EA041820B1 - HEATING METHOD DURING START-UP OF CONVERSION REACTOR IN AMMONIA SYNTHESIS UNIT - Google Patents

HEATING METHOD DURING START-UP OF CONVERSION REACTOR IN AMMONIA SYNTHESIS UNIT Download PDF

Info

Publication number
EA041820B1
EA041820B1 EA201892403 EA041820B1 EA 041820 B1 EA041820 B1 EA 041820B1 EA 201892403 EA201892403 EA 201892403 EA 041820 B1 EA041820 B1 EA 041820B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
heating
ferromagnetic
catalyst
inductor
ammonia synthesis
Prior art date
Application number
EA201892403
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Нильсен Поль Эрик Хойлунд
Original Assignee
Хальдор Топсёэ А/С
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Хальдор Топсёэ А/С filed Critical Хальдор Топсёэ А/С
Publication of EA041820B1 publication Critical patent/EA041820B1/en

Links

Description

Настоящее изобретение относится к нагреву при пуске конвертера синтеза аммиака, при котором слой катализатора нагревают без использования потока газа в качестве теплоносителя. В частности, настоящее изобретение относится к способу нагрева при пуске конвертера синтеза аммиака, при котором традиционно используемый нагреватель с газовым обогревом заменяют индукционным нагревом.The present invention relates to start-up heating of an ammonia synthesis converter in which the catalyst bed is heated without using a gas stream as heat transfer medium. In particular, the present invention relates to a start-up heating method for an ammonia synthesis converter in which a conventionally used gas-fired heater is replaced by induction heating.

Индукционный нагрев представляет собой процесс нагрева объекта, обладающего электропроводностью (как правило, металла), с помощью магнитной индукции, с использованием тепла, которое генерируется в этом объекте вихревыми токами (которые также именуются токами Фуко и представляют собой петли электрического тока, которые возникают внутри проводников вследствие изменения магнитного поля в проводнике согласно закону электромагнитной индукции Фарадея) и/или потерей на гистерезис. Внутри проводников вихревые токи возникают в виде закрытых петель в плоскостях, перпендикулярных магнитному полю.Induction heating is the process of heating an electrically conductive object (usually a metal) by means of magnetic induction, using the heat generated in that object by eddy currents (also called Foucault currents, which are loops of electrical current that occur inside conductors). due to a change in the magnetic field in the conductor according to Faraday's law of electromagnetic induction) and / or hysteresis loss. Inside conductors, eddy currents occur in the form of closed loops in planes perpendicular to the magnetic field.

Индукционный нагреватель состоит из электромагнита и электронного генератора, с помощью которого переменный высокочастотный ток пропускают через электромагнит. Быстро меняющееся магнитное поле проникает в объект, в результате чего внутри проводника возникают электрические токи, именуемые вихревыми токами. Вихревые токи, протекающие через материал, обладающий сопротивлением, нагревают его с помощью джоулева тепла. Нагрев с помощью вихревых токов также именуется омическим нагревом. В ферромагнитных (а также ферримагнитных и антиферромагнитных) материалах, таких как железо, тепло может в качестве альтернативы или дополнительно генерироваться магнитными потерями на гистерезис. Такой нагрев также именуется ферромагнитным нагревом. Частота используемого тока зависит от размера объекта, типа материала, контакта (между индукционной катушкой и нагреваемым объектом) и глубины проникновения. Примером электромагнита является индукционная катушка, содержащая проводник, изогнутый в виде множества петель или обмоток.The induction heater consists of an electromagnet and an electronic generator, with the help of which an alternating high-frequency current is passed through the electromagnet. A rapidly changing magnetic field penetrates the object, resulting in electric currents inside the conductor, called eddy currents. Eddy currents flowing through a resistive material heat it with Joule heat. Eddy current heating is also referred to as ohmic heating. In ferromagnetic (as well as ferrimagnetic and antiferromagnetic) materials such as iron, heat can alternatively or additionally be generated by magnetic hysteresis losses. Such heating is also referred to as ferromagnetic heating. The frequency of the current used depends on the size of the object, the type of material, the contact (between the induction coil and the object to be heated) and the depth of penetration. An example of an electromagnet is an induction coil containing a conductor bent into a plurality of loops or windings.

Индукционный нагрев обычно осуществляют с использованием переменного тока, зачастую высокой частоты, который пропускают через катушку. Нагреваемый объект помещают внутри катушки. Тем не менее, эта процедура не обладает высокой энергоэффективностью, так как магнитное поле, генерируемое катушкой, выходит за ее пределы. При том что этот недостаток можно устранить, выполнив катушку в форме тора, потери все равно будут присутствовать из-за сопротивления в катушке, т.е. омического тепла, которое, как правило, не будет использоваться в процессе.Induction heating is usually carried out using alternating current, often of high frequency, which is passed through a coil. The object to be heated is placed inside the coil. However, this procedure is not highly energy efficient, as the magnetic field generated by the coil goes beyond its limits. While this drawback can be eliminated by making the coil in the shape of a torus, losses will still be present due to the resistance in the coil, i.e. ohmic heat, which, as a rule, will not be used in the process.

Было обнаружено, что возможен более энергоэффективный подход. При указанном подходе катушку устанавливают внутри реактора, а катализатор размещают внутри катушки. Таким образом, в процессе используют омическое тепло, и при условии, что корпус, работающий под давлением, выполнен на основании железа с низким гистерезисом, или в качестве альтернативны корпус, работающий под давлением, покрыт с внутренней стороны таким типом железа, что магнитное поле, генерируемое катушкой, не сможет выйти за пределы реактора. При очень высоких температурах стенки реактора могут быть усилены, а также можно предусмотреть охлаждение реактора для его защиты, поддерживая температуру ниже температуры Кюри, т.е. температуры, при которой определенные материалы теряют свои характеристики постоянного магнита, и приобретают характеристики индуцированного магнетизма. Как правило, катушка может быть изготовлена из проволоки типа Kanthal (сплав Fe-Cr-Al), которая обладает стойкостью к восстановительным газам.It has been found that a more energy efficient approach is possible. With this approach, the coil is placed inside the reactor and the catalyst is placed inside the coil. Thus, ohmic heat is used in the process, and provided that the pressure housing is made of iron with low hysteresis, or alternatively the pressure housing is coated on the inside with a type of iron such that the magnetic field, generated by the coil will not be able to go beyond the reactor. At very high temperatures, the walls of the reactor can be reinforced, and cooling of the reactor can also be provided to protect it, keeping the temperature below the Curie temperature, i.e. the temperature at which certain materials lose their permanent magnet characteristics and acquire the characteristics of induced magnetism. As a rule, the coil can be made of Kanthal type wire (Fe-Cr-Al alloy), which is resistant to reducing gases.

В документе US 2519481 описан способ контроля температуры химических реакций, в частности, применение индукционного нагрева, в особенности высокочастотного индукционного нагрева, для точного контроля температуры в зоне реакции. Таким образом, в указанном патенте описан индукционный нагрев эндотермических реакций, а также применение индукционного нагрева при начале экзотермических реакций. В частности, патент относится к паровым или газофазным каталитическим реакциям, в особенности к экзотермическим реакциям.US 2519481 describes a method for controlling the temperature of chemical reactions, in particular the use of induction heating, in particular high frequency induction heating, to accurately control the temperature in a reaction zone. Thus, said patent describes induction heating of endothermic reactions, as well as the use of induction heating at the start of exothermic reactions. In particular, the patent relates to steam or gas phase catalytic reactions, in particular to exothermic reactions.

В документе US 4536380 описан способ осуществления реакций, при котором используют циркулирующий магнитно-стабилизированный слой для контроля профиля температуры реакции. В частности, этот патент описывает эндотермические и экзотермические каталитические реакции, например реакции синтеза аммиака, в кипящем слое. В реакторе используют магнитное поле, в основном, для предотвращения образования пузырьков в псевдоожиженном слое. Кроме того, в указанном документе описано применение частиц железа или активированного железа в качестве катализаторов синтеза аммиака.US 4,536,380 describes a process for carrying out reactions that uses a circulating magnetically stabilized bed to control the reaction temperature profile. In particular, this patent describes endothermic and exothermic catalytic reactions, such as ammonia synthesis reactions, in a fluidized bed. The reactor uses a magnetic field mainly to prevent the formation of bubbles in the fluidized bed. In addition, this document describes the use of particles of iron or activated iron as catalysts for the synthesis of ammonia.

В документе GB 673305 описано устройство для электрического нагрева потока газа, в котором электрический проводник расположен в продольном направлении относительно потока в контакте с потоком газа. В частности, в указанном документе описано устройство синтеза аммиака, содержащее электрическое нагревательное устройство. Указанное нагревательное устройство имеет двойное назначение: обеспечение энергией для восстанавливающего свежего каталитического материала и запуск печи (т.е. конвертера синтеза аммиака) после перерыва в работе. В указанном документе магнитный индукционный нагрев не описан.GB 673305 describes a device for electrically heating a gas stream, in which an electrical conductor is positioned longitudinally in relation to the stream in contact with the gas stream. In particular, said document describes an ammonia synthesis apparatus comprising an electrical heating device. Said heating device has a dual purpose: providing energy for the reducing fresh catalytic material and starting the furnace (ie, the ammonia synthesis converter) after a break in operation. In said document, magnetic induction heating is not described.

В документе WO 2015/140620 описан способ синтеза аммиака с использованием метода ГабераБоша. Стехиометрическую смесь, включающую 75 моль.% водорода и 25 моль.% азота, подают в реакционную камеру, в которой также находится порошок ферромагнитного железа. Температуру поддерживают на уровне 400°С с использованием переменного магнитного поля.WO 2015/140620 describes a process for the synthesis of ammonia using the Haber-Bosch method. A stoichiometric mixture containing 75 mol.% hydrogen and 25 mol.% nitrogen is fed into the reaction chamber, which also contains ferromagnetic iron powder. The temperature is maintained at 400°C using an alternating magnetic field.

- 1 041820- 1 041820

В документе WO 2016010974 описан способ получения аммиака, при котором азот и воду подают в реакционную емкость, в которой находится суперпарамагнитный катализатор. Возле реакционной емкости расположена катушка, создающая флуктуационное магнитное поле.WO 2016010974 describes a process for the production of ammonia in which nitrogen and water are fed into a reaction vessel containing a superparamagnetic catalyst. A coil is located near the reaction vessel, which creates a fluctuating magnetic field.

В работе Tshai, Kim Hoe, et al., Optimization of green synthesis of ammonia by magnetic induction method using response surface methodology (Оптимизация зеленого синтеза аммиака методом магнитной индукции с использованием методологии на основе поверхности отклика), опубликованной в Материалах конференций Американского института физики, 2014 г., т. 1621, стр. 223-230, описан способ получения аммиака путем подачи N2 и Н2 в реактор, в котором находятся нанопровода из a-Fe2O3, обработанные 18 М H2SO4 при 750°С.In Tshai, Kim Hoe, et al., Optimization of green synthesis of ammonia by magnetic induction method using response surface methodology, published in the Conference Proceedings of the American Institute of Physics, 2014, vol. 1621, pp. 223-230, describes a method for producing ammonia by feeding N2 and H 2 into a reactor containing a-Fe 2 O 3 nanowires treated with 18 M H2SO4 at 750°C.

Применяют высокочастотное переменное магнитное поле, созданное с помощью катушки Гельмгольца, расположенной вокруг реактора.A high-frequency alternating magnetic field is applied, created using a Helmholtz coil located around the reactor.

Наконец, документ US 20060124445 относится к реактору электронагрева для газофазного риформинга. Более конкретно, электронагрев представляет собой омический нагрев, полученный путем пропускания тока через футеровку реактора. В этом US документе не описан предварительный нагрев реактора для экзотермической реакции, а также не описан магнитный индукционный нагрев реактора.Finally, US 20060124445 relates to an electrically heated gas phase reforming reactor. More specifically, electrical heating is ohmic heating obtained by passing current through the reactor lining. This US document does not describe preheating of the reactor for an exothermic reaction, nor does it describe magnetic induction heating of the reactor.

Ни в одном из документов в соответствии с известным уровнем техники не описано и не предлагается положение катушки внутри реактора, также в предшествующем уровне техники не описана форма катушки (т.е. катушка в форме тора).None of the prior art documents describe or suggest the position of the coil within the reactor, nor does the prior art describe the shape of the coil (ie, torus-shaped coil).

Таким образом, настоящее изобретение относится к способу нагрева при пуске реактора конверсии в установке синтеза аммиака путем индукционного нагрева, полученного посредством использования переменного тока высокой частоты, который пропускают через катушку индуктивности, причем катализатор синтеза аммиака размещают внутри катушки, катушку индуктивности располагают внутри реактора, и катушка индуктивности выполнена без изоляции, вследствие чего имеет электрический контакт с катализатором.Thus, the present invention relates to a start-up heating method for a conversion reactor in an ammonia synthesis plant by induction heating obtained by using high frequency alternating current which is passed through an inductor, an ammonia synthesis catalyst being placed inside the coil, the inductor being placed inside the reactor, and the inductor is made without insulation, as a result of which it has electrical contact with the catalyst.

Предпочтительно катушка индуктивности установлена внутри корпуса, работающего под давлением.Preferably, the inductor is mounted inside the pressure housing.

Катализатор может быть выполнен ферромагнитным, антиферромагнитным или немагнитным. Если катализатор выполнен немагнитным, то его предпочтительно смешивают с ферромагнитным материалом.The catalyst can be made ferromagnetic, antiferromagnetic or non-magnetic. If the catalyst is non-magnetic, it is preferably mixed with a ferromagnetic material.

Способ каталитического синтеза аммиака из водорода и азота в соответствии с уравнениемMethod for the catalytic synthesis of ammonia from hydrogen and nitrogen in accordance with the equation

N2 + ЗН2 <-> 2ΝΗ3 (ΔΗ = -92.4 кДж/моль) был разработан приблизительно в 1908 г., промышленное применение такого способа было внедрено несколько лет спустя. С тех пор этот способ (процесс Габера-Боша) является наиболее распространенным способом промышленного производства аммиака. Синтез осуществляют в циркуляционной системе, которая известна как контур синтеза аммиака. За один проход осуществляется конверсия лишь части синтез-газа, в зависимости от равновесной концентрации NH3 в условиях на выходе из конвертера. Конструкция реактора для производства аммиака включает по меньшей мере один конвертер аммиака, содержащий катализатор синтеза аммиака.N 2 + 3H 2 <-> 2ΝΗ 3 (ΔΗ = -92.4 kJ/mol) was developed around 1908, the industrial application of this method was introduced a few years later. Since then, this method (the Haber-Bosch process) has been the most common method for the industrial production of ammonia. The synthesis is carried out in a circulation system which is known as the ammonia synthesis loop. In one pass, only a part of the synthesis gas is converted, depending on the equilibrium concentration of NH3 under the conditions at the outlet of the converter. The design of the reactor for the production of ammonia includes at least one ammonia converter containing an ammonia synthesis catalyst.

Конвертер аммиака представляет собой реакторный блок, предназначенный для размещения материала катализатора, содержащего одну или более ферромагнитных макроскопических подложек, чувствительных к индукционному нагреву, где указанные одна или более ферромагнитных макроскопических подложек являются ферромагнитными при температурах вплоть до верхнего предела определенного температурного диапазона Т. Каждая из указанных ферромагнитных макроскопических подложек покрыта оксидом, при этом оксид пропитан каталитически активными частицами. Конвертер аммиака дополнительно содержит катушку индуктивности, которая запитана от источника питания, подающего переменный ток, и расположена таким образом, чтобы генерировать переменное магнитное поле внутри конвертера при подаче питания, в результате чего материал катализатора нагревается с помощью переменного магнитного поля до температуры в пределах определенного температурного диапазона Т.The ammonia converter is a reactor block designed to contain a catalyst material containing one or more ferromagnetic macroscopic substrates sensitive to induction heating, where said one or more ferromagnetic macroscopic substrates are ferromagnetic at temperatures up to the upper limit of a certain temperature range T. Each of these ferromagnetic macroscopic substrates is coated with oxide, while the oxide is impregnated with catalytically active particles. The ammonia converter further comprises an inductor which is powered by an AC power supply and arranged so as to generate an alternating magnetic field inside the converter when energized, whereby the catalyst material is heated by the alternating magnetic field to a temperature within a certain temperature range. T range.

Сам по себе катализатор может быть выполнен ферромагнитным, антиферромагнитным или немагнитным. В последнем случае катализатор может быть смешан с ферромагнитным материалом, например с железными окатышами или в случае реакций, которые осуществляют при очень высоких температурах, с металлическим кобальтом.The catalyst itself can be made ferromagnetic, antiferromagnetic or non-magnetic. In the latter case, the catalyst may be mixed with a ferromagnetic material, such as iron pellets or, in the case of reactions which take place at very high temperatures, with metallic cobalt.

Одна или более ферромагнитных макроскопических подложек являются ферромагнитными при температурах, по меньшей мере, до верхнего предела определенного температурного диапазона Т, очевидно также и при температурах выше верхнего предела определенного температурного диапазона Т. Термин до верхнего предела определенного температурного диапазона Т означает соответствующие температуры до такого верхнего предела, например, любые температуры в диапазоне между стандартной температурой окружающей среды и верхним пределом определенного температурного диапазона Т.One or more ferromagnetic macroscopic substrates are ferromagnetic at temperatures up to at least the upper limit of a certain temperature range T, obviously also at temperatures above the upper limit of a certain temperature range T. The term up to the upper limit of a certain temperature range T means the corresponding temperatures up to such an upper limit, e.g. any temperatures between the standard ambient temperature and the upper limit of a certain temperature range T.

Когда каталитический материал внутри конвертера аммиака содержит одну или более ферромагнитных макроскопических подложек, содержащих каталитически активные частицы, такие активные частицы нагреваются в результате нагревания ферромагнитной макроскопической подложки. Таким об- 2 041820 разом, каталитически активные частицы могут представлять собой любой подходящий парамагнитный или ферромагнитный элемент или комбинацию соответствующих парамагнитных или ферромагнитных элементов. Важной особенностью процесса индукционного нагрева является то, что тепло генерируется внутри самого объекта, а не нагревается внешним источником тепла путем теплопереноса. Таким образом может быть обеспечена высокая скорость нагрева.When the catalytic material inside the ammonia converter contains one or more ferromagnetic macroscopic substrates containing catalytically active particles, such active particles are heated by heating the ferromagnetic macroscopic substrate. Thus, the catalytically active particles may be any suitable paramagnetic or ferromagnetic element, or a combination of appropriate paramagnetic or ferromagnetic elements. An important feature of the induction heating process is that the heat is generated within the object itself rather than being heated by an external heat source through heat transfer. Thus, a high heating rate can be ensured.

Однако если каталитически активные частицы сами по себе являются ферромагнитными, будет осуществляться их непрямой нагрев в результате индукционного нагрева макроскопических подложек, а также прямой нагрев магнитным полем. Тем самым также может быть обеспечена высокая скорость нагрева непосредственно в каталитически активных частицах. Более того, как будет объяснено ниже, предпочтительным является каталитический материал, который при воздействии переменного магнитного поля обладает ферромагнитными свойствами в соответствующих рабочих условиях, например, при любой соответствующей температуре до верхнего предела температурного диапазона Т или выше.However, if the catalytically active particles themselves are ferromagnetic, they will be indirectly heated as a result of induction heating of macroscopic substrates, as well as direct heating by a magnetic field. In this way, a high heating rate can also be ensured directly in the catalytically active particles. Moreover, as will be explained below, a catalyst material is preferred which, when subjected to an alternating magnetic field, is ferromagnetic under appropriate operating conditions, for example, at any appropriate temperature up to the upper limit of the temperature range T or higher.

Для ферромагнитных материалов индукционный нагрев осуществляют как путем ферромагнитного/гистерезисного нагрева, так и путем омического нагрева/нагрева с помощью вихревых токов. Гистерезисный нагрев определяют в соответствии со следующей формулой:For ferromagnetic materials, induction heating is carried out both by ferromagnetic/hysteresis heating and by ohmic/eddy current heating. Hysteresis heating is determined according to the following formula:

Ρ=$ΒάΗ*ΐ, где Р означает мощность нагрева материала, В означает плотность магнитного потока, dH означает изменение напряженности магнитного поля, a f означает частоту переменного магнитного поля. Таким образом, мощность нагрева, передаваемая материалу при гистерезисном нагреве - это площадь кривой гистерезиса, умноженная на частоту переменного магнитного поля. Омический нагрев/нагрев с помощью вихревых токов определяется в соответствии со следующей формулой:Ρ=$ΒάΗ*ΐ, where P means the heating power of the material, B means the magnetic flux density, dH means the change in the magnetic field strength, and f means the frequency of the alternating magnetic field. Thus, the heating power transmitted to the material during hysteresis heating is the area of the hysteresis curve multiplied by the frequency of the alternating magnetic field. The ohmic/eddy current heating is determined according to the following formula:

P=n/2Q-Bm 2-l2-a-f2, где Р означает мощность нагрева материала, Bm означает плотность магнитного потока, индуцированная в материале, l означает характеристическую длину материала, σ означает проводимость материала, a f означает частоту переменного магнитного поля. Таким образом, мощность нагрева материала с помощью вихревых токов пропорциональна квадрату плотности магнитного потока, а также квадрату частоты переменного магнитного поля. По сравнению с ферромагнитными материалами парамагнитные материалы имеют очень небольшую плотность магнитного потока В при воздействии переменного магнитного поля. Следовательно, ферромагнитные материалы гораздо более чувствительны к индукционному нагреву по сравнению с неферромагнитными материалами, таким образом, для ферромагнитных материалов (в отличие от неферромагнитных материалов) могут использоваться либо переменные магнитные поля с более низкой частотой, либо более низкая частота переменного магнитного поля. Генерирование высокочастотного магнитного поля является относительно затратным в энергетическом отношении, поэтому использование более низкой частоты магнитного поля обеспечивает снижение затрат на нагрев материала. В контексте настоящего документа термин высокочастотное магнитное поле означает поле с частотой в мегагерцовом диапазоне, например в диапазоне 0,1-0,5 МГц и выше.P=n/2Q-B m 2 -l 2 -af 2 where P means the heating power of the material, B m means the magnetic flux density induced in the material, l means the characteristic length of the material, σ means the conductivity of the material, af means the frequency of the alternating magnetic fields. Thus, the heating power of the material using eddy currents is proportional to the square of the magnetic flux density, as well as the square of the frequency of the alternating magnetic field. Compared to ferromagnetic materials, paramagnetic materials have a very low magnetic flux density B when exposed to an alternating magnetic field. Therefore, ferromagnetic materials are much more sensitive to inductive heating compared to non-ferromagnetic materials, thus, for ferromagnetic materials (as opposed to non-ferromagnetic materials), either lower frequency alternating magnetic fields or a lower frequency alternating magnetic field can be used. The generation of a high-frequency magnetic field is relatively energy-consuming, so the use of a lower frequency magnetic field reduces the cost of heating the material. In the context of this document, the term high frequency magnetic field means a field with a frequency in the megahertz range, for example in the range of 0.1-0.5 MHz and higher.

При использовании ферромагнитного материала обеспечиваются дополнительные преимущества, например ферромагнитный материал поглощает большую часть магнитного поля, в результате чего необходимость экранирования становится менее важной или даже излишней;When using a ferromagnetic material, additional advantages are provided, for example, the ferromagnetic material absorbs most of the magnetic field, making the need for shielding less important or even unnecessary;

нагрев ферромагнитных материалов происходит быстрее и требует меньших затрат по сравнению с неферромагнитными материалами. Ферромагнитный материал имеет такую характеристику как собственная максимальная температура нагрева, т.е. точка Кюри. Следовательно, при использовании каталитического материала, который является ферромагнитным, температура эндотермической химической реакции не может повыситься выше определенного уровня, т.е. выше точки Кюри. Таким образом, химическая реакция не может выйти из-под контроля.heating of ferromagnetic materials is faster and less expensive than non-ferromagnetic materials. A ferromagnetic material has such a characteristic as its own maximum heating temperature, i.e. Curie point. Therefore, when using a catalytic material that is ferromagnetic, the temperature of the endothermic chemical reaction cannot rise above a certain level, i.e. above the Curie point. Thus, the chemical reaction cannot get out of control.

Катушка может быть размещена таким образом, чтобы она находилась в непосредственном электрическом контакте с катализатором. В этом случае будет осуществляться дополнительный омический нагрев катализатора. Кроме того, электрическая изоляция катушки не будет нужна.The coil may be positioned so that it is in direct electrical contact with the catalyst. In this case, additional ohmic heating of the catalyst will be carried out. In addition, electrical isolation of the coil will not be needed.

При использовании по тексту настоящего документа термин макроскопическая подложка означает макроскопическую подложку любой подходящей формы, которая обеспечивала бы высокую удельную поверхность. В качестве неограничивающих примеров можно привести металлические или керамические элементы, монолиты и минилиты. В макроскопической подложке может быть несколько каналов, в этом случае каналы могут быть прямыми, или подложка может представлять собой элемент с поперечным расположением гофров. Материал макроскопической подложки может быть пористым, или макроскопическая подложка может быть твердой. Термин макроскопический в выражении макроскопическая подложка означает, что подложка достаточно велика, чтобы ее можно было увидеть невооруженным глазом без увеличительных устройств.As used throughout this document, the term macroscopic substrate means a macroscopic substrate of any suitable shape that would provide a high specific surface area. Non-limiting examples include metal or ceramic elements, monoliths and miniliths. The macroscopic substrate may have several channels, in which case the channels may be straight, or the substrate may be a transversely corrugated element. The material of the macroscopic substrate may be porous, or the macroscopic substrate may be solid. The term macroscopic in the expression macroscopic substrate means that the substrate is large enough to be visible to the naked eye without magnifying devices.

Термин ферромагнитный нагрев означает нагрев, в основном, обеспечиваемый магнитными потерями на гистерезис внутри материала при воздействии на него переменным магнитным полем. Термин ферромагнитный нагрев является синонимом термина гистерезисный нагрев. Термины нагрев с по-The term ferromagnetic heating means heating mainly provided by magnetic hysteresis losses within a material when exposed to an alternating magnetic field. The term ferromagnetic heating is synonymous with the term hysteresis heating. Terms heating with

Claims (4)

мощью вихревых токов, омический нагрев, резистивный нагрев и джоулев нагрев являются синонимами. Нагрев с помощью вихревых токов представляет собой процесс, при котором тепло создается при прохождении электрического тока через проводник.by the power of eddy currents, ohmic heating, resistive heating and Joule heating are synonymous. Eddy current heating is a process in which heat is generated when an electric current passes through a conductor. Материалом ферромагнитной макроскопической подложки может быть, например, металлический или керамический материал. Ферромагнитные материалы включают железо, никель, кобальт и их сплавы.The material of the ferromagnetic macroscopic substrate may be, for example, a metallic or ceramic material. Ferromagnetic materials include iron, nickel, cobalt and their alloys. Способ по настоящему изобретению, в соответствии с которым внутри корпуса, работающего под давлением, установлена катушка индуктивности, обеспечивает возможность наиболее эффективного протекания реакций при высоких температурах и высоком давлении.The method according to the present invention, in accordance with which an inductor is installed inside the pressure vessel, allows the most efficient flow of reactions at high temperatures and high pressures. В соответствии с настоящим изобретением пусковой нагреватель заменяют катушкой индуктивности, внутри которой находится слой катализатора. Количество тепла, необходимое для нагрева 100 т катализатора синтеза аммиака при 400°С, составляет 10 МВтч, что соответствует электронагреву 50 кВт (5 кВ и 10 А) в течение 200 ч.In accordance with the present invention, the starting heater is replaced by an inductor, inside which is a layer of catalyst. The amount of heat required to heat 100 tons of an ammonia synthesis catalyst at 400°C is 10 MWh, which corresponds to an electrical heating of 50 kW (5 kV and 10 A) for 200 hours. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ нагрева при пуске реактора конверсии в установке синтеза аммиака путем индукционного нагрева, полученного посредством использования переменного тока высокой частоты, который пропускают через катушку индуктивности, причем катализатор синтеза аммиака размещают внутри катушки, катушку индуктивности располагают внутри реактора, и катушка индуктивности выполнена без изоляции, вследствие чего имеет электрический контакт с катализатором.1. Heating method at start-up of a conversion reactor in an ammonia synthesis plant by induction heating obtained by using high frequency alternating current, which is passed through an inductor, wherein the ammonia synthesis catalyst is placed inside the coil, the inductor is placed inside the reactor, and the inductor is made without insulation , as a result of which it has electrical contact with the catalyst. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что катушку индуктивности устанавливают внутри корпуса, работающего под давлением.2. The method according to claim 1, characterized in that the inductor is installed inside the pressure housing. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что катализатор выполнен ферромагнитным, антиферромагнитным или немагнитным.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the catalyst is ferromagnetic, antiferromagnetic or non-magnetic. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что немагнитный катализатор смешивают с ферромагнитным материалом.4. The method according to claim 3, characterized in that the non-magnetic catalyst is mixed with a ferromagnetic material. Евразийская патентная организация, ЕАПВEurasian Patent Organization, EAPO Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2Russia, 109012, Moscow, Maly Cherkassky per., 2
EA201892403 2016-04-26 2017-04-24 HEATING METHOD DURING START-UP OF CONVERSION REACTOR IN AMMONIA SYNTHESIS UNIT EA041820B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA201600241 2016-04-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA041820B1 true EA041820B1 (en) 2022-12-06

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3448811B1 (en) A method for start-up heating of an ammonia synthesis converter
US11577210B2 (en) Induction heating of endothermic reactions
CN109071216B (en) Method for producing hydrogen or synthesis gas by methanol cracking
US11059010B2 (en) Induction heated reactor
EP3448803B1 (en) Ammonia dissociation by use of inductive heating
JP5587200B2 (en) Method for performing chemical reaction using inductively heated heat medium
JP7050695B2 (en) Nitrile synthesis method
WO2017186608A1 (en) Ferromagnetic materials for induction heated catalysis
EA041820B1 (en) HEATING METHOD DURING START-UP OF CONVERSION REACTOR IN AMMONIA SYNTHESIS UNIT
US20160167986A1 (en) Systems and methods for reducing corrosion in a reactor system using electromagentic fields