Способ использования теплоты реакции образования аммиака или метанола Советский патент 1935 года по МПК C01C1/04 C07C31/04 

Образование аммиака из элементов под высоким давлением в присутствии катализатора является сильно экзотермической реакцией. Количество выделяющегося тепла достигает 750-800 калорий на 1 кг образовавшегося аммиака. При образовании 1 кг метанола количество реакционного тепла превышает 850-900 калорий.

В современных колоннах для синтеза, за одно прохождение газа через катализатор превращается в среднем около 20% от веса всего газа в аммиак или метанол, что создает возможность повысить температуру 1 кг газовой смеси за счет теплоты образования на 120- 150°. Если в колонне для синтеза создать достаточных размеров теплообменник для рекуперации тепла, обеспечив перепад тепла в 10-20 и положив на потери 1-2, что вполне достаточно, то очевидно, что можно использовать около тепла реакции для посторонних для процесса целей.

Примером может служить колонна фирр1ы „Nitrogen с размером теплообменника в 120 м, всегда работающая с байпасом в 20-30 /ц. Температура входа газа в катализаторную коробку около 400. Производительность колонны 1,4 от аммиака в 1 час. Теплота реакции 780 калорий на 1 кг образовавшегося

(18)

аммиака. Количество проходящего через колонну газа 8000 KiJ4ac. Байпасный газ внутри колонны нагревается с 15 до 400°, следовательно, теплообмен излишне рекуперирует тепла:

8000 0.9 . 0,2 (400 - 15) 554400 .

Здесь 0,9 - теплоемкость 1 кг газовой смеси.

При этом нужно иметь в виду, что температура выходящего из колонны газа еще весьма велика -160-170.

Таким образом даже при размере теплообменника в 120 ж, как в колонне фирмы „Nitrogen можно без ущерба для процесса вывести из колонны 554400 калорий тепла в час. Создание же более интенсивного теплообменника, работающего на меньщей разности температур при выходе газа из него, например: 40-15 25, где 15° - температура входа газа в теплообменник, даст возможность использовать до 90% теплоты реакции, что в нашем примере составило бы 1400 780 . 0,9 980000 или 1140 киловатт мощности.

Если принять коэфициент полезного действия машин для трансформации энергии в 30%, то полезная мощность составит 342 киловатт.

Теплота реакции может быть использована для нагрева свежих газов,

поступающих на предварительный катализ таким образом, что предварительно нагретая путем теплообмена в теплообменнике TI рекуператоре форконтакта А (см. чертеж), свежая газовая смесь поступает в катализаторную коробку синтетической колонны В, где подогревается до необходимой температуры 400-450° и затем возвращается в колонну А для форкатализа, где и проходит через катализаторную массу, затем в теплообменник TI где охлаждается. Через теплообменник Гз проходят циркуляционные газы.

Предмет изобретения.

Способ использования теплоты реакции образования аммиака или метанола с применением двух отдельных стадий катализа: форкатализа и окончательного катализа, отличающийся тем, что подлежащий контактированию свежий газ перед форкатализом нагревают сперва за счет тепла газов, идущих с форкатализа, а затем тепла реакции окончательного катализа.

Tz