Колонна синтеза аммиака Советский патент 1962 года по МПК C01C1/04 

Способы использования тепла реакции при синтезе аммиака для получения водяного пара известны. Однако в известных способах тепло реакции при синтезе аммиака используется недостаточно и цизка удельная производительность колонн синтеза.

Предлагаемая колонна синтеза аммиака отличается от известных тем, что теплообменник выполнен из двух частей (верхнего и нижнего теплообменников), соединенных между собой трубой, скрепленной с верхней трубной доской нижнего теплообменника и служащей для вывода конвертированного газа из верхнего теплообменника в котел-утилизатор и возврата газа в нижний теплообменник. Благодаря такой конструкции улучшается утилизация тепла реакции и повышается производительность колонны.

На чертеже приведена схема предлагаемой колонны / синтеза аммиака с выносным котлом-утилизатором 2. Насадка колонны синтеза состоит из трех основных частей: катализаторной коробки 3, расположенной в верхней части колонны 1, верхнего предварительного теплообменника 4 и нижнего теплообменника 5.

Основной поток циркуляционного газа от распределительного щита входит в колонну 1 сверху, проходит вниз по кольцевой щели между корпусом и насадкой и входит в трубки нижнего теплообменника 5, где частично нагревается примерно до 210-280° идущим в обратном направлении конвертированным газом, возвращенным в колонну синтеза из парового котла 2.

Выйдя из трубок нижнего теплообменника, основной газ поступает в межтрубное пространство верхнего предварительного теплообменни№ 144159- 2 -

ка 4, где дополнительно подогревается до 310-390° конвертированным газом, идущим в обратном направлении по трубкам из катализаторной коробки 5. Далее основной газ проходит вверх в катализаторпую коробку через центральную трубу 6 с электроподогревателем и затем, спустившись по кольцевой трубе 7, входит в верхнюю часть двухъярусной распределительной коробки 8, где смешивается с газом холодного байпаса (с помощью подпорной смесительной решетки).

Газовый поток второго холодного байпаса вводится по трубе в колопну, как и первый холодный байпас, через патрубок па верхней крыщке с сальниковым уплотнением, проходит через крышку катализаторной коробки и слой катализатора в нижнюю часть газораспределительной коробки 8, в которую выведены концы изолированных снизу трубок теплообменника второго холодного байпаса. Эти трубки располагаются равномерно по сечению катализаторной зоны между трубками основного газа.

Основной и байпасный газы выходят из коробки 8 по своим теплообменным трубкам и, нагревшись в них за счет реакции, выходят в пространство над слоем катализатора, где смешиваются. Далее газовый поток проходит вниз через катализатор и реагирует с образованием аммиака. Конвертированный газ из катализаторной коробки выходит при 460-500° и направляется не сразу в паровой котел-утилизатор, а сначала поступает в трубки верхнего предварительного теплообменника, в которых охлаждается до 360-400° за счет теплообмена с основным газом, идущим в катализаторную коробкуВыйдя из трубок, конвертированный газ собирается в коллекторе под нижней трубной доской верхнего теплообменника и выходит через шарнирное соединение в центральную опорную трубу 6, которая жестко скреплена с верхней трубной доской нижнего теплообменника 5 и шарнирно опирается на двухходовую линзу 9 у нижней головки колонны синтеза.

Таким образом, опорная труба 6 воспринимает вертикальную нагрузку отвеса всей насадки колонны синтеза, чем создается возможность надежного самоуплотнения в шарнирном соединении трубы 6 и линзы Q

Из опорной трубы газ с температурой 310-400° входит в среднюю трубку 10 выводного устройства 11 из двух соосных труб, направляется в центральную трубу парового котла-утилпзатора 2, попадает в верхнюю газораспределительную головку 12 и распределяется по змеевикам 13. Пройдя по змеевикам и охладившись до 220-280° за счет испарения воды в котле, газ собирается в нижнем коллекторе 14 котла и возвращается в колонну синтеза по кольцевому зазору между наружной и внутренней трубой 7 устройства.

Следовательно выводную трубу высокого давления на всем ее протяжении омывает газ со значительно более низкой температурой, чем имеет газ, выходящий из колонны синтеза в котел. Для уменьшения теплообмена между трубами выводного устройства внутреннюю тонкостенную трубу снаружи немного изолируют. Пройдя через наружные отверстия линзы 9, газ направляется по свободно установленной возвратной трубе 7, спабженной сальниковым уплотнением относительно нижней крышки колонны синтеза, в межтрубное пространство нижнего теплообменника и, охладившись в нем за счет теплообмена с входящим газом до 65-80°, выходит из колонны через боковое отверстие в нижней крышке. Далее конвертированный газ направляется в водяной холодильник-конденсатор, как по обычной схеме агрегата синтеза.

Предмет изобретения

Колонна синтеза аммиака, состоящая из катализаторной коробки, распределительного коллектора, теплообменника трубчатого типа, устройства для отвода конвертированного газа в котел-утилизатор, отличающаяся тем, что, с целью лучшей утилизации тепла реакции и повышения производительности колонны, теплообменник выполнен из двух частей, верхнего и нижнего теплообменников, соединенных между собой трубой, скрепленной с верхней трубной доской нижнего теплообменника и Служащей для вывода конвертированного газа из верхнего теплообменника в котел-утилизатор и возврата газа в нижний теплообменник.

- 144159