Способ синтеза аммиака Советский патент 1991 года по МПК C01C1/04 

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано в производстве аммиака.

Целью изобретения является повышение производительности процесса.

На чертеже представлена схема колонны синтеза аммиака.

Колонна синтеза состоит из обечайки 1, внутри которой размещена насадка 2, состоящая из четырех полок, заполненных катализатором. Обечайки 1 и насадка 2 образуют между собой цилиндрический зазор 3, соединяющий.вход в колонну 4 с входом 5 в межтрубное пространство теплообменника 6. Выход 7 из межтрубного пространства теплообменника одновременно является входом газа на полку I насадки колонны. Выход из полки IV насадки по центральной трубе 8 соединен с входом 9 в трубную часть теплообменника 6, а выход 10 из трубной части этого теплообменника является выходом из колонны синтеза.

На каждую из полок катализатора по линии 11, соединенной с линией входа газа в колонну 4, подаются газы холодного байпаса.,

Часть газа после межтрубного пространства теплообменника 6 поступает в патрубки 12, которые образуют горячий байпас на полки II, III, и IV катализатора.

Повышение производительности колонны синтеза аммиака обусловлено возможностью подачи дополнительного количества циркуляционного газа при удовлетворении значения верхней границы по перепаду давО

о

00

ю о

ленич на колонне синтеза за счет отвода части горячего (после предварительного теплообменника) газа на последующие полки, что приводит к снижению перепада давлений на колонне синтеза,

Эффект равномерной потери актиано- оги катализатора достигается благодаря oi- в;оду части циркуляционного газа, Обогащенного содержанием исходных ком- г|онентов, для реакции синтеза аммиака, с г|ервсй ПОЛКУ, колонны синтеза на последу- фщие полки по горячим байпасам, В изве- LJTHOM способе подачя голодных байпасов решает задачу охлаждения реакционное газа между полками катализатора, В предлагаемом способе горячее байпасирование Приводит к существенному распараллеливанию основного потока газа, что позволяет Достичь эффекта равномерной потери активности катализатора по полкам колонны с|интеза на интервале кампании пробега катализатора.

Возрастание производительности ко- синтеза аммиака достигается благо- 4аря увеличению подачи свежей азотоводородной смеси в циркуляционный Цикл отделений синтеза. Это уаеличение нагрузки на колонну становится возможным из-за снижения гидравлического сопротивления колонны синтеза аммиака, в саязи с распараллеливанием потока газа после не троенного теплообменника колонны син- геза на все полки колонны. При этом снижение концентрации аммиака на выходе полки IV по отношению к известному способу тем Не менее приводит к повышению производительности колонны синтеза за счет увеличения общего объема циркуляционного газа,

Колония синтеза аммиака, реализующая предлагаемый способ синтеза, работали следующим образом,

Циркуляционный газ в объеме не более 900000 им ч с температурой 195°С поступает на вход колонны 4 и далее в цилиндри- 1еский зазор 3, где газ нагревается до 50°С, 8 свою очередь отбирая частично тепло реакции и охлаждая нагруженную оболочку колонны, Далее газ поступает через вход 5 ч межтрубчое пространство теплообменника 6. где нагревается до 400°С прореагировавшими газами. Нагретый цир- нуляционнчй газ последовательно проходит четыре полки с катализатором, в присутствии которого исходные компонеч- i и - водооод/азот, взаимодействуя между собой, образуют аммиак, Прореагировавший газ по центральной трубе 8 поступает в теплообменник 6 и далее на выход.

По известному способу в начале кампании, когда катализатор имеет высокую активность, избыток тепла, образующийся в оде реакции, компенсируется подачей по

байпасам холодного циркуляционного газа, В конце кампании, когда активность ка- лализаюра падает, холодные байпасы 11 закрываются и тем не менее температура неуклонно снижается, уменьшая выход ам() низка. Для поддержания стабильности выхода аммиака приходится уменьшать количество газа на переработку, вплоть до отключения колонны на перегрузку катализатора.

5

По предлагаемому способу в течение всего периода работы катализатора на по- jto/i II, HI ш IV постоянно подают нагретый теплообмена циркуляционный газ.

0 В начале кампании подача дополни- -ельно1О горячего газа приводит к необходимости дополнительного отвода тепла, что . вызывает необходимость увеличения расхода подачи холодного байпаса по полкам на

5 5-10%, в зависимости от выбранного технологического режима.

В конце кампании, когда холодные Ьаипасы закрываются, эффект нововведения особенно велик. Поступление горячего

0 циркуляционного газа по байпасам на полки приводит к относительному повышению температуры по полкам и снижению гидравлического сопротивления колонны.

Кроме того, а течение всей кампании это

5 приводит к смещению равновесия реакции синтеза в сторону образования аммиака, так как в исходном газе содержание аммиака уменьшается.

Следовательно, создаются условия для

0 относительного продления срока работы катализатора и колонны в целом и увеличению объема аммиака с одной весовой единицы катализатора в течение всей кампании. Работоспособность и эффективность

5 предлагаемого способа синтеза аммиака подтверждается расчетом материального баланса колонны при работе в новых условиях, данные которого приведены в табл. 1. Таким образом, при введении горячих

0 байпасов объем циркуляционных газов уве- пичивается ча 9,9%, а производительность колонны синтеза аммиака возрастает на 605%.

5 В табл. 2 и 3 представлены примеры, в которых указаны количества холодного ( 5х 6.) и горячего (Gr.6.) байпасов и темпера- - р (Тех) и выхода (Твых) на первой - зетвертой полках колонны при нагрузке на колонну V0.

Формула изобретения

Способ синтеза аммиака, включающий предварительный нагрев азотоводородной смеси путем теплообмена с газовой смесью, прошедшей слои катализатора, пропускание ее через последовательно расположенные слои катализатора, поддержание оптимальных температур в слоях катализатора путем холодного байпасирования сдоев азотоводородной смесью, отобранной перед стадией предварительного нагрева,

охлаждение газовой смеси, прошедшей слой катализатора путем теплообмена с азотоводородной смесью, поступающей на первый слой катализатора, выделение проАукционного аммиака и возврат непрореагировавшей азотоводородной смеси на предварительный нагрев, отличающий- с я тем, что, с целью повышения производительности процесса, дополнительно осуществляют горячее байпасирование слоев катализатора азотоводородной смесью, прошедшей предварительный нагрев.

Изобретение относится к химической технике и может быть использовано в производстве аммиака. Способ включает предварительный нагрев азотоводородной смеси путем теплообмена с газовой смесью, прошедшей слои катализатора, пропускание ее через последовательно расположенные слои катализатора, поддержание оптимальных температур в слоях катализатора путем холодного байпасирования слоев азотоводородной смесью, отобранной перед стадией предварительного нагрева, охлаждение газовой смеси, прошедшей слои катализатора путем теплообмена с азотоводородной смесью, поступающей на первый слой катализатора, выделение продукционного аммиака и возврат непрореагировавшей азотоводородной смеси на предварительный нагрев, в котором для повышения производительности процесса дополнительно осуществляют горячее байпасирование слоев катализатора азотоводородной смесью, прошедшей предварительный нагрев. 3 табл., 1 ил.

0,0734 0,0584

0,0735 0,6588

0,0736 0,0568

0,1263

0,1223 0,6580

0,1254

0,123 0,0588

0,1232 6,6588

0,1261

0,124 0,0588

0,1056 0,0584

0,111

0,1050 0,05 SS

0.1056 0,0538

0,1059 0,0533

.Таблица 1

Таблица 2

S4

66

66

1

16

455 355776

455 50i,77

455 503,01

455 504,28

455 5Л4 ,55

449,02 498,65

447,87 498,41

498158

447,35 493,29

447,21 498,26

455,19 566,05

455,15 500,04

454,84 499.98

4S4,57 499,93

454,49 499,92

Т а б л и ц а3