лекции / Лекция-15 Аммиак

Реактор синтеза аммиака

• Реакция синтеза аммиака – обратимая и экзотермическая. Максимальная скорость реакции и высокая степень превращения обеспечиваются, если процесс вести в режиме, близком к ЛОТ. Режим процесса, близкий к оптимальному, можно организовать в трубчатом реакторе с охлаждением или в многослойном реакторе с промежуточным теплообменом. Схемы реакторов показаны на рис.

Режим процесса в реакторе

•Диаграмма процесса

Втрубчатом реакторе (а) тепло из реакционной зоны отводится к свежей реакционной смеси –это характерно для автотермического реактора, в котором температура, необходимая для протекания реакции, поддерживается за счет тепловыделения.

. Катализатор располагают в межтрубном пространстве. Газ поступает в трубки, нагревается и по выходе из них поворачивает противотоком в слой катализатора. На рис. приведен также профиль температур в реакторе, в координатах "Т-х" - режим процесса.

Вмногослойном реакторе (б) процесс проводится адиабатически в нескольких слоях с промежуточным охлаждением. Компактность конструкции реактора достигается, если температуру между слоями снижать вводом холодного газа. Регулируя величину поддува, приближают режим к теоретическому.

Во всех типах реакторов предварительный нагрев газа происходит в теплообменнике потоком, выходящим из слоя катализатора. Все элементы реактора: слои катализатора, теплообменники, смесители, - располагаются в одном корпусе высокого давления.

Энерготехнологическая схема производства аммиака

В производстве аммиака используется энергоёмкое оборудование, мощные турбокомпрессоры. Обеспечить необходимую мощность возможно путём подвода энергии со стороны, либо за счёт использования собственных энергоносителей, в частности, энергетического водяного пара. Но своей энергии и тепла не достаточно, и она не покрывает общих затрат производства на сжатие природного газа и воздуха, азото-водородной смеси, циркуляцию в подсистеме синтеза. Необходим дополнительный высокотемпературный источник энергии. Им является энергетический узел - горелки, установленный на входе в трубчатую печь. Пар, получаемый в котлах-утилизаторах подают на паровые турбины – приводы компрессоров. Таким образом, производство аммиака становится автономным по энергии, но для выработки необходимого энергетического пара, помимо использования собственных вторичных энергетических ресурсов, необходимо определенное количество топлива – природного газа. Такая схема обеспечения производства энергией и есть энерготехнологическая система.

Энерготехнологическая схема агрегата синтеза аммиака

Режим процесса в реакторе