КОЛОННА СИНТЕЗА АММИАКА Советский патент 1971 года по МПК B01J4/02 B01J4/02 

Изобретение относится к конструкциям колонн синтеза аммиака.

Известная колонна синтеза аммиака имеет корпус, по высоте которого последовательно установлены катализаторные полкн и теплообменное устройство, и внешнюю .циркуляционную систему, состоящую из холодильника конденсатора и сепаратора и коммуникаций высокого давления, что увеличивает гидравлическое сопротивление и металоемкость системы.

Предлагаемая колонна благодаря размещению холодильника-конденсатора и сепаратора внутри ее корпуса позволяет повысить эффективность работы.

На чертеже изображен продольный разрез колонны синтеза аммиака.

Она состоит из корпуса /, катализаторных полок 2, регенеративного теплообменника 3. аммиачного пароперегревателя 4, аммиачного холодильника-конденсатора 5 и сепаратора 6.

Колонна работает следующим образом. Исходная реакционная газовая смесь после инжектора 7 высокого давления поступает в верхнюю раздаточную головку 8 колонны синтеза аммиака, проходит по кольцевому зазору между корпусом и теплоизоляционным снаружи мантелем 9 насадки, что предохраняет внутреннюю поверхность корпуса колонны от перегрева. Далее газ попадает в межтрубное iipocTpaiicTBo регенеративного теплообменника

3, установленного после второй радиальной катализаторной полки 2. Здесь газ нагревается за счет отходящих по трубкам реакционных газов до температуры начала реакции, затем проходит центральную трубу 10 обеих катализаторных полок, где размещается электроподогревагель 11. По выходе из центральной трубы 10 газовый поток попадает в камеру смешения с газом холодного байпаса для регулировавия температуры начала реакции. С.мешанный газовый поток с температурой начала реакции 420°С попадает в .первую катализаторную полку 2. Здесь ход реакционных газов радиальный - от периферии к центру.

Вследствие адиабатического течения реакции, протекающей в слое катализатора, реакционные газы повыщают свою температуру от -120 до 560°С (температура газа на выходе из первой катализаторной полки). Пройдя кольцевой зазор между центральной трубой 10 и телом первой катализаторной полки, горячие реакционные газы попадают в камеру смещения с газораспределительной сеткой между первой и второй катализаторными полками,

где за счет лодачи холодного газа реакционная смесь охлаждается при температуре от 560°С (температура газа на входе во вторую катализаторную полку). С этой температурой реакционная смесь входит во вторую каталиальный, только от центра к периферии. В обеих катализаторных полках применен двухслойный катализатор - низкотемпературный (мелкозернистый) и высокотемпературный (среднезернистый) по ходу газа. Вышедшие реакционные газы из второй катализаторной полки направляются в трубки регенеративного теплообменника 3, где отдают часть своего тепла свежему газу, протекающему в межтрубном пространстве. По выходе из трубок регенеративного теплообменника газа следует далее внутри трубок двух последовательно включенных аммиачных теплообменников - пароперегревателя и холодильника-конденсатора 5, где охлаждается и конденсируется за счет переохлажденного аммиака энергетического цикла, протекаюш,его в их межтрубных пространствах навстречу газу. Так как прореагировавшие газы на выходе из регенеративного теплообменника имеют высокую температуру, то в зоне парогенерации аммиачного пароперегревателя 4 утилизируется тепло химической реакции, вследствие чего генерируется аммиачный пар необходимых энергетических параметров, который .потребляется в энергетическом цикле аммиака. Аммиачный пар отводится в энергетический цикл сверху из межтрубного пространства пароперегревателя по отдельному отводу и выводится из колонны синтеза по сверлениям в нижней крышке колонны. Второй отвод подогретого жидкого аммиака производится сверх) из межтрубного пространства холодильника-конденсатора и выводится -из колонны также через нижнюю крышку в энергетический цикл для переохлаждения.

Проконвертнрованный газ вместе с частично сконденсировавшимся аммиаком попадает в сепаратор 6 для разделения газообразной и жидкой фаз. Отсепарированная газовая фаза выводится из колонны через специальный выход в ее нижней крышке и попадает в газоструйный комлрессор-инжектор 7. Здесь происходит компенсация величины падения давления газового потока в колонне за счет части энергии сжатой свежей азотоводородной смеси. По выходе из инжектора свежий циркуляционный газ вновь направляется в верхнюю раздаточную головку 8 колонны синтеза, и цикл синтеза аммиака повторяется тем же порядком. Жидкая фаза в виде продукционного

жидкого аммиака также выводится из колонны через нижнюю крышку и направляется в энергетический цикл.

Предмет изобретения

Колонна синтеза аммиака, имеющая корпус, на высоте которого последовательно расположены катализаторные полки и теплообменное устройство, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности работы колонны, в нижней части ее размешены аммиачный холодильник-конденсатор и сепаратор.

CBetKuu газ

КиВкий хомдньш аммиак