DE851492C

DE851492C - Verfahren zur Kuehlung der Reaktionsgase der Ammoniaksynthese

Info

Publication number: DE851492C
Application number: DEB11904A
Authority: DE
Inventors: Karl Dr Goeggel; Gottfried Dipl-Ing Irgang; Georg Dipl-Ing Dr Kling; Ludwig Dipl-Ing Raichle
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1950-10-07
Filing date: 1950-10-08
Publication date: 1952-10-06

Description

Verfahren zur Kühlung der Reaktionsgase der Ammoniaksynthese Bei der katalytischen Herstellung von Ammoniak aus Stickstoff undWasserstoff pflegt man diedenReaktionsraurn t (vgl. Abb. i) verlassenden Gase zunächst durch einen mit Wasser beschickten Kühler z und anschließend durch eine Vorrichtung3 zu leiten, in der ein Wärmeaustausch zwischen den Reaktionsgasen und den nach Abscheidung des erzeugten Ammoniaks in flüssiger Form 5 verbleibenden tiefgekühlten Restgasen vor ihrer Rückführung in den Reaktionsraum i stattfindet. Der nicht durch das Ventil 5° als l,-ndprodukt entnommene Teil des abgeschiedenen flüssigen Ammoniaks gelangt durch das Ventil 56 in den Tiefkühler 4, in dem es auf Atmosphärendruck entspannt wird und durch seine Verdampfung die erforderliche Kälte für die Abscheidung des gasförmigen Ammoniaks aus den Reaktionsgasen in flüssiger Form liefert.
Es wurde nun gefunden, daB sich die Aufbereitung der Amnioniaksynthesegase wesentlich wirtschaftlicher gestalten läBt, wenn man die Reaktionsgase vor ihrem W Wärmeaustausch mit dem tiefgekühlten Kreislaufgas einem Wärmeaustausch mit teilweise entspanntem flüssigem Ammoniak unterwirft und wenn man das den Wärmeaustauscher verlassende verdampfte Ammoniak zum Antrieb einer Kraftmaschine benutzt. Während also bei dem oben geschilderten Verfahren die gesamte Druckenergie des verflüssigten Ammoniaks durch Entspannung verlorengeht, wird sie erfindungsgemäß teilweise nutzbar gemacht und außerdem ein beträchtlicher Teil an Energie aus der Abkühlung der Kreislaufgase gewonnen. Hierzu kann das gesamte gewonnene flüssige Ammoniak oder nur ein Teil davon herangezogen werden, falls ein anderer Teil in flüssigem Zustand abgegeben werden soll.
Eine Ausführungsform dieses Verfahrens ist in der Abb.2 dargestellt. Das Reaktionsgas durchströmt nach dem Verlassen des Wasserkühlers 2 vor seinem Eintritt in den Regenerator 3 einen Wärmeaustausch er 7, der ähnlich gestaltet ist wie der Tiefkühler 4, und hier wird das Gas durch das aus dem Abscheider 5 kommende, über das Ventil 50 teilweise entspannte flüssige Ammoniak abgekühlt. Das Ammoniak wird in dem VN'-ärmeaustauscher 7 nicht nur verdampft, sondern überhitzt, und in diesem Zustand gelangt es in die Turbine 8, in der es sich unter Erzeugung mechanischer Energie und starker Abkühlung auf normalen Druck entspannt. Das die Turbine verlassende kalte Ammoniakgas wird zweckmäßig zusammen mit flüssigem Ammoniak -ins dein Abscheider 5 als Kühlmittel in dem Tief-K'tliIer 4 verwendet.
Man kann den Wärmeaustauscher 7 auch schon vor dem Wasserkühler 2 in den Strom der Reaktionsgase einschalten oder gar in dem Syntheseofen selbst anordnen. Dies empfiehlt sich vor allem beim Arbeiten unter sehr hohem Druck.
Verwendet man eine Kraftmaschine mit mehreren Druckstufen, so bringt man das Ammoniak jeweils vor seinem Eintritt in die nächste Druckstufe in Wärmeaustausch mit dem Reaktionsgas. Dabei bietet es besondere Vorteile, das Ammoniak in mehreren Teilströmen unter verschiedenen Drücken in Wärmeaustausch mit dem Reaktionsgas zu bringen und das die einzelnen Wärmeaustauscher verlassende Ammoniak den entsprechenden Druckstufen der Kraftmaschine zuzuführen.
Je höher der Druck ist, unter dem die Ammoniaksyntliese durchgeführt wird, desto kleinere Aminoniakinengen braucht man in dem Tiefkühler 4. zu verdampfen, um die Reaktionsgase auf die für das Auskondensieren des Ammoniaks notwendige Temperatur abzukühlen. Es ist daher in manchen Fällen vorteilhaft, zwischen dem Austauscher 7 und dem Regenerator 3 einen Wasserkühler einzuschalten, wie er in der Zeichnung gestrichelt angedeutet und mit 2° bezeichnet ist. Auf diese Weise wird im niedrigeren Temperaturbereich dem Gas die Wärme durch Kühlwasser entzogen, und die Verdampfung des Ammoniaks im Austauscher 7 kann in einem höheren Temperaturbereich, also bei höheren Drücken, erfolgen. Es lassen sich so noch erheblich höhere Energiemassen in der Turbine erzeugen.
Nach dem vorliegenden Verfahren kann man bei beliebigen Bedingungen der _@minoniaksvnthese, insbesondere aber bei hohen Drücken, bei denen für das Auskondensieren des Ammoniaks keine Tiefkühlung erforderlich ist, Energiemengen erzeugen, die ausreichen, um z. B. den Energieverbrauch der Pumpe für die Umwälzung des Kreislaufgases zu decken. Wie in der Zeichnung angedeutet, kann die Turbine zum Antrieb eines Stromerzeugers dienen, welche den für den Elektromotor der Umwälzpumpe 6 erforderlichen Strom liefert. Es ist aber auch möglich, die Turbine zum unmittelbaren Antrieb von Maschinen zu verwenden, z. B. der Ge-Häse, die bei der Oxydation des erzeugten Ammoniaks zu Stickoxyden benötigt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Kühlung der Reaktionsgase der Ammoniaksynthese durch Kühlung mit Wasser und anschließendem Wärmeaustausch mit tiefgekühltem Kreislaufgas und schließlich mit verdampfendem flüssigem Ammoniak, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktionsgase vor ihrem Wärmeaustausch mit dem tiefgekühlten Kreislaufgas einem Wärmeaustausch mit teilweise entspanntem und verdampfendem flüssigem Ammoniak unterwirft und daß man das diesen Wärmeaustauscher verlassende gasförmige Ammoniak zum Antrieb einer Kraftmaschine benutzt.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man das die Kraftmaschine verlassende Ammoniak zur Kühlung des Kreislaufgases benutzt.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Kraftmaschine mit mehreren Druckstufen verwendet und daß man das Ammoniak jeweils vor seinem Eintritt in die nächste Druckstufe durch Wärmeaustausch mit dem Reaktionsgas überhitzt.
4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Ammoniak in mehreren Teilströmen unter verschiedenen Drücken inWärmeaustausch mit demReaktionsgas bringt und das die einzelnen Wärmeaustauscher verlassende Ammoniak entsprechenden Druckstufen der Kraftmaschine zuführt.