DK141579B - Fremgangsmåde ved ammoniaksyntese til absorption af ammoniak. - Google Patents

Description

(11) FREMUC66ELSESSKRIFT 141579 DANMARK (S,> ln, c'3 c 01 c 1/12 • (21) An—gnlng nr. 2756/75 (22) Indleveret den 17· Jun. 1975

(23) Lebed·« 15· nov. I97O

(44) An—gnlngen fremtogt og ιη«Π fremliaggel—krfftet offentflggjwt den 20* apr · 1 9°v

DIREKTORATET FOR

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (») Prtarilet begmt ft* dm

15. nov. 1969* 24469/69, IT

29. maj 1970» 25266/70, IT 27. aug. 1970, 29055/70, IT

(71> SNAMPROGETTI S.P.A., Core o Venezia 16, Milano, IT.

(72) Opfinder: Mario Guadalupi, Via Tiziano 18, Milano, IT.

(74) Fuldmagtig under segen· behandling:

Internationalt Patent-Bureau.

(54) Fremgangsmåde ved ammonialcsyntese til absorption af ammoniak.

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde ved ammoniaksyntese til absorption af ammoniak fra de gasser, der kommer fra syntesereaktoren.

Det er kendt ved syntese af ammoniak at udfare fraskillelse af ammoniak fra uomsatte gasser, der forlader syntesereaktoren, ved fraktioneret kondensation, først i en vandkølet kondensator, derpå i en eller flere kondensatorer kølet ved fordampning af ammoniak. Det er ligeledes kendt, f.eks. fra beskrivelsen til tysk patent nr. 1.244.746, at udføre en absorption af ammoniak fra synteSegaeserne ved hjælp af vandige anmoniakopløsninger, idet man gennemfører en sådan absorption i to på hinanden følgende trin med anvendelse af ammoniakopløsninger med stigende absorptionsevne.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen gennemføres ligeledes en fjernelse af ammoniak fra syntesegasserne ved absorption, men denne absorption sker på en 141579 2 måde, der er mere effektiv, teknisk enklere og billigere.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er kendetegnet ved, at man fjerner ammoniakken ved absorption i en filmabsorber, bestående af en varmeveksler med et bundt i det .væsentlige lodrette, udvendigt afkølede rør, hvori gasserne strømmer i modstrøm med en nedadflydende film af vand eller en svag, vandig ammoniakopløsning, som absorberer den i gasserne indeholdte ammoniak og forlader absorberens bund som en stærk ammoniakopløsning, medens ammoniakkens absorptionsvarme fjernes ved hjælp at strømmende vand eller et andet kølemedium på rørenes udvendige side.

Det er således ikke som ved den omtalte kendte teknik nødvendigt med flere absorptionsapparater eller -trin. På grund af den stærke køling af væskefilmen, og på grund af den effektive modstrømsmasseoverførsel opnås meget stærke ammoniakopløsninger (af en koncentration på op til 80 vægtZ NH^), og man kan i-følge opfindelsen absorbere ammoniak i en sådan grad, at den gasstrøm, der forlader absorberen, har et restindhold af ammoniak på 0,2-0,5 molZ (og er mættet med vand).

Den fra absorptionen kommende gasstrøm kan viderebehandles på forskellig måde med henblik på recirkulation, fortrinsvis på følgende måde:

Efter afblæsning af inerte gasser for at holde deres koncentration konstant i kredsløbet sættes frisk fødeblanding til gasstrømmen, før hele strømmen behandles med henblik på at fjerne vand i så vidtgående grad som muligt.

Denne afvanding udføres ved, at man ind i gasstrømmen sprøjter flydende ammoniak, som bevirker dels stærk afkøling af gasstrømmen, dels absorption af hovedparten af det vand, der forefindes deri, så at restindholdet af vand derved kan komme helt ned på 1-3 ppm.

Efter nævnte ammoniakindsprøjtning, som kan ske ved hjælp af en venturi-dyse, sendes strømmen til en separator, hvori den ovennævnte stærke ammoniakopløsning og en tørret gasstrøm separeres; de tørrede gasser går, efter at have passeret gennem en varmeveksler som kølemedium i modstrøm med fugtig strøm, enten til en kompressor eller til andre egnede midler og recirkuleres til syntesereaktoren. Det meste af det vand, der findes i de fugtige gasser, kondenseres inde i varmeveksleren og fjernes som en svag ammoniakopløsning, idet det tilovers-blivende vand fjernes med den stærke ammoniakopløsning, der kommer fra separatoren.

Den på denne måde opnåede ammoniakopløsning sendes til en destillationszone, hvor ammoniakken på kendt måde skilles fra vandet med en stor renhedsgrad, dvs. 99,9%

Driftstrykket i filmabsorberen, og fortrinsvis i hele synteseanlægget, 2 2 ligger fortrinsvis mellem 30 og 300 kg/cm , fortrinsvis mellem 80 og 150 kg/cm .

3 141579

Hvis en del af eller hele den producerede anmoniak anvendes til fremstilling af urinstof, kan anvende en del af eller hele den anmoniak-vandopløsning, der opnås i filmabsorberen til at absorbere den carbondioxid, der er indeholdt i de rå ammoniaksyntesegasser, der kommer fra carbonmonooxidkonver-teringstrinnet, hvilken absorption finder sted under sådanne betingelser, at der dannes anmoniumcarbamat, som derefter sendes til omdannelse deraf til urinstof, mens de carbondioxidfri gasser, eventuelt efter yderligere behandlinger af kendt art, sendes til dehydratationen og til ammoniaksyntesen. Han kan herved undgå to kostbare separationstrin, der findes i moderne anlæg til fremstilling af ammoniak, nemlig carbondioxidfjernelsestrinnet med opløsningsmiddelregenerering og ammoniakfraskilleleestrinnet.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen forklares nærmere ved hjælp af tegningen, der viser en speciel udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

På tegningen ses en syntesereaktor 1, hvorfra effluenterne ved et tryk .2 1 området 80-180 kg/cm efter eventuel varmeudvinding og køling, hvilket ikke er vist pi tegningen, sendes gennem 6 til en filmabsorber 2, hvori gasstrømmen flyder opad inde i lodrette rør i modstrøm med en væskefilm, der flyder nedad på røroverfladen og absorberer den ammoniak, der forefindes i gasserne.

Denne væske kan enten være vand eller svag anmonlakopløsning, son føres til 2 gennem 10.

Ammoniakkens varmeabsorption fjernes med vand, der flyder uden på rørene, dvs. på kappesiden, hvilket vand tilføres gennem 11 og kommer ud gennem 12.

En stærk ammoniakopløsning kommer ud gennem 7 fra bunden af filaabsorberen , og ud fra dens top kommer gennem 8 en gasstrøm med et meget lavt resterende ammoniakindbold, dvs. 0,2-0,5 mol%, praktisk talt mættet med vand og, efter afblæsning af de inerte gasser gennem 9, tilsættes den friske fødeblanding gennem 13.

Den resulterende gasstrøm sendes gennem 14 til en varmeveksler 3, hvori den afgiver det meste af sit varmeindhold til de afkølede tørrede gasser, der kommer ind gennem 18 fra en separator 4.

Denne køling forårsager kondensation af det meste af det i gasserne indeholdte vand, hvorved der ud fra bunden af varmeveksleren 3 gennem 15 kommer en svag ammoniakopløsning. Tørringen fuldendes ved ind i gasserne, der kommer fra 3 gennem 17, at sprøjte væskeformig anmoniak, som ved adiabatisk fordampning i gasstrømmen foråsager afkøling af denne og følgelig kondensation af det indeholdte vand. Denne væskeformige ammoniak sendes ind i 17 gennem 16.

Den resulterende blanding kammer ind 1 en separator 4, en stærk ammoniakopløsning udtages fra bunden af denne separator gennem 19, en tørret gasstrøm forlader denne separator gennem 18 og indeholder ikke mere end 2-3 ppm vand og sendes som kølemedium til varmeveksleren 3. Gasserne g&r derpå gennem 20 til 4 141579 en kompressor 5, som gennem 21 recirkulerer dem til syntesereaktoren 1.

Det efterfølgende eksempel forklarer nærmere reaktions betingelser og fordele ved behandling af gasser fra ammoniaksyntesen efter fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Eksempel

Dette eksempel angår et synteseanlæg til fremstilling af 1200 tons ammoniak pr. dag.

3

En strøm på 780,930 Nm /h forlader syntesereaktoren; denne strøm havde følgende sammensætning ved et tryk på 125 absolutte atmosfærer: Η£ 58,99 volumen?.

N2 19,68 » CH4 7,58 "

Ar 3,25 " NH3 10,50 ”

Efter afkøling af denne strøm til 40°C blev den sendt til bunden af filmabsorberen 2.

48,969 kg/h 10 vægt?,'s ammoniakopløsning blev sendt til toppen af absorberen.

108,865 kg/b af en ammoniakopløsning med 60 vægt% ammoniak forlod absorbe- 3 ren 2 gennem 7 og 701,190 Nm /h vaskede gasser gennem 8.

Disse gasser havde ved en temperatur på 45°G følgende sammensætning på tørbasis: H2 65,59 volumen?.

N2 21,90 " CH4 8,40 "

Ar 3,61 " NH3 0,50 » l&tningsvand 525 kg/h 3 10,900 Nm /h af disse gasser blev afblæst gennem 9.

Den friske fødeblanding, der blev tilført gennem 13, havde følgende data: 3

Strømningshastighed 142,170 Nm /h

Sammensætning: H2 74,17 volumen?.

N2 24,92 " CH4 0,82 »

Ar 0,29 " Mætningsvand 60 kg/h

De to gasstrømme blev blandet, før de gik ind i varmeveksler 3, idet hele strømmen havde følgende data: 5 U1579

Strømningshastighed 832,460 Nm3/h

Tryk 122 absolutte atmosfærer

Temperatur 44°C

Sammensætning (på tørbasis): H2 68,08 volumen% N2 22,35 » CH4 7,12 "

Ar 3,04 » NH3 0,41 «» Mætningsvand 607 kg/h

Ved udgangen af varmeveksleren havde strømmen følgende data: a) gas

temperatur -18,5°G

vandindhold 35 kg/h b) ammoniakopløsning strømningshastighed 818 kg/h aranoniakindhold 30 vagt% vandindhold 70 v*gt%

Den væskeformige ammoniak, der blev indsprøjtet, var 10,665 kg/h og fordampede næsten fuldstændigt under afkøling af gasstrømmen fra -18,5°C til -28°Ci Separator 4 gav ved ligevægt: a) 350 kg/h 90 vægtl's ammoniakopløsning 3 b) 846,000 Nm /h gasser med følgende sammensætning: H2 66,0 volumen% N2 22,0 " CH4 7,0 "

Ar 3,0 " NH3 2,0 '« H20 < 3 ppm

De økonomiske fordele og driftsfordeiene ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremgår tydeligt af det foregående.

Disse fordele skyldes den udmærkede absorption af ammoniakken i filmabsorberen; absorptionen fremmes af kølemidlerne, der er fortidset i dette apparatur, hvilke midler fjerner den udviklede varme under absorptionen.

Det er værd at nævne, at fremgangsmåden ifølge opfindelsen også kan anvendes i konventionelle fremgangsmåder ved fremstilling af ammoniak, og hvor altså til afvanding af recirkulationsgasser og friske fødegasser gøres brug af kendte fremgangsmåder og apparaturer.