Способ и конвертер для получения аммиака

 

Изобретение относится к способу получения аммиака из синтез-газа и конвертеру для его осуществления. Способ получения аммиака состоит в том, что три отдельных потока свежего синтез-газа для получения аммиака вводят в конвертер аммиака, который содержит не менее двух слоев катализатора, расположенных последовательно, причем второй и третий потоки синтез-газа проходят через ступени теплообменника, где они нагреваются потоками, выходящими с первого слоя катализатора, подогретые потоки смешиваются с первым потоком синтез-газа и подаются на первый слой катализатора, а частично конвертированный синтез-газ используется для нагревания второго и третьего потоков и подается хотя бы на второй слой катализатора. Изобретение позволяет повысить степень утилизации тепла газовых потоков. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Настоящее изобретение относится к способу и конвертеру для получения аммиака из синтез-газа для получения аммиака. В частности, настоящее изобретение обеспечивает улучшения способа синтеза аммиака, при котором реагирующий синтез-газ в конвертере для получения аммиака, содержащем не менее двух слоев катализатора синтеза аммиака косвенно, охлаждается свежим синтез-газом.

Известен способ и конвертер для получения аммиака из синтез-газа, в котором используют два соединенные последовательно теплообменника, причем в конце процесса целевой продукт синтеза подвергается косвенному охлаждению свежим синтез-газом (см. , например, ЕР 0374564 А1, C 01 C 1/04, опубл. 27.06.1990 или ЕР 0386693 А2, B 01 J 8/04, опубл. 12.09.1990). Таким образом, получают выходящий газовый продукт низкой температуры, который нельзя использовать в качестве теплоносителя в процессе синтеза аммиака. Следовательно, утилизация тепловой энергии газовых потоков является недостаточной.

Задачей данного изобретения является разработка способа для получения аммиака из синтез-газа, который позволяет повысить утилизации тепловой энергии газовых потоков.

Поставленная задача решается в способе получения аммиака, в котором три отдельных потока свежего синтез-газа для получения аммиака вводятся в конвертер для получения аммиака, содержащий не менее двух слоев катализатора, расположенных последовательно, первый поток свежего синтез-газа подается на первую ступень смешивания газа, второй поток свежего синтез-газа подается на первую ступень косвенного теплообмена с первым потоком, выходящим с первого слоя катализатора, и третий поток свежего синтез-газа подается на вторую ступень косвенного теплообмена вторым потоком, выходящим с первого слоя катализатора, первый и второй выходящие потоки формируются путем разделения потока частично конвертированного синтез-газа, выходящего с первого слоя катализатора, первый выходящий поток подается на первую ступень косвенного теплообмена, а второй выходящий поток подается на вторую ступень косвенного теплообмена и таким образом второй и третий потоки свежего синтез-газа косвенно подогреваются теплом, поступающим от первого и второго выходящих потоков, подогретые второй и третий потоки подаются на ступень смешения, для получения газового потока способа получения аммиака подогретые потоки свежего синтез-газа смешиваются и объединяются с первым потоком свежего синтез-газа, технологический газ подается на первый слой катализатора и поток частично конвертированного синтез-газа выводится, первый и второй выходящие потоки объединяются с частично конвертированным технологическим газом и для получения потока продукта, обогащенного аммиаком, частично конвертированный технологический газ подается, по крайней мере, на второй слой катализатора.

Согласно форме выполнения настоящего изобретения первый слой разделяется на первую часть и вторую часть, причем между первой и второй частью выходящий газ резко охлаждается.

Поставленная задача также решается в конвертере аммиака, предназначенном для использования в вышеописанном способе, содержащем в корпусе высокого давления хотя бы первый и второй слои катализатора, расположенные последовательно, первый и второй теплообменники, расположенные ниже по потоку от первого слоя катализатора, причем первый и второй теплообменники соединены параллельно и приспособлены для косвенного нагрева второго и третьего потоков свежего синтез-газа для получения аммиака, причем частично конвертированный синтез-газ для получения аммиака выводится с первого слоя катализатора и разделяется на первую часть потока и вторую часть потока и подается на первый и второй теплообменники, первый смеситель для смешивания первого и второго подогретых потоков свежего газа для получения аммиака с третьим потоком свежего синтез-газа для получения аммиака, второй смеситель для смешивания и объединения первой и второй частей потока частично конвертированного синтез-газа для получения аммиака, средства для подачи объединенного частично конвертированного синтез-газа хотя бы на второй слой катализатора.

Вышеуказанные способ синтеза аммиака и конвертер аммиака согласно основной задаче настоящего изобретения, в частности, применимы для модернизации действующих способов получения аммиака и конвертеров.

При параллельном расположении ступеней теплообмена и параллельном расположении теплообменников можно вводить свежий синтез-газ и выводить из процесса газовый продукт при высокой температуре.

Важным преимуществом высокой температуры выходящего газового продукта, соответствующего настоящему изобретению, является то, что для получения необходимого пара в качестве теплоносителя можно использовать газовый продукт, а не котловую воду, как при обычном способе синтеза аммиака.

В приведенном ниже подробном описании настоящее изобретение более подробно проиллюстрировано с помощью чертежей, на которых представлено следующее: на фиг. 1 - упрощенная схема процесса, соответствующего конкретному варианту осуществления настоящего изобретения; на фиг. 2 - конвертер аммиака, соответствующий конкретному варианту осуществления настоящего изобретения.

Если обратиться к фиг. 1, то видно, что основной поток свежего синтез-газа для получения аммиака разделяется на первый, второй и третий потоки 2, 4, 6. Поток 2 подается на участок смешения, где поток 2 смешивается и объединяется с потоками 4 и 6. До объединения с потоком 2 поток 4 подогревается путем косвенного теплообмена в теплообменнике 18с частью 12 потока частично конвертированного синтез-газа для получения аммиака, выводимого в поток 10 с первого слоя катализатора для получения аммиака 16, поток 6 подогревается путем косвенного теплообмена в теплообменнике 20 с частью 14 потока частично конвертированного синтез-газа для получения аммиака. После передачи тепла потокам 4 и 6 части потоков 12 и 14 повторно объединяются и смешиваются на участке смешения 22, и затем объединенный поток подается на второй слой катализатора получения аммиака для дальнейшей конверсии потока 24. Поток продукта 28, обогащенный полученным аммиаком, удаляется из слоя 26.

Конвертер для получения аммиака, используемый в вышеуказанном способе, представлен на фиг. 2.

На фиг. 2 конвертер содержит в цилиндрическом корпусе высокого давления 20 с суженной верхней частью 40 первый и второй кольцевой слои катализатора для получения аммиака 60 и 80, расположенные последовательно, первый теплообменник 100, расположенный в центре кольцевого пространства слоя 60, и второй теплообменник 120, расположенный в верхней части 40 корпуса 20. Теплообменники 100 и 120 расположены параллельно устройству разделения потока газа 140.

Свежий синтез-газ для получения аммиака поступает в конвертер тремя отдельными потоками.

Первый поток поступает через канал 160 на участок смешения 180, расположенный в верхней части корпуса 20. Второй поток поступает через канал 200, расположенный в верхней части, на участок теплообменника 100, обращенный к трубам, а третий поток поступает в верхнюю часть 40 корпуса 20 и проходит через канал 220 к стороне теплообменника 120, обращенной к корпусу. При прохождении через теплообменники 100 и 120 второй и третий потоки косвенно подогреваются с помощью горячего газа 240, выходящего со слоя катализатора 60 и разделенного на две части с помощью разделяющего устройства 120, и одна часть потока проходит через теплообменник 100, а вторая часть потока проходит через теплообменник 120. Затем подогретые второй и третий потоки синтез-газа для получения аммиака на участке смешивания 180 объединяются с первым потоком, и образуется газ для способа получения аммиака. Технологический газ проходит через слой 60 в радиальном направлении и контактирует с катализатором синтеза аммиака, в результате чего он превращается в выходной поток 240. Передав, как это описано выше, тепло второму и третьему потокам синтез-газа для получения аммиака, разделенные потоки выходящего газа 240 объединяются на участке смешивания 260, расположенном между слоями катализатора 60 и 80.

Объединенный выходной поток 280 затем проходит через слой катализатора 80 в радиальном направлении и вследствие контакта с катализатором синтеза аммиака, образующего слой 80, конвертируется в газовый продукт 300, обогащенный аммиаком. Газовый продукт выводится из конвертера через канал 320, расположенный в центре слоя катализатора 80, и через выходной канал 340, расположенный в нижней части корпуса 2.

Формула изобретения

1. Способ получения аммиака, в котором три отдельные потока свежего синтез-газа для получения аммиака вводятся в конвертер для получения аммиака, содержащий не менее двух слоев катализатора, расположенных последовательно, первый поток свежего синтез-газа подается на первую ступень смешивания газа, второй поток свежего синтез-газа подается на первую ступень косвенного теплообмена первым потоком, выходящим с первого слоя катализатора, и третий поток свежего синтез-газа подается на вторую ступень косвенного теплообмена вторым потоком, выходящим с первого слоя катализатора, первый и второй выходящие потоки формируются путем разделения потока частично конвертированного синтез-газа, выходящего с первого слоя катализатора, первый выходящий поток подается на первую ступень косвенного теплообмена, а второй выходящий поток подается на вторую ступень косвенного теплообмена и таким образом второй и третий потоки свежего синтез-газа косвенно подогреваются теплом, поступающим от первого и второго выходящих потоков, подогретые второй и третий потоки подаются на ступень смешения, для получения газового потока способа получения аммиака подогретые потоки свежего синтез-газа смешиваются и объединяются с первым потоком свежего синтез-газа, технологический газ подается на первый слой катализатора и поток частично конвертированного синтез-газа выводится, первый и второй выходящие потоки объединяются с частично конвертированным технологическим газом и для получения потока продукта, обогащенного аммиаком, частично конвертированный технологический газ подается хотя бы на второй слой катализатора.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в конкретной реализации настоящего изобретения первый слой разделяется на первую часть и вторую часть, причем между первой и второй частью выходящий газ резко охлаждается.

3. Конвертер аммиака, содержащий в корпусе высокого давления хотя бы первый и второй слои катализатора, расположенные последовательно, первый и второй теплообменники, расположенные ниже по потоку от первого слоя катализатора, причем первый и второй теплообменники соединены параллельно и приспособлены для косвенного нагрева второго и третьего потоков свежего синтез-газа для получения аммиака, причем частично конвертированный синтез-газ для получения аммиака выводится с первого слоя катализатора и разделяется на первую часть потока и вторую часть потока посредством разделяющего устройства и подается на первый и второй теплообменники, первый смеситель для смешивания первого и второго подогретых потоков свежего газа для получения аммиака с третьим потоком свежего синтез-газа для получения аммиака, второй смеситель для смешивания и объединения первой и второй частей потока частично конвертированного синтез-газа для получения аммиака, средства для подачи объединенного частично конвертированного синтез-газа хотя бы на второй слой катализатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к получению аммиака каталитической конверсией синтез-газа
Изобретение относится к производству аммиака и может быть использовано в химической промышленности

Изобретение относится к процессу подготовки природного газа для производства аммиака

Изобретение относится к способам совместного производства аммиака и метанола

Изобретение относится к способу совместного производства аммиака и метанола

Изобретение относится к процессам и аппаратам химической технологии и может быть использовано для осуществления экзотермического гетерогенного синтеза, в частности в производстве метанола или аммиака из синтез-газа

Изобретение относится к химической промышленности, а конкретнее к каталитически активным материалам, композициям, и может быть использовано как катализатор в процессах получения аммиака путем взаимодействия азота с водородом

Изобретение относится к аппарату и способу для улучшения гибкости способа проведения процесса реактивной дистилляции

Изобретение относится к области химической промышленности и касается реактора для проведения реакции жидкости с обрабатывающим газом в присутствии катализатора, причем первая зона реакции содержит катализатор, средства ввода жидкости, расположенные выше указанной первой зоны реакции, для обеспечения подачи в указанный реактор непрореагировавшей жидкости, средства ввода газа, расположенные ниже указанной первой зоны реакции, для обеспечения подачи в указанный реактор непрореагировавшего обрабатывающего газа, средства вывода жидкости, расположенные ниже указанной первой зоны реакции, для обеспечения выхода из указанного реактора прореагировавшей жидкости, средства вывода газа, расположенные выше указанной первой зоны реакции, для обеспечения выхода из указанного реактора прореагировавшего обрабатывающего газа, а также средства перепускания жидкости в указанной первой зоне реакции, сообщающиеся с указанной зоной реактора, для обеспечения перепускания части указанной непрореагировавшей жидкости в обход части указанной первой зоны реакции, при этом указанные средства перепускания жидкости включают средства регулирования перепускания жидкости для регулирования количества указанной непрореагировавшей жидкости, которое перепускают в обход указанной части указанной первой зоны реакции

Изобретение относится к системе каталитического конвертирования и способу проведения экзотермических реакций между, например, пропиленом и гидроперекисью этилбензола для получения окиси пропилена с использованием твердого гетерогенного катализатора

Изобретение относится к химическому машиностроению, к устройству газофазных реакторов для синтеза углеводородных продуктов, спиртов и эфиров в диапазоне давлений до 35,0 МПа и температур до 450°С

Изобретение относится к гидрообработке углеводородных потоков, включающей гидрокрекинг и гидроочистку таких потоков на нефтеперерабатывающем заводе или химическом комбинате

Изобретение относится к способу поджига газофазной химической реакции в присутствии твердого катализатора
Наверх