21. Технологическая схема синтеза аммиака в агрегатах большой единичной мощности

АВС сжимается до 30 МПа и подается в нижнюю часть конденсационной колонны, где барботируется через слой жидкого аммиака. При этом поглощается водяной пар из свежей АВС. В нижнюю часть циркуляционной подается циркуляционный газ из аммиачного холодильника. Не прореагировавшая АВС смешивается со свежей АВС, проходит брызгоуловитель и при t=0 поступает в ТО конденсационной колонны. По межтрубному пространству этого ТО подается циркуляционныйгаз из колонны синтеза (t=40 ). Далее циркуляционный газ проходит межтрубное пространство газового ТО, где нагревается до t=190-200 . В таком виде газ поступает в колонну синтеза. Подогрев газовой смеси до Tзажиг. осуществляется во встроенном ТО колонны синтеза за счет тепла хим. реакции. Затем газ подается в катализаторную корзину. По мере протекания реакции температура повышается. Процесс синтеза осуществляется в катализаторных корзинах с теплоотводящими устройствами (полочные колонны с промежуточным охлаждением либо в непрерывном режиме во встроенных в катализатор ТО). На выходе из катализаторной корзины концентрация аммиака достигает 15-17 об.%. при t=510-520 . Эта смесь поступает во встроенный ТО, охлаждается до t=330 , нагревая циркуляционный газ до t=410 . Этот газ поступает водонагревательный ТО, а после него в котлы-утилизаторы на стадию конверсии метана. После первой ступени конденсации осуществляется вывод продувочных газов. При мощности установки Q=1360 , объем продувочныз газов составит 8700 . Состав продувочного газа:

=10-12 об.%, =53 об.%, =18 об.%, =10-12 об.%, Ar=3-4 об.%.

Поэтому на линии продувочных газов устанавливается конденсационная колонна с аммиачным холодильником, для выделения из продувочных газов аммиака. Объем танковых газов составляет 1670 . Состав танковых газов:

=16 об.%, =42 об.%, =14 об.%, =24 об.%, Ar=до 5 об.%.

Продувочные и танковые газы после отделения аммиака смешивают и подают на сжигание в межтрубное пространство трубчатой печи. Перспективным является разделение танковых и продувочных газов с целбю выделения ценных компонентов( водород, метан и др.).

22 Устройство колонны синтеза аммиака с полочной насадкой.

Реакторы синтеза аммиака являются основными и наиболее сложными аппаратами установок синтеза. В общем виде реактор представляет собой колонный аппарат, внутри которого размещена насадка, состоящая из катализаторной коробки и теплообменных элементов. Колонна изготовлена в виде толстостенного цилиндра, закрывающегося с обеих сторон толстостенными крышками с уплотнениями различных конструкций. Стенки колонны и крышки изготовлены из легированных качественных сталей, способных противостоять водородной коррозии и азотированию при повышенной температуре. Основным фактором определяющим производительность реактора, устойчивость и надежность его работы, является температурный режим. Оптимальный – 475-525⁰С. Для обеспечения этого режима необходимо непрерывно отводить из реакционной зоны теплоту, эквивалентную количеству образовавшегося аммиака. С этой целью в реакционной зоне располагаются холодильные устройства между слоями катализатора, в которых циркулирует холодильный агент, отводящий избыточную теплоту из реакционной зоны. Полочные реакторы имеют различную конструкцию в зависимости от способов охлаждения конвертированного газа в катализаторной коробке. В одних колоннах охлаждение горячего газа осуществляется вводом холодного байпасного газа между полками катализатора, в других – между полками располагаются холодильные элементы, в которых циркулирует хладоагент, отводящий теплоту. Рассмотрим принцип действия на примере полочного реактора большой мощности. Катализатор загружается во внутреннюю катализаторную коробку и располагается на 4-ех полках, образующих 4 отдельных слоя. Подогретый газ во встроенном т/о 4 до 140⁰С поступает в колонну синтеза по основному ходу через холодные байпасы Основной поток газа поступает в нижнюю часть колонны в кольцевое пространство между корпусом и стенкой катализаторной коробки и далее передвигается в верхнюю часть колонны, где расположен т/о. Проходя по межтрубному пространству 4, газ нагревается до 400-410⁰С выходящим из колонны газом и поступает на катализатор. После четвертой полки газ с температурой 510-515⁰С и содержанием аммиака 16% по центральной трубе 5 поднимается вверх и входит в трубное пространство т/о 4, где отдает часть теплоты газу, идущему в колонну, охлаждаясь до 328⁰С. Расположение катализатора по полкам обеспечивает поддержание оптимальной температуры и исключает перегрев катализатора. Мощность 1360т/сут.диаметр=2400мм.объем катализатора=43м³.

Устройство колонны синтеза аммиака с трубчатой насадкой.

Реакторы синтеза аммиака являются основными и наиболее сложными аппаратами установок синтеза. В общем виде реактор представляет собой колонный аппарат, внутри которого размещена насадка, состоящая из катализаторной коробки и теплообменных элементов. Колонна изготовлена в виде толстостенного цилиндра, закрывающегося с обеих сторон толстостенными крышками с уплотнениями различных конструкций. Стенки колонны и крышки изготовлены из легированных качественных сталей, способных противостоять водородной коррозии и азотированию при повышенной температуре. Основным фактором определяющим производительность реактора, устойчивость и надежность его работы, является температурный режим. Оптимальный – 475-525⁰С. Для обеспечения этого режима необходимо непрерывно отводить из реакционной зоны теплоту, эквивалентную количеству образовавшегося аммиака. С этой целью в реакционной зоне располагаются теплообменные устройства в виде трубчатых теплообменников. В зависимости от направления движения газовых потоков в трубках и через слой катализатора они подразделяются на прямоточные и противоточные. Газ входит в колонну сверху через ввод 9 и движется вниз по кольцевому пространству, образованному внутренней стенкой колонны и наружной стенкой катализаторной коробки. Из кольцевого пространства газ попадает в межтрубное пространство теплообменника 4, проходит его снизу вверх между трубками, нагревается до 320-350⁰С и направляется в трубу, присоединенную к верхней плите теплообменника. Сюда же поступает та часть холодного газа, которая вводится в колонну через холодный байпас 5 для регулирования температуры в колонне. После смешения холодного и горячего газов смесь поступает в нижнюю щель распределительной коробки, оттуда-во внутренние холодильные трубки Фильда 8. Здесь газ движется снизу вверх, попадает в кольцевое пространство двойных холодильных трубок, проходит их сверху вниз, поступает в верхнюю щель распределительной коробке. Отсюда газ направляется вверх по центральной трубе 5 катализаторной коробке 6, поступает в катализатор и проходит его по всей высоте сверху вниз. В реакционной зоне поддерживается 500-520⁰С, концентрация аммиака на выходе из катализаторного слоя 15-16%. После катализатора, газовая смесь через кольцевую щель идет в трубки теплообменника, охлаждается до 120-150⁰С и выходит из колонны через 10. Достоинством является падающий температурный режим газа на выходе из катализаторной коробки. Недостаток: сложное устройство, тяжело создать температурный режим, близкий к оптимальному. Двнутр.=2400мм,объем катализатора=35м³.Внутри кат-ой коробки располагается 360 трубок Фильда.