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/о от веса всего газа в аммиак или метанол, что создает возможность повысить температуру 1 кг газовой смеси за счет теплоты образования на 120-160°. 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 можно использовать около тепла реакции для посторонних для процесса целей.

Примером может служить колонна фирмы „Nitrogen с размером теплообменника в 120 м, всегда работающем с байпасом в 20 - 30%. Температура входа газа в катализаторную коробку около 400. Производительность колонны 1,4 /те аммиака в час. Теплота реакции 780 калорий на 1 кг образовавшегося аммиака. Количество проходящего через

колонну газа 8000 кг/час. Байпасный газ внутри колонны нагревается с 15 до 400°, следовательно теплообмен излишне рекуперирует тепла: 8000.0,9-0,2. (400-15) 554400 кал1час.

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 м, 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 меньшей разности температур на 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 1400.730.0,9 980000 кал1час или 1140 киловатт мощности.

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

Теплота реакции может быть использована для получения водяного пара или механической энергии таким образом, что в реакционную зону катализаторной коробки через трубки подают жидкую

ртуть, которая испаряется за счет отнимаемого тепла. Образовавшиеся пары ртути выводятся из колонны и конденсируются путем охлаждения кипящей под давлением до 20 атм, водой. За счет теплоты конденсации снимается водяной пар. Жидкая ртуть снова возвращается самотеком в колонну так, как показано на приложенной схеме 2, на которой приняты следующие обозначения: 7- колонна синтеза, 2-теплообменник, 3- паровой котел с ртутным обогревом, 4-

трубопровод для паров ртути и 5-трубопровод для жидкой ртути.

Предмет изобретения.

1. Способ использования теплоты реакции образования аммиака или метанола, отличающийся тем, что в теплообменное устройство катализаторной коробки колонны синтеза в качестве теплоотнимающей среды вводят жидкую ртуть, образующиеся пары которой используют в качестве нагревающей среды в паровом котле.