Диссоциатор аммиака Советский патент 1987 года по МПК B01J19/00 

Изобретение относится к устройствам для диссоциации аммиака, используемых в химическом машиностроении, приборостроении и авиастроении.

Цель изобретения - повышение качества диссоциированного аммиака за счет снижения в нем остаточного аммиака.

На фиг.1 схематически изображен диссоциа Гор аммиака, общий вид; на фиг.2 - испаритель; на фиг.З - установка тарелок в испарителе.

Диссоциатор аммиака содержит испаритель 1 с патрубком 2 подвода

10

поступает в реторту 6, гревается до 900° нагр размещенными в футеров се 9.

При высокой темпера по реакции

2NHj-ЗН +

диссоциирует на водоро

Расход жидкого амми руется системой, состо гулятора 12 уровня, ре вентиля 13, и стабилиз хода. Система стабилиз

жидкого аммиака и трубопроводом 3 га-15 ет следующим образом.

зообразного аммиака, на котором установлены регулятор 4 давления и расходомер 5. Испаритель 1 установлен соосно в верхнем торце реторты 6 и соединен с ней с помощью трубопро- 20 ритель 1. При превышении давления вода 3 газообразного аммиака, а коль- в испарителе I жидкий аммиак по тру- цевое пространство, образованное внутренней и наружной трубами реторты, заполнено катализатором 7. На наружной поверхности внутренней трубы

25

ХГидкий аммиак из емкости регулятора 12 уровня.под давлением проходит через регулирующий вентиль 13, сопло 16 инжектора 15 и поступает в испабопроводу П через стабилизатор 14 расхода давлением вытесняется в ем- .кость регулятора 12 уровня.

Инжектор 15 обеспечивает циркуляреторты 6 в ее верхней части, а также на наружной поверхности испарителя 1 установлены съемные тарелки 8 обтекаемой со стороны потока газа

цию испаренного газообразного аммиака вдоль стенок испарителя 1. Для эффективной работы инжектора отношение диаметра отверстия сопла 16 информы. Их количество соотносится меж-30 жектора 14 к внутреннему диаметру ду собой как 1:(0,3-0,8). Реторта 6 инжектора 15 равно 0,1-0,8. Отношение менее 0,1 в этом случае вызырасположена в футерованном корпусе 9 с нагревателями 10. На трубопроводе 1I жидкого аммиака установлены регулятор 12 уровня, регулирующий вентиль 13 и стабилизатор 14 расхода, выполненный в виде обратного клапана. Патрубок 2 подвода жидкого аммиака снабжен инжектором 15 с соплом 16, при этом отношение диаметра отверстия сопла инжектора к внутрен- нему диаметру инжектора равно 0,1-0,8. В испарителе 1 размещен направляювает чрезмерно большое гидравлическое сопротивление потоку жидкого

35 аммиака в инжекторе, и инжектор не работает. Отношение более 0,8 нецеле сообразно из-за малых скоростей исте чения аммиака из сопла и в связи с этим уменьшения эффективности рабо40 ты инжектора.

Наибольший эффект создает испаритель с размещением в нем соосно направляющего аппарата 17, вьптолненщий аппарат 17, выполненньм в виде ного в виде трубы с рециркуляцион- трубы с отношением ее диаметра к дли-45 ными отверстиями ГВ по ее поперечноне, равном :(2-10), с рециркуляционными отверстиями 18, размещенными по ее поперечному сечению, расположенному на расстоянии, составляющем 0,05-1,0 диаметра трубы.

Диссоциатор аммиака работает следующим образом.

Жидкий аммиак по трубопроводу I1 поступает в испаритель 1 через патрубок 2 подвода жидкого аммиака. В ис- 55 ние более 1:10 нецелесообразно, так парителе осуществляется испарение как снижается кратность рециркуляции, жидкого аммиака до газообразного за В направляющем аппарате рециркуля- счет тепла отходящего диссоциированного аммиака. Газообразный аммиак

ционные отверстия должны быть размещены на расстоянии от выходного

поступает в реторту 6, которая обогревается до 900° нагревателями 10, размещенными в футерованном корпусе 9.

При высокой температуре аммиак по реакции

2NHj-ЗН + N,,

диссоциирует на водород и азот.

Расход жидкого аммиака стабилизируется системой, состоящей из регулятора 12 уровня, регулирующего вентиля 13, и стабилизатора 14 расхода. Система стабилизации работаритель 1. При превышении давления в испарителе I жидкий аммиак по тру-

ХГидкий аммиак из емкости регулятора 12 уровня.под давлением проходит через регулирующий вентиль 13, сопло 16 инжектора 15 и поступает в испа20 ритель 1. При превышении давления в испарителе I жидкий аммиак по тру-

25

бопроводу П через стабилизатор 14 расхода давлением вытесняется в ем- .кость регулятора 12 уровня.

Инжектор 15 обеспечивает циркуляцию испаренного газообразного аммиака вдоль стенок испарителя 1. Для эффективной работы инжектора отношение диаметра отверстия сопла 16 инвает чрезмерно большое гидравлическое сопротивление потоку жидкого

аммиака в инжекторе, и инжектор не работает. Отношение более 0,8 нецелесообразно из-за малых скоростей истечения аммиака из сопла и в связи с этим уменьшения эффективности работы инжектора.

Наибольший эффект создает испаритель с размещением в нем соосно направляющего аппарата 17, вьптолненму сечению. Наиболее эффективна работа направляющего аппарата при соотношении диаметра трубы к ее длине 1:(2-10). Соотношение менее 1:2 при- водит к повышению содержания остаточного аммиака, в восстановительной атмосфере из-за низкого коэффициента использования тепла отходящего диссоциированного аммиака. Соотношение более 1:10 нецелесообразно, так как снижается кратность рециркуляци В направляющем аппарате рециркул

ционные отверстия должны быть размещены на расстоянии от выходного

торца сопла, составляющем 0,05-1,0 диаметра трубы. На расстоянии, превышающем отношение 1,0, уменьшается эффективность работы инжектора, а на расстоянии менее 0,05 работа инжектора невозможна.

Количество съемных тарелок подобрано с таким расчетом, чтобы распределить тепло отходящего диссоциированного аммиака на нагрев испарителя и на подогрев газообразного аммиака перед подачей его на .катализатор. При соотношениях менее 1:0,3 недостаточно тепла на испарение жидкого аммиака, при соотношениях более 1:0,8 мала поверхность теплоотдачи от стенки реторты к газообразному аммиаку.

Диссоциированный аммиак из диссо- циатора выходит следующего состава,

%. «т - jNj

75, Н, 25, NHg 0,05-0,1.

Внедрение диссоциатора аммиака в промышленности позволяет подучить значительный экономический эффект за счет уменьшения расхода электроэнергии на процесс. Так в установке производительностью 40 м /ч восстано-

та вьшолнена в виде двух концентрич- но установленных труб с образованием кольцевого пространства, при этом реторта и испаритель снабжены закрепленвительного газа удельный расход элек-ЗО личающийся тем, что ретор- троэнергии равен 0,78 кВт/м, а при внедрении-, изобретения расход электроэнергии составляет 0,40 кВт/м. Расчеты показывают, что годовой экономический эффект на одну установку со- 35 ньми на внешней поверхности испарителя и наружной поверхности внутренней трубы реторты тарелками обтекаемой со стороны потока газа формы, количество которых соотносится между собой как 1:(О,3-0,8).

ставляет 2000 руб. Потребность в установках составляет ЮО шт. в год. Таким образом, суммарньш экономический эффект составляет 200 тыс.руб. в год.

40

JO

J520

014814

Формула изобретения

1.Диссоциатор аммиака, содержащий испаритель и соединенную с ним посредством трубопровода парообразного аммиака реторту, заполненную катализатором, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения качества диссоциированного аммиака за счет снижения в нем остаточного аммиака, испаритель размещен соосно в верхнем торце реторты и снабжен установленным внутри него инжектором с трубопроводом жидкого аммиака со стабилизатором- , расхода, выполненным в виде обратного клапана, при этом отношение диаметра отверстия сопла инжектору к i внутреннему диаметру инжектора равно 0,1 - 0,8.

2.Диссоциатор по п. 1, о т л и - ч ающийся тем, что он снабжен размещенным в испарителе направляющим аппаратом, выполненным в виде трубы с отверстиями по ее поперечному сечению, при этом отношение диа25 метра трубы к ее длине составляет 1:(2-10), а отверстия размещены на расстоянии от выходного торца сопла, составляющем 0,05-1,0 диаметра трубы.

3.Диссоциатор по пп. 1 и 2, о т та вьшолнена в виде двух концентрич- но установленных труб с образованием кольцевого пространства, при этом реторта и испаритель снабжены закрепленличающийся тем, что ретор- ньми на внешней поверхности испарителя и наружной поверхности внутренней трубы реторты тарелками обтекаемой со стороны потока газа формы, количество которых соотносится между собой как 1:(О,3-0,8).

Фиг. 1

Jj

OlOJd

16

-IB 17

фиг. 2

Редактор М.Бланар

Составитель Н.Захарова Техред Л.Сердюкова

Заказ 1174/8 Тираж 511Подписное

ВНШ1ГО1 Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, А

Фиг.З

Корректор И.Эрдейи

Изобретение относится к устройствам для диссоциации аммиака, используемым в химическом машиностроении, приборостроении и авиастроении и позволяет повысить качество диссоциированного аммиака. Диссоциатор аммиака содержит испаритель и соединенную с ним трубопров.одом реторту, заполненную катализатором, при этом испаритель снабжен стабилизатором расхода, инжектором, направляющим аппаратом с отверстиями, а реторта выполнена в виде двух концентрично установленных труб, на наружной поверхности внутренней трубы которой и на внешней поверхности испарителя установлены тарелки обтекаемой со стороны потока газа формы. В испарителе осуществляется испарение жидкого аммиака до газообразного за счет тепла отходящего диссоциированного аммиака. Инжектор обеспечивает циркуляцию испаренного газообразного аммиака вдоль стенок испарителя. Чис ло съемных тарелок должно быть таким, чтобы обеспечить распределение тепла отходящего диссоциированного аммиака на нагрев испарителя и подогрев газообразного аммиака перед подачей его на катализатор. 2 3.п. ф-лы, 3 нл. 9 (Л Оо