КОЛОННА ДЛЯ СИНТЕЗА АММИАКА Советский патент 1943 года по МПК C01C1/04 

Предметом изобретения является колонна для синтеза аммиака, снабженная в нижней части теплообменником и в верхней части - катализаторной коробкой с теплообменным устройством для двухфазного синтеза.

Для равномерного отвода тепла, выделяющегося в каждой из двух зон, предлагается применить теплообменное устройство, поверхность которого в первой зоне контактной коробки больше объема катализатора в этой зоне в 70-120 раз, а во второй зоне - в 6-14 раз.

Для быстрого достижения оптимальной температуры в первой зоне контактного пространства теплообменные трубки для отвода тепла целесообразно расположить только во второй по ходу газа части пространства и снабдить внешней изоляцией в первой по ходу газа части контактного пространства.

На чертеже схематически изображена описываемая колонна в разрезе.

Катализаторная коробка расположена на высоте А-Б и разделена на две части цилиндром I так, что внутри него находится 20-30% катализатора, в котором установлены теплообменные трубки 2 в количестве, обеспечивающем отношение поверхности теплопередачи трубок к обслуживаемому ими объему катализатора в пределах 70-120.

Во второй части катализатора, расположенной между цилиндром I и корпусом коробки 3, теплообменных трубок нет, а теплообменной поверхностью является корпус коробки, поверхность которой обеспечивает необходимое для данной части катализатора отношение поверхности теплообмена к объему обслуживаемого катализатора в пределах 6-14.

Равномерность отвода тепла из слоя массы катализатора, расположенного во второй зоне, обеспечивается ребрами 4, приваренными радиально к внутренней поверхности коробки 3, и соответствующим распределением по высоте А-Б слоя изоляции, так как коробка охлаждается за счет нагрева газа.

Газ для синтеза подается в верхнюю головку корпуса колонны, проходит по щели между корпусом колонны и внешней стенкой всей насадки. На высоте А-Б нагревается за счет 25-30% тепла реакции.

Далее газ поступает внутрь трубок 2 теплообменника и, пройдя их, попадает в трубки цилиндра I. Затем он последовательно проходит центральную трубу 5, в которой расположена электроспираль, катализатор в цилиндре, трубки 6, катализатор между цилиндром 1 и коробкой 3 и междутрубное пространство теплообменника 7.

Далее газ, смешавшись с холодным газом, подаваемым через штуцер 8, поступает через штуцер 9 в конденсатор.

В целях быстрого достижения оптимальной температуре в цилиндре I на высоте А отсутствуют теплообменные трубки.

Тепловая нагрузка теплообменника 7 и теплообменных трубок 2 регулируется "холодным" и "горячим" байпассами. Особенность "горячего" байпасса заключается в том, что при его помощи часть газа, нагретого до температуры реакции, может отводиться из колонны мимо катализатора, чем создаются условия для быстрой и тонкой регулировки тепловой нагрузки катализатора, работающего в наиболее интенсивной зоне - в цилиндре I - в наиболее благоприятных температурных интервалах. "Горячий" байпасс отводится через штуцер 10. В его поток через штуцер II подается холодный газ для уменьшения нагрева нижней головки корпуса колонны. Далее "горячий" байпасс попадает в общий поток газа, идущего в конденсатор.

1. Колонна для синтеза аммиака, снабженная в нижней части теплообменником и в верхней части катализаторной коробкой с теплообменным устройством для двухфазного синтеза, отличающаяся тем, что, с целью равномерного отвода тепла, выделяющегося в каждой из двух зон, применено теплообменное устройство, поверхность которого в первой зоне контактной коробки больше объема катализатора в этой зоне в 70-120 раз, а во второй зове - в 6-14 раз.

2. Форма выполнения колонны по п. 1, отличающаяся тем, что, в целях быстрого достижения оптимальной температуры в первой зоне контактного пространства, теплообменные трубки для отвода тепла расположены только во второй по ходу газа части пространства.

3. Форма выполнения колонны по п. 1, отличающаяся тем, что для достижения цели, указанной в п. 2, теплообменные трубки снабжены внешней изоляцией в первой по ходу газа части контактного пространства.