DE1817632C3 - Verfahren zum Aufwärmen des zur Durchführung eines exothermen Prozesses bestimmten Reaktors - Google Patents
Verfahren zum Aufwärmen des zur Durchführung eines exothermen Prozesses bestimmten ReaktorsInfo
- Publication number
- DE1817632C3 DE1817632C3 DE19681817632 DE1817632A DE1817632C3 DE 1817632 C3 DE1817632 C3 DE 1817632C3 DE 19681817632 DE19681817632 DE 19681817632 DE 1817632 A DE1817632 A DE 1817632A DE 1817632 C3 DE1817632 C3 DE 1817632C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- reactor
- heat
- warming
- exothermic process
- injector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 11
- 238000010792 warming Methods 0.000 title claims description 7
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 4
- 239000003380 propellant Substances 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 29
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 24
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 23
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 23
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufwärmen des zur Durchführung eines exothermen
Prozesses bestimmten Reaktors oder eines Teiles davon während des Anfahrens dieses exothermen Prozesses
mit Hilfe einer zusätzlichen Wärmequelle, durch die ein strömungsfähiger, wenigstens teilweise in den Reaktor
zurückgeführter Wärmeträger erwärmt wird, der nachfolgend seine Wärme beim Durchströmen des
aufzuwärmenden Reaktors an diesen abgibt.
In Ulimanns Encyklopädie der technischen Chemie, 3. AufU Bd. I, S. 912, 913 sind Verfahren der Ammoniak-Synthese
beschrieben, insbesondere des Wärmeaustausches mit Hilfe des Synthesegases bei verschiedenen
bekannten Verfahren im stetigen exothermen Betrieb, nachdem der Reaktor für diesen stetigen Betrieb bereits
auf die erforderliche Temperatur aufgewärmt worden ist. Danach kann dem Reaktor heißes Gas entnommen
werden, um die Temperatur im Reaktionsbereich abzusenken. Zur Aufwärmung des frischen Synthesegases
kann dieses durch außerhalb oder innerhalb des Reaktors angeordnete Wärmetauscher geleitet werden,
durch die heißes Gas aus dem Reaktionsbereich strömt. Für die Aufwärmung des Reaktors werden bei diesen
bekannten Verfahren in dem Reaktor eingebaute elektrische Vorwärmung verwendet.
Aus der DL-PS 49 838 ist ein Verfahren zur Herstellung von Ammoniak bekannt, bei dem eine
verbesserte Ausnutzung der Abwärme der Ammoniak-Synthese vorgeschlagen wird. In einer Ausführungsform
dieses Verfahrens wird ein Injektor verwendet, dessen Treibgasleitung an den Reaktor angeschlossen ist, so
daß ihm überhitztes Ammoniakgas unter hohem Druck zugeführt wird, das sich im Injektor entspannt und zum
Kondensator weitergeleitet wird. Die Saugseite des Injektors ist an den Ammoniakverdampfer angeschlossen.
Auch dieses Verfahren setzt voraus, daß sich der Reaktor im stetigen exothermen Betrieb befindet. Für
das Anwärmen des Reaktors gibt diese Druckschrift ebenfalls keinen Hinweis.
Nach Erreichen der Temperatur, bei welcher der exotherme Prozeß abläuft, ist zur Erhaltung des
erforderlichen Temperaturpegels im allgemeinen keine Wärmezufuhr aus der äußeren Wärmequelle mehr
nötig, da die bei dem exothermen Prozeß frei gewordene Wärme für die Bildung des erforderlichen
Temperaturgefälles in dem Wärmetauschsystem genügt. Die Einrichtung zum Aufwärmen des Reaktors
wird somit nur während eines begrenzten Teiles der gesamten Betriebszeit des Reaktors ausgenutzt Aus
Konstruktionsgründen wird diese Einrichtung, wie oben S erwähnt, in dem Inneren des Reaktors untergebracht
d. h. dori, wo in der Regel Platzmangel herrscht Mit
Rücksicht auf die Reaktionen im Dauerbetrieb und auf die Konstruktion der Aufwärmeeinrichtung wird diese
für eine relativ niedrige Wärmeleistung dimensioniert, was nachteilig für die beim Aufwärmen des Reaktors
erforderliche Zeit ist Während der Aufwärmzeit mit Hilfe einer äußeren Wärmequelle durchströmt den
Reaktor wegen der niedrigen Leistung der Aufwärmeinrichtung nur eine begrenzte Menge des Wärmeträgers,
und die Intensität des Wärmeüberganges an allen Stellen des Reaktors, sowie der Aufwärmeinrichtung ist
dadurch wesentlich niedriger als dies während des betrieblichen exothermen Prozesses der Fall ist Das
Verhältnis der in dem Wärmeaustauschsystem des Reaktors rekupierten Wärme und der aus der äußeren
Wärmequelle während des Aufwärmens des Reaktors zugeführten Wärme ist dann niedrig, der Verbrauch an
Wärme aus der äußeren Quelle hingegen hoch.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Schwierigkeiten beim Aufwärmen des Reaktors zu
beseitigen und durch ein wirtschaftlicheres Verfahren das Aufwärmen des Reaktors zu beschleunigen.
Erfindungsgemäß besteht die Lösung dieser Aufgabe darin, daß man den neu in den Reaktor einzubringenden
Wärmeträger als Treibmittel in einen Injektor leitet, der saugseitig einen Teil des aus dem Reaktor austretenden
erwärmten Wärmeträgers aufnimmt und in den Reaktor zurückführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den großen Vorteil einer überraschend hohen Wirkung bei der
Energierückgewinnung, wodurch die Zeit der Vorerwärmung des Wärmeträgers, wie sie in an sich
bekannter Weise mittels einer äußeren Wärmequelle erfolgt, bedeutend abgekürzt werden kann. Gleichzeitig
kann eine äußere Vorrichtung zur Zuführung von Wärme Anwendung finden, deren Kapazität gegenüber
bisher vergleichbaren bedeutend niedriger sein kann. Dadurch kann der Aufwärmbetrieb wesentlich wirtschaftlicher
gestaltet werden. Von Bedeutung ist hierbei, daß im Vergleich zu bisher bekannten Anlagen bei dem
vorliegenden Verfahren der Weg des umlaufenden Wärmeträgers im Aufwärmbetrieb wesentlich verkürzt
wird, wobei aus dem der Vorwärmung dienenden Kreislauf diejenigen Anlageteile, die bei dem eigentlichen
exothermen Betrieb zur Kühlung des Gases und zur Kondensation des erzeugten Gases dienen, völlig
ausgeschaltet sind. Auf gleiche Weise läßt sich bei dem Anfahrkreislauf auch ein Teil der eigentlichen Reaktionsanlage
ausnehmen, wodurch weitere Wärmeverluste an die Umgebung vermieden werden. Insbesondere
ist aber auch vorteilhaft, daß es im Gegensatz zu bisher bekannten Verfahren nicht mehr erforderlich ist, den
Wärmeträger auf niedriger Temperatur zu halten, um ihn in diesem Zustand den Kompressoren zuführen zu
können, was nur durch die Funktionseigenschaft des zur Anwendung kommenden Injektors möglich wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in der Figur dargestellt, die das erfindungsgemäße
Verfahren für das Aufwärmen des Reaktionsraumes ausnutzt, und zwar für den Fall des Aufwärmens eines
Reaktionsraumes für die Ammoniak-Synthese auf die für die Durchführung der Ammoniak-Synthese erforderliche
Temperatur.
Eine Mischung von Wasserstoff und Stickstoff wird als Synthesegas auf z. B. 300 Kg/cm2 komprimiert durch
eine Hauptrohrleitung 1 vor ein geschlossenes Eintrittsventil 2 geführt Das Synthesegas strömt von hier mit
einer niedrigen Temperatur von z. B. 300C durch eine
Nebenschlußrohrleitung 3 und durch ein Ventil 4 in einen Injektor 5, in dem es als Treibmittel zum
Ansaugen für das aus einem Wärmeaustauscher 8 durch eine Austrittsleitung 6 und durch ein Austrittsventil 7
austretende heiße Synthesegas dient Die sich ergebende Gasmischung mit einer erhöhten Temperatur wird
nach dem Austritt aus dem Injektor 5 in den ersten Wärmetauscher 8 und weiter in einen zweiten
Wärmetauscher 9 geleitet. In beiden vorgenannten Wärmetauschern erfolgt das Erwärmen des eintretenden
ursprünglichen kalten Synthesegases mittels des Gases, das schon sämtliche Katalysatorschichten durchströmt
hat. Das Erwärmen des eintretenden Synthesegases erfolgt weiterhin in einem dritten Wärmetauscher
10 mittels der wärmeren, aus einer zweiten Katalysatorschicht 13 ausiretenden Gases und auch in einem
Elektrovorwärmer 11. Das Synthesegas als Wärmeträger strömt der Reihe nach durch die erste und zweite
Katalysatorschicht 12 und 13, die dadurch bis auf die Temperatur der Amoniak-Synthese erwärmt werden.
Das Synthesegas strömt weiter durch den Wärmetauscher 10, in dem es gekühlt wird, und weiter durch eine
dritte bis sechste Katalysatorschicht 14, 15, 16 und 17 und anschließend durch den zweiten Wärmetauscher 9,
wo es durch einen Dampfkessel 18, in dem in dieser Phase des Prozesses kein Wasserdampf erzeugt wird,
geleitet wird, und nachfolgend durch den Wärmetauscher 8, wo das Synthesegas auf die Austrittstemperatur
abekühlt wird, die aber höher als die Temperatur des durch die Hauptrohrleitung 1 zugeführten Synthesegases
ist Das Synthesegas tritt aus dem ersten Wärmetauscher 8 durch die Austrittsrohrieitung 19, aus
dem ein TeiJ des Synthesegases auf die oben angeführte Art durch das Austrittsventil 7 sowie durch die
Austrittshilfsrohrleitung 6 und den Injektor 5 zurück in den Reaktor geführt wird. Mit Hilfe des dargestellten
Gasumlaufes werden die Koeffizienten dos Wärmeüberganges in den Wärmetauschern 8,9 und 10, in dem
Elektrovorwärmer 11 sowie in den Kataiysatorschichten 12,13,14,15,16 und 17 sowie die Temperatur des in
den Reaktor eintretenden Wärmeträger erhöht. Infolge dessen kann der Elektrovorwärmer 11 eine niedrigere
Leistung abgeben, als das bei Abwesenheit des Gasumlaufes der Fall wäre.
Der injektor 5 für den Gasumlauf kann auch an einer anderen Stelle angeordnet werden, als sie im Schema
eingezeichnet ist Als Alternative kann die Wärme aus dem Elektrovorwärmer 11 dem Synthesegas vor dem
Eintritt in den Injektor oder dem Synthesegas an der Saugseite des Injektors zugeführt werden. Eine andere
Alternative besteht darin, daß die Wärme aus dem Elektrovorwärmer 11 dem Synthesegas an der Druckseite
des Injektors entweder hinter dem Injektor oder an einer entfernteren Stelle im Wege des Synthesegases
zugeführt wird. Der Elektrovorwärmer 11 kann entweder innerhalb des Reaktors oder auch außerhalb
des Reaktors angeordnet sein. Dabei kann in dem Umlaufkreis des Synthesegases ein Wärmeaustauschsystem
des Reaktors oder eines Teiles dieses Systems eingegliedert sein.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zum Aufwärmen des zur Durchführung eines exothermen Prozesses bestimmten Reaktors oder eines Teiles davon während des Anfahrens dieses exothermen Prozesses mit Hilfe einer zusätzlichen Wärmequelle, durch die ein strömungsfähiger, wenigstens teilweise in den Reaktor zurückgeführter Wärmeträger erwärmt wird, der nachfolgend seine Wärme beim Durchströmen des aufzuwärmenden Reaktors an diesen abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß man den neu in den Reaktor einzubringenden Wärmeträger als Treibmittel in einen Injektor leitet, der saugseitig einen Teil des aus dem Reaktor austretenden erwärmten Wärmeträgers aufnimmt und in den Reaktor zurückführt
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS910567 | 1967-12-22 | ||
CS910567 | 1967-12-22 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1817632A1 DE1817632A1 (de) | 1969-08-28 |
DE1817632B2 DE1817632B2 (de) | 1977-06-23 |
DE1817632C3 true DE1817632C3 (de) | 1978-01-26 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2810191C3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Wärmeentzug aus mindestens einem strömenden Wärmeträgermedium | |
DE2609958C2 (de) | Verfahren zur Wärmerückgewinnung von Wärme aus Abluft und Erwärmung von Zuluft | |
DE4006287C2 (de) | Verfahren zum Betreiben einer Adsorptionskühlanlage | |
DE3638706A1 (de) | Vorrichtung zur kontinuierlichen erzeugung von waerme und kaelte | |
DE68902275T2 (de) | Waermespeichersystem. | |
DE2651900C3 (de) | Dampfkraftanlage | |
DE1758221B1 (de) | Vorrichtung zum erhitzen eines in einem rohrleitungssystem durch einen ofen gefuehrten mediums | |
DE2951557C2 (de) | Verfahren zum Betreiben eines thermischen Stofftrennprozesses mit integrierter Wärmerückführung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE3786674T2 (de) | Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie mit Hilfe einer Wasserstoff speichernden Legierung. | |
DE2639187C3 (de) | Verfahren zur Nutzung von Abwärme | |
WO2010086085A2 (de) | Verfahren zum betreiben einer oxidationsanlage sowie oxidationsanlage | |
DE69618474T2 (de) | Wärmetransportsystem | |
DE2826315A1 (de) | Kernreaktoranlage zum erzeugen von prozesswaerme | |
DE1817632C3 (de) | Verfahren zum Aufwärmen des zur Durchführung eines exothermen Prozesses bestimmten Reaktors | |
CH369220A (de) | Verfahren zum Abführen der im Innern eines Kernreaktors freiwerdenden Wärme | |
DE2546416C3 (de) | Verfahren für die chargenweise Gasreduktion von Metalloxiden und Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung | |
DE3520756C2 (de) | ||
CH622336A5 (de) | ||
DE1817632B2 (de) | Verfahren zum aufwaermen des zur durchfuehrung eines exothermen prozesses bestimmten reaktors | |
DE2737059B2 (de) | Kreisprozeß mit einem Mehrstoffarbeitsmittel | |
EP0019297A2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von Dampf | |
DE19726286A1 (de) | Thermisch angetriebene Sorptionskälteanlage mit Behälterpaaren | |
DE3007909C2 (de) | Abhitzekessel | |
DE1233211B (de) | Heiz-Kraftanlage mit Gasturbinensystem und Dampfkraftsystem | |
AT145424B (de) | Verfahren und Vorrichtungen zur Umwandlung von Wärmeenergie. |