的其它高度。反應容器10可以具有1-5m的直徑。或者，反應容器10可以具有適合加工輸入的氨的其它直徑。反應容器10可以包含能夠承受高度腐蝕性條件和超過900℃的溫度的材料。例如，反應容器10可以包含不銹鋼。反應容器10可以由耐腐蝕的其它合適材料制造也被想到。反應容器10可以具有與氨氧化反應器如Oschatz反應器相似的設計。其它類型的氨氧化反應器也可以與本公開結合使用。另外，根據本文提供的想法和構思修改常規反應器設計也在本公開的范圍內。底部14可以具有界定內部體積的錐形形狀。錐形形狀幫助使當被過濾的氣體穿過底部14時的壓降最小化。或者，底部14可以具有允許被過濾的氣體有效轉移的其它形狀和構型，例如圓柱形、半球形等。頂部12和中部16配合界定內腔18，在那里所述氨被催化氧化以提供一氧化氮。反應容器10可以包括至少一個入口20和至少一個出口22。入口20典型地位于反應容器10的頂部12中，從而允許穿過入口20的材料進入內腔18。反應容器10可以包括多個入口20。入口20可以允許引入的空氣、汽化的氨及其它組分進入內腔18。入口20可以包含允許以有效方式轉移材料的各種配件和連接器。例如，入口20可以包括多個噴嘴或替代的氣體分配系統，例如用于將氣體均勻地分配在反應內腔18中的平行板氣體分配系統。出口22可以位于反應容器10的底部14中，在過濾器板24下面。出口22允許被過濾的氣體離開反應容器10。出口22可以與用于進一步加工的各種下游單元操作連接。反應容器10還包括延伸過反應器體11并將底部14與內腔18分開的過濾器板24。過濾器板24可以具有與反應器體11的內部尺度協同的形狀和尺寸，并因此防止負載催化劑的氣體繞過過濾器板24而不穿過內部過濾器元件26。過濾器板24可以具有圓柱形形狀并由與反應容器10中存在的條件適合的材料制成。例如，過濾器板24可以包含不銹鋼。過濾器板24可以包含實心材料，使得氣體不能穿過。然而，如下面討論的，過濾器板24可以包括允許氣體特意從中穿過的各種通道。可以用密封件或墊片將底部14裝配到反應容器10上，該密封件或墊片防止負載催化劑的氣體在沒有首先穿過內部過濾器元件26的情況下在內腔18和底部14之間通過。所述密封件或墊片可以包含能夠承受反應容器的腐蝕性和高溫條件的材料。在一個實施方案中，所述密封件或墊片包含金屬、天然或合成橡膠或耐熱聚合物。換言之，在一個實施方案中，過濾器板24界定了底部14的最上方區域，并因此將內腔18與底部14分開。所謂“將內腔18與底部14分開”意圖指產生機械分開，這防止負載催化劑的氣體在沒有首先穿過內部過濾器元件26的情況下在內腔18和底部14之間通過。因此，過濾器板24引導負載催化劑的氣體向底部流動。過濾器板24與底部14連接，使得隨著底部14從反應容器10下降，過濾器板24也降低。底部14可以容易地從反應容器10移除，從而允許過濾器板24連同內部過濾器元件26被容易地保養而無需狹窄的空間進入程序。參照圖2，移除框27可以被用來幫助將底部14從反應容器10降低。移除框27可以包含多種具有足夠的強度以幫助將底部從反應容器降低的不同材料，例如金屬、木材或塑料。移除框27可以包括接合底部14的多個側向支撐物和足以防止底部14的下端延伸低于移除框27的垂直框架。在一個實施方案中，移除框27被構建以接合反應容器10的底部14并支撐其重量。叉式升降機或本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于在催化劑存在下將氨氧化成一氧化氮的反應容器，所述催化劑在所述氧化過程中能夠變得被逐出，所述反應容器包括：具有頂部、底部和中部的反應器體，其中所述頂部和中部配合界定內腔，在那里所述氨被催化氧化以提供一氧化氮；延伸過所述反應器體從而將所述底部與所述內腔分開的過濾器板；和提供在所述過濾器板上的內部過濾器元件，其中所述內部過濾器元件包括界定內部體積的過濾器籠和與所述過濾器籠相鄰布置并從所述過濾器板向上伸入所述內腔的過濾器介質，和其中所述內部過濾器元件收集在所述氧化過程中被逐出的催化劑。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2012.03.05 US 61/606,6511.用于在催化劑存在下將氨氧化成一氧化氮的反應容器，所述催化劑在所述氧化過程中能夠變得被逐出，所述反應容器包括：具有頂部、可移除的底部和中部的反應器體，其中所述頂部和中部配合界定內腔，在那里所述氨被催化氧化以提供一氧化氮；延伸過所述反應器體從而將所述可移除的底部與所述內腔分開并連接到所述可移除的底部的、可移除的過濾器板；和提供在所述可移除的過濾器板上的、可移除的內部過濾器元件，其中所述可移除的內部過濾器元件包括界定內部體積的過濾器籠和與所述過濾器籠相鄰布置并從所述可移除的過濾器板向上伸入所述內腔的過濾器介質，和其中所述可移除的內部過濾器元件收集在所述氧化過程中被逐出的催化劑，其中所述可移除的內部過濾器元件還包括過濾器基座和裝配墊片，其中所述過濾器基座被布置在所述過濾器籠和所述可移除的過濾器板之間并將所述過濾器籠與所述可移除的過濾器板連接，和其中所述裝配墊片被布置在所述可移除的過濾器板和所述過濾器基座之間。2.權利要求1的反應容器，其中所述過濾器介質包括陶瓷。3.權利要求1的反應容器，還包括布置在所述內腔中在所述可移除的內部過濾器元件上方的除熱設備。4.權利要求1的反應容器，其中所述過濾器介質被布置在所述過濾器籠的所述內部體積中。5.權利要求1的反應容器，其中所述可移除的內部過濾器元件被進一步界定為多個內部過濾器元件。6.權利要求1的反應容器，其中所述過濾器籠是圓柱形的。7.權利要求1的反應容器，其中所述反應容器的高度為1-20m，且所述可移除的內部過濾器元件的高度為0.5-1.5m。8.權利要求2的反應容器，其中所述過濾器介質具有0.1-10微米的有效過濾尺寸。9.權利要求2的反應容器，其中所述可移除的內部過濾器元件包括100-1000平方英尺的活性過濾面積。10.用于在催化劑存在下將氨氧化成一氧化氮的反應容器，所述催化劑在所述氧化過程中能夠變得被逐出，所述反應容器包括：具有頂部、可移除的底部和中部的反應器體，其中所述頂部和中部配合界定內腔，在那里所述氨被催化氧化以提供一氧化氮；延伸過所述反應器體從而將所述可移除的底部與所述內腔分開并連接到所述可移除的底部的、可移除的過濾器板；和提供在所述可移除的過濾器板上的、可移除的內部過濾器元件，其中所述可移除的內部過濾器元件包括界定內部體積的過濾器籠和與所述過濾器籠相鄰布置并從所述可移除的過濾器板向上伸入所述內腔的過濾器介質，和其中所述可移除的內部過濾器元件收集在所述氧化過程中被逐出的催化劑，其中所述反應...

【專利技術屬性】
技術研發人員：R·A·弗克斯，
申請(專利權)人：巴斯夫歐洲公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE