Конвертер синтеза аммиака

 

КОНВЕРТЕР СИНТЕЗА АММИАКА, включаюпшй корпус с несколькими вводами синтез-газа, несколько кольцевых слоев катализатора с радиальным распределением сырья, расположенных вертикально один под другим и симметрично относительно центральной оси и имеющих кольцевь1е наружные и внутренние газовые каналы, промежуточный трубчатый теплообменник, расположенный вдоль центральной оси, трубное пространство которого соединено с одним из газовых вводов, отличающийся тем, что, с целью снижения энергетических затрат за счет увеличения концентрации аммиака в газах, отводящих из конвертера, и уменьшения объема газов , рёциркулируемых в конвертер, внутри конвертера выполнен газовый коллектор для объединения всех подаваемых в конвертер потоков синтезгаза , соединенный с .наружным кольцевым каналом первого по ходу газа СУ) слоя катализатора, с трубным пространством промежуточного теплообменника .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ШИЦ

РЕСПУБЛИК.3(Я) В 01 J 8

ГОСУДМ СТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО. ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2461107/23-26 .(22) 09.03 .77

,(31) 9452/76

:(32) 10.03.76 (33) Великобритания (46) 23.08.83. Вюл. Р 31 (72) Хальдор Фредерик Аксель ТопсЫе и Эрик Анреас Гам (Дания) (71) Хальдор Топсее A/Ñ (Дания) (53) 66.097(088.8) (56) 1. Патент Великобритании

Р 1204634, кл. В 1 Р, 1969.

2. Патент CIA 9 2835560, кл. 23-288,. 1958. (54) (57) КОНВЕРТЕР CHHTESA AMNHAKA, включающий корпус с несколькими вводами синтез-газа, несколько кольцевых слоев катализатора с радиальным распределением. сырья, расположенных вертикально один под другим,.SU „,3-037831 и симметрично относительно центральной оси и имеющих кольцевые наружные и внутренние газовые каналы,-проме жуточный трубчатый теплообменник, расположенный вдоль центральной оси, трубное пространство которого .соединено с одним из газовых вводов, отличающийся тем, что, с целью снижения энергетических затрат за счет увеличения концентрации аммиака в газах, отходящих из конвертера, и уменьшения объема газов, рециркулируемых в конвертер, внутри конвертера выполнен газовый коллектор для объединения всех подаваемых в конвертер потоков синтезгаза, соединенный с .наружным коль- Я ценим каналом первого по ходу газа слоя катализатора, с трубным прост ранством промежуточного теплообменника.

10.37831

Изобретение относится к конвертерам синтеза аммиака и может быть ис- пользовано для осуществления способов синтеза аммиака при повышенном давлении и температуре.

В технике известны конвертеры 5 синтеза аммиака, содержащие в корпусе два или более отдельных слоев катализатора. Энутри катализатора или между его слоями размещены промежуточные теплообменники, которые 10 служат для поддержания оптимального режима синтеза за счет охлаждения реакционного газа, содержащего аммиак, холодным синтез-газом, подаваемым в конвертер, или другим охлаждающим агентом f1J.

Недостатком конструкций конвертеров такого типа является в основном, усложнение оборудования и увеличение его размеров, так как встроенные теплообменники требуют значительного дополнительного объема для их размещения.

Другие известные технические ре.шения, направленные на поддержание оптимального режима синтеза аммиа-" ка заключаются в том, что в конвер тере, содержащем два или более слоя катализатора, между слоями выполняют вводы для подачи холодного синтезгаэа. 30

Наиболее близким к предлагаемому является конвертер синтеза аммиака, включающий корпус с несколькими вводами синтез-газа, два кольцевых слоя катализатора с радиальФ ным распределением сырья, расположенных вертикально один под другим и симметрично центральной оси и имеющих кольцевые наружные и внутренние газовые каналы, промежуточный трубчатый теплообменник, расположенный вдоль центральной оси, трубное пространство которого соединено с с одним из газовых вводов и предварительный теплообменник (2 ).

Недостатком этого конвертера явля-45 ется разбавление реакционного газа непрореагировавшим синтез-газом, что приводит к снижению концентрации аммиака в газах, отходящих иэ конвертера, увеличению объема газов, 50 рециркулируемых в конвертер, и к повышению энергетических затрат в процессе производства аммиака.

Цель изобретения — снижение энергетических затрат эа счет увеличения 55 концентрации аммиака в газах, отходящих из конвертера, и уменьшения объема raэов, .рециркулируемых в конвертер.

Это достигается .тем, что внутри

l конвертера выполнен газовый коллектор для объединения всех подаваемых в конвертер потоков синтез-газа, соединенный с наружным кольцевым каналом первого по ходу газа слоя катализатора с трубным пространством промежуточного теплообменника и с предварительным теплообменником.

Предпочтительный вариант исполнения включает ввод синтез-газа в предварительный теплообменник в виде кольцевого канала вдоль внутренней стенки корпуса.

На фиг. 1 показан вариант выполнения конвертера со встроенным предварительным теплообменником; на фиг. 2 — 4 — варианты исполне ния без встроенного предварительного теплообменника.

Конвертер синтеза аммиака (фиг.1) включает корпус 1 с вводами синтез-газа 2 — 4, два слоя катализатора 5 и б с радиальным распределением сырья, расположенных вертикально один под другим и симметрично относительно центральной оси и имеющих наружные кольцевые каналы 7 и 8, внутренние газовые каналы 9 и 10, промежуточный теплообменник 11, трубное пространство которого соединено с газовым вво дом 3, и предварительный теплообменник 12. Внутри конвертера выполнен газовый коллектор 13, сое.диненный с кольцевым каналом 7 слоя 5, с. трубным пространством промежуточного теплообменника 11 ис предварительным теплообменником 12.

Канал 14 для подачи синтез-газа в предварительный теплообменник 12 выполнен кольцевым и соединен с вводом синтез-газа 2. Согласно фиг. 2 конвертер выполнен беэ встроенного предварительного теплообменника 12, кольцевой канал 14 соединен с промежуточным теплообменником 11 в связи с чем исключает газовый ввод 3 ..

На фиг. 3 изменено расположение промежуточного теплообменника 11, который размещен на уровне второго слоя катализатора б, в связи с чем сокращена длина подводящего газового канала, а кольцевой канал 10 выполнен с помощью перегородки 15

На фиг. 4 первый по ходу газа слой катализатора 5 расположен выше слоя б и на одном уровне с промежуточным теплообменникоя 11, что несколько упрощает конструкций конвертера эа счет исключения перегородки 16, показанной на фиг. 2 и 3.

Работа и принцип действия конвертера состоят в следующем.

Технологический поток синтез-газа, который проходит через слои катализатора, образуется в коллекторе 13 путем объединения в к м всех подаваемых в конвертер потоков синтез-газа. Эти потоки подают через вводы 2 - 4 или 2 и 4 в зави1037831

15

Ю симости от используемого варианта исполнения. При этом один из потоков всегда подают вдоль внутренней стен-:. ки корпуса по каналу 14.

В данном случае один из потоков всегда подают в коллектор 13 через ввод 2 и кольцевой канал 14, и другой поток через ввод 4 непосредственно в коллектор 13.

При использовании вариантов с тремя потоками третий поток подают в трубки промежуточного теплообменника 11 через ввод фиг.1 и 4 . В этом случае газ из канала 14 проходит в коллектор 13 или непосредственно, или через предварительный теплообменник 12, где смешивается с потоком синтез-газа, выходящим из трубок теплообменника 11 и газом, подаваемым через ввод 4. Далее, объединенный поток газа проходит кольцевой канал 7, и слой катализатора 5, кольцевой канал 9, попадает в межтрубное пространство теплообменника 11, где охлаждается газом, проходящим внутри трубок, проходит кольцевой канал 10, второй слой катализатора

6, кольцевой канал 8 и выходит из конвертера в частном. случае (фиг.11 по трубкам предварительного тепло эбменника 12.

В случае использования вариантов с двумя потоками, когда из конструкции конвертера исключен предварительный теплообменник, поток газа из канала 14 направляется в трубки промежуточного теплообменника для охлаждения промежуточного потока реакционного газа, выходящего из первого слоя катализатора 5 через канал 9. При этом дальнейшее движение объединенного потока газов не отличается от описанного выше.

1f

Я

Фиг.2.10 37831

Фиг.У

1037831

f5

ff

Составитель Г. Савинов

Редактор Т. Киселева Техред И, Ксщтура Корректор A. ИлъинЭаказ 6042/бО Тираи 537 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета .СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, X-35, Раущская -наб., д.4/5

Филиал ППП ".Патент"-, г. Умгород, ул. Проектная, 4