Конвертер синтеза аммиака Советский патент 1983 года по МПК B01J8/04 

00

00.

Изобретение относится к конверт рам синтеза аммиака и может быть и пользовано для осуществления способов синтеза аммиака при повышенном давлении и температуре. В технике известны конвертеры синтеза аммиака, содержащие в корп се два или более отдельных слоев катализатора. катализатора или между его слоями размещены про межуточные теплообменники, которые служат для поддержания оптимального режима синтеза за счет охлаждения реакционного газа, содержащего аммиак, холодным синтез-газом, подаваемым в конв-ертер, или другим охлаждающим агентом Tl. Недостатком конструкций конверт ров такого типа является в основном, усложнение оборудования и уве личение его размеров, так как встроенные теплообменники требуют значительного дополнительного объе ма для их размещения. Другие известные технические ре шения, направленные на поддержание оптималь ного режима синтеза аммиака заключаются в том, что в конвер тере, содержащем два или более слоя катализатора, между слоями выполня ют вводы для подачи холодного синте газа.. Наиболее близким к предлагаемому является конвертер синтеза аммиака, включающий корпус с несколькими вводами синтез-газа, два кольцевых слоя катализатора с радиальным распределением сырья, расположе ных вертикально один под другим и симметрично центральной оси и имеющих кольцевые наружные и внутре ние газовые каналы, промежуточный трубчатый теплообменник, расположенный вдоль центральной оси, трубнее пространство которого соединено с одним из газовых вводов и предварительный теплообменник Сз . Недостатком этого конвертера явл ется разбавление реакционного газа непрореагировавшим синтез-газом, что приводит к снижению концентрации аммиака в газах, отходящих из конвертера, увеличению объема газов рециркулируемых в конвертер, и к повышению энергетических затрат в процессе производства аммиака. Цель изобретения - снижение энер гетических затрат за счет увеличени концентрации аммиака в газах, отходящих из конвертера, и уменьшения объема газов, .рециркулируемых в конвертер. Это достигается тем, что внутри конвертера выполнен газовый коллектор для объединения всех подаваемых в конвертер потоков синтез-газа, соединенный с наружным кольцевым каналом первого по ходу газа слоя катализатора с трубным пространством промежуточного теплообменника и с предварительным теплообменником. Предпочтительный вариант исполнения включает ввод-синтез-газа в предва{: ительный теплообмй нник в виде кольцевого канала вдоль внутренней стенки корпуса. На фиг. 1 показан вариант выполнения конвертера со встроенным предварительным теплообменником, на фиг. 2 - 4 - варианты исполне НИН без встроенного предварительного теплообменника. Конвертер синтеза аммиака (фиг.1) включает корпус 1 с вводами синтез-газа 2-4, два слоя катализатора 5 и 6 с радиальным распределением сырья , расположенных вертикально один под другим и симметрично относительно центральной оси и имеющих наружные кольцевые каналы 7 и 8, внутренние газовые каналы 9 и 10, промежуточный теплообменник 11, трубное пространство которого соединено с газовым вводом 3, и предварительный теплообменник 12. Внутри конвертера выполнен газовый коллектор 13, соёдиненный с кольцевым каналом 7 слоя 5, с трубным пространством промежуточного теплообменника Икс предварительным теплообменником 12. Канал 14 для подачи синтез-газа в предварительный теплообменник 12 выполнен кольцевым и соединен с вводом синтез-газа 2. Согласно фиг. 2 конвертер выполнен без встроенного предварительного теплообменника 12, кольцевой канал 14 соединен с промежуточным теплообменником 11 в связи с чем исключает газовый -ввод 3. На фиг. 3 изменено расположение промежуточного теплообменника 11, который размещен на уровне второго слоя катализатора б, в связи с чем сокращена длина подводящего газового канала, а кольцевой канал 10 выполнен с помоцью перегородки 15 На фиг. 4 первый по ходу газа . слой катализатора 5 расположен выше слоя б и на одном уровне с промежуточным теплообменникои 11, что несколько упрощает конструкцию конвертера за счет исключения перегородки 16, показанной на фиг. 2 и 3. Работа и принцип действия конвертера состоят в следующем. Технологический поток синтез-газа, который проходит через слои ка-, тализ.атора, образуется в коллекторе 13 путем объединения в ьгэм всех подаваемых в конвертер потоков синтез-газа. Эти потоки подают через вводы 2-9 или 2 и 4 в зависимости от используемого варианта исполнения. При этом один из поток всегда подают вдоль внутренней сте ки корпуса по каналу 14.

В данном случае один из потоков всегда подают в коллектор 13 через ввод 2 и кольцевой канал 14, и другой поток через ввод 4 непосредственно в коллектор 13.

Прииспользовании вариантов с тремя потоками третий поток подают в трубки промежуточного теплообменника 11 через ввод фиг.1 и 4 .В этом случае газ из канала 14 проходит в коллектор 13 или непосредственно, или через предварительный теплообменник 12, где смешивается с потоком синтез-газа, выходящим из трубок теплообменника 11 и газом, подаваемым через ввод 4. Далее, объединенный поток газа проходит кольцевой канал 7,

слой катализатора 5, кольцевой канал 9, попадает в межтрубное пространство теплообменника 11, где охлаждается газом, проходящим внутри трубок, проходит кольцевой канал 10, второй слой катализатора . 6, кольцевой канал 8 и выходит из конвертера в частном случае (фиг.1 по трубкам предварительного теплорбменника 12.

В случае использования вариантов с двумя потоками, когда из конструкции конвертера исключен предварительный теплообменник, поток газа из канала 14 направляется в трубки промежуточного теплообменника для охлаждения промежуточного потока реакционного газа, выходящего из первого слоя катализатора 5 через канал 9. При этом дальнейшее движение объединенного потока газйв не отличается от описанного выше.

Фиг.2

Фиг.З

Л

15

tr

Ф1И&

КОНВЕРТЕР СИНТЕЗА АММИАКА, включаюпшй корпус с несколькими вводами синтез-газа, несколько кольцевых слоев катализатора с радиальным распределением сырья, расположенных вертикально один под другим и симметрично относительно центральной оси и имеющих кольцевь1е наружные и внутренние газовые каналы, промежуточный трубчатый теплообменник, расположенный вдоль центральной оси, трубное пространство которого соединено с одним из газовых вводов, отличающийся тем, что, с целью снижения энергетических затрат за счет увеличения концентрации аммиака в газах, отводящих из конвертера, и уменьшения объема газов, рёциркулируемых в конвертер, внутри конвертера выполнен газовый коллектор для объединения всех подаваемых в конвертер потоков синтезгаза, соединенный с .наружным кольцевым каналом первого по ходу газа СУ) слоя катализатора, с трубным пространством промежуточного теплообменника .