FI71540B - Foerfarande foer framstaellning av ammoniak vid hoejt tryck oc hoejd temperatur samt apparat foer genomfoerande av foer faandet - Google Patents

Foerfarande foer framstaellning av ammoniak vid hoejt tryck oc hoejd temperatur samt apparat foer genomfoerande av foer faandet Download PDF

Info

Publication number
FI71540B
FI71540B FI770763A FI770763A FI71540B FI 71540 B FI71540 B FI 71540B FI 770763 A FI770763 A FI 770763A FI 770763 A FI770763 A FI 770763A FI 71540 B FI71540 B FI 71540B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
stream
heat exchanger
catalyst
synthesis gas
catalyst layer
Prior art date
Application number
FI770763A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI770763A (fi
FI71540C (fi
Inventor
Haldor Frederik Axel Topsoe
Erik Andreas Gam
Original Assignee
Topsoe Haldor As
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 Topsoe Haldor As filed Critical Topsoe Haldor As
Publication of FI770763A publication Critical patent/FI770763A/fi
Publication of FI71540B publication Critical patent/FI71540B/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI71540C publication Critical patent/FI71540C/fi

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/04—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
    • C01C1/0405—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
    • C01C1/0417—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst characterised by the synthesis reactor, e.g. arrangement of catalyst beds and heat exchangers in the reactor
    • C01C1/0423—Cold wall reactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/0005—Catalytic processes under superatmospheric pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0403—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the fluid flow within the beds being predominantly horizontal
    • B01J8/0407—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the fluid flow within the beds being predominantly horizontal through two or more cylindrical annular shaped beds
    • B01J8/0415—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the fluid flow within the beds being predominantly horizontal through two or more cylindrical annular shaped beds the beds being superimposed one above the other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0496—Heating or cooling the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00194—Tubes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

IVt^T’l . KUULUTUSJULKAISU 7154η
•täni ιΒ1 <11> utlAggnincsskrift ' IJ,U
C (45) Ρ “ - c -. 11 i r.;y y n r. c tty ^g£gj ' ' :- . : t u :i 7 (51) Kv.lk.*/lnt.CI.4 C 01 C 1 /0^4 ^ U 0 PI m Q (21) Patenttihakemus — Patentansökning 770763 (22) Hakemispäivä — Ansöknlngsdag 09 · 03-77 (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 09.03.77 (41) Tullut Julkiseksi — Blivit offentllg 11 .09-77
Patentti, ja rekisterihallitus Nähtäväksipanon ja kuui.julk.isun pvm. -
Patent- och registerstyrelsen v ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad 10.10.86 (86) Kv. hakemus — Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd priorltet 1 0.0 3 - 76
Englanti-Eng 1and(GB) 9^52/76 (71) Haldor Topstfe A/S, 55, Nymtfllevej, Lyngby, Tanska-Danmark(DK) (72) Haldor Frederik Axel Topstfe, Vedbaek, Erik Andreas Gam, Humbebaek,
Tanska-Danmark(DK) (7*0 Oy Kolster Ab (5*0 Menetelmä ammoniakin valmistamiseksi kohotetussa paineessa ja lämpötilassa sekä laite menetelmän toteuttamiseksi - Förfarande för fram-ställning av ammoniak vid höjt tryck och höjd temperatur samt apparat för genomförande av förfarandet
Esillä oleva keksintö koskee menetelmää ammoniakin valmistamiseksi kohotetussa paineessa ja lämpötilassa, jossa menetelmässä käytetään syöttövirtauksen syöttöaukolla ja tuotevirtauksen poisto-aukolla varustetun reaktorivaipan sekä vaipan ympäröimän, katalyytti-kerroksilla varustetun katalyyttiosan käsittävää reaktoria, ja jossa menetelmässä syötetään synteesikaasun prosessivirtaus peräkkäin ensimmäisen katalyyttikerroksen läpi, keskeisesti sijoitetun lämmönvaihtimen läpi ja toisen katalyyttikerroksen läpi, jolloin käytetään synteesikaasun syöttövirtausta reaktorin vaipan jäähdyttämiseksi ja synteesikaasun syöttövirtausta prosessivirtauksen jäähdyttämiseksi.
Keksintö käsittää myös laitteen menetelmän toteuttamiseksi.
Ammoniakkisynteesi suoritetaan antamalla synteesikaasun prosessivirtauksen, jossa on suunnilleen 3 osaa vetyä ja 1 osa typpeä, virrata katalyytin läpi, joka on reaktorissa yhtenä tai usempana kerroksena kohotetussa paineessa ja lämpötilassa.
Vaikka vedyn ja typen konsentraatio synteesikaasussa on lähes stökiömetrisessä suhteessa ammoniakin muodostumiseksi ei tapahdu 2 71540 täydellistä reagoimista ammoniakiksi prosessivirtauksen kulkiessa kerran reaktorin läpi. Syynä tähän on se, että ammoniakin tasapainokon-sentraatio stökiömetrisessä synteesikaasussa on normaalikäyttöolosuh-teissa alle 20 tilavuus-^ ja tyypillisesti 15 - 18 tilavuus-^. Niinpä, kun on erotettu suurin osa ammoniakista synteesikaasun reaktorista poistuvasta tuotevirtauksesta, jää jäljelle ammoniakkia sisältävää synteesikaasua, joka johdetaan uuden synteesikaasun mukana uudelleen reaktoriin.
Ammoniakkituotannon tärkeä tekijä on synteesikaasun puristamisen ja uudelleenkierrätyksen energiakustannukset. Tämä merkitsee sitä, että voidaan saavuttaa huomattavia säästöjä lisäämällä ammoniakkimää-rää, joka määrätyissä käyttöolosuhteissa muodostuu katalyytin läpi vir-taavan synteesikaasun tilavuusyksikköä kohti. Toisin sanoen, suuri am-moniakkipitoisuus synteesikaasun katalyytin jälkeisessä tuotevirtauk-sessa on tärkeä ammoniakkivalmistuksen hyvän taloudellisuuden saavuttamiseksi .
Ammoniakkisynteesi on eksoterminen reaktio, so. synteesikaasun virratessa katalyytin läpi sen lämpötila kasvaa. Tämä lämpötilan kasvu siirtää tasapainokonsetraatiota pienemmän ammoniakkikonsentraation suuntaan. Siten on tärkeää rajoittaa lämpötilan kasvua jäähdyttämällä joko katalyyttiä tai synteesikaasua. Useat jäähdytystavat ovat tunnettuja.
GB-patenttijulkaisussa n:o 1 204 634 katalyytti asetetaan reaktoriin kahtena tai useampana erillisenä katalyyttikerroksena ja kerrosten väliin johdetaan kylmää synteesikaasua. Tämä voidaan suorittaa yksinkertaisella menetelmällä mutkistamatta käyttöä liiaksi, mutta tämän menetelmän haittana on se, että osittain reagoinut synteesikaasu laimentuu reagoimattomalla synteesikaasulla, jolloin synteesikaasun viimeisestä katalyyttikerroksesta tulevan tuotevirtauksen ammoniakkipi-toisuus tulee olemaan alhaisempi.
Osittain reagoineen synteesikaasun laimeneminen voidaan välttää käyttämällä toista, epäsuoraan jäähdyttämiseen perustuvaa jäähdytys-menetelmää. Tällöin reaktoriin asennetaan yksi tai useampi lämmönvaih-din joko suoraan katalyyttikerrokseen tai eri katalyyttikerrosten väliin. Tällä tavalla voidaan jäähdyttää lämmönvaihtimien kierrättäessä kylmää synteesikaasua, joka tällöin lämpiää käytettäväksi ammoniakki-synteesissä. Tällaisissa lämmönvaihtimissa käytetty jäähdytysaine voi myös olla paineenalainen vesi, jota myöhemmin voidaan käyttää höyryn valmistukseen.
Il 3 71540
Epäsuoraa jäähdytystä ei kuitenkaan ole tähän saakka teollisesti käytetty suuremmassa mittakaavassa. Tämä johtuu lähinnä siitä, että lämmönvaihdin putkineen, jäähdytysaineen johtamiseksi siihen ja siitä pois, vie paljon tilaa. Erityisesti tapauksissa, jolloin suora lämmönvaihto perustuu höyryn muodostumiseen, tarvittavat laitteet ovat melko monimutkaisia, koska jäähdytysvesi on johdettava ulkopuoliseen höyrynkehittimeen reaktorivaipan läpi.
Esillä oleva keksintö perustuu ajatukseen, että yllä mainitut haitat voidaan vähentää tai poistaa menetelmällä, jossa synteesikaasua jäähdytetään katalyyttikerrosten välissä kylmällä lisäsynteesikaasul-la epäsuoran lämmönvaihdon avulla. Tällöin käytetään lämmönvaihdinta, jonka tilantarve on mahdollisimman pieni ja joka mahdollistaa huomattavasti yksinkertaisemman hoidon.
Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että pro-sessivirtaus aikaansaadaan yhdistämällä yhdistämiskohdassa synteesi-kaasun erilliset syöttövirtaukset, jotka sitä ennen yhteensä ovat suorittaneet seuraavat tehtävät: a) vaipan jäähdyttäminen siten, että vaippavirtaus kulkee tuloaukosta yhdistämiskohtaan rengasmaisen tilan kautta, vaippaa pitkin, b) ensimmäisestä katalyyttikerroksesta tulevan prosessivirtauksen jäähdyttäminen ennen sen saapumista toiseen katalyyttikerrokseen siten, että lämmönvaihtovirtaus kulkee tuloaukosta yhdistämiskohtaan sisäisen lämmönvaihtimen kautta, ja c) yhdistetyn prosessivirtauksen lämpötilan säätäminen siten, että kylmempi kiertovirtaus johdetaan tuloaukosta yhdistämiskohtaan, ja että tällä tavalla yhdistetty prosessivirtaus johdetaan peräkkäin radi-aalisesti sisäänpäin ensimmäisen katalyyttikerroksen läpi, sisäisen lämmönvaihtimen läpi, jolloin prosessivirtaus jäähtyy lämmönvaihdin-virtauksen kanssa tapahtuvan epäsuoran lämmönvaihdon ansiosta, ja ra-diaalisesti sisäänpäin tai ulospäin toisen katalyyttikerroksen läpi.
Keksinnön mukaiselle reaktorille on tunnusomaista, että reaktorissa on 2 katalyyttikerrosta, joissa kummassakin on katalyyttiä samankeskeisten rei'ällisten seinämien ja näiden päihin liitettyjen levyjen rajoittamissa rengasmuotoisissa tiloissa, kanavia 2 syöttö-virtausta varten, käsittäen yhden kanavan, joka on tarkoitettu tulo-aukosta tulevaa vaippavirtausta varten, joka kulkee vaipan ja tämän kanssa samankeskeisen lieriömäisen levyn rajoittaman rengasmaisen ti 71540 lan kautta yhdistämiskohtaan, mahdollisesti toisen katalyyttikerrok-sen keskelle sijoitetun sisäisen lämmönvaihtimen kautta, ja toisen kanavan, joka on tarkoitettu tuloaukosta tulevaa syöttövirtausta varten, johtaen sitä kiertovirtauksena yhdistämiskohtaan, mahdollisesti kolmas kanava kolmatta syöttövirtausta varten, joka kulkee lämmön-vaihtovirtauksena tuloaukosta sisäisen lämmönvaihtimen kautta yhdistämiskohtaan, ja kanavia synteesikaasun prosessivirtausta varten, joka muodostuu, kun syöttövirtaukset yhtyvät yhdistämiskohdassa, ja joka kulkee mainitusta yhdistämiskohdasta radiaalisesti sisäänpäin ensimmäisen katalyyttikerroksen läpi, sitten sisäisen lämmönvaihtimen läpi, jossa se jäähtyy välillisesti tuloaukosta tulevan syöttövir-tauksen johdosta, ja radiaalisesti sisäänpäin tai ulospäin toisen katalyyttikerroksen läpi, jolloin muodostuu tuotevirtaus, joka kulkee poistoaukkoon.
Seuraavassa keksintöä kuvataan tarkemmin viitaten kuvioihin, joista kuviot 1-6 esittävät kaavamaisesti keksinnön mukaisen reaktorin erilaisia toteuttamismuotoja pitkittäisleikkauksena ja kuviossa 7 on kaavio, jossa verrataan keksinnön mukaista menetelmää ja tunnettua menetelmää ammoniakin valmistamiseksi.
Keksinnön mukaisen reaktorin tärkeimmät osat ovat ensimmäinen katalyyttikerros 21, toinen katalyyttikerros 22, ensimmäiseen kata-lyyttikerrokseen asennettu keskuslämmönvaihdin 4l, ja yhdysputki 42, joka ulottuu toisen katalyyttikerroksen keskustan läpi. Tämä yhdysputki kuljettaa yhtä syöttövirtausta.
Reaktoria ympäröi vaippa 11. Tämä on varustettu synteesikaasun useiden erillissyöttövirtausten tuloaukoilla, jolloin tuloaukko 12 on synteesikaasun vaippavirtausta varten, tuloaukko 13 on synteesi-kaasun lämmönvaihtovirtausta varten ja tuloaukko 14 on synteesikaasun kierrätysvirtausta varten. Vaipassa on lisäksi synteesikaasun tuotevirtauksen poistoaukko 15. Joissakin tapauksissa sama tuotevirtaus voi ensin toimia vaippavirtauksena ja sitten lämmönvaihtovir-tauksena, jolloin kuvioiden 2, 3 ja 5 mukaisesti tuloaukko 13 voidaan jättää pois.
Kuvioissa 1 ja 6 esiintyy reaktorivaipan pohjassa oleva alin lämmönvaihdin 6l, mutta se ei ole oleellinen osa keksinnön mukaisessa reaktorissa ja voidaan joissakin tapauksissa jättää pois, kuten kuvioista 2, J>, 4 ja 5 ilmenee. Reaktorin tärkeiden osien ja mahdollisen pohjalämmönvaihtimen 6l tarkastuksen ja huollon helpottamiseksi reaktori on varustettu irrotettavalla kannella 16.
5 71540
Molemmat katalyyttikerrokset 21 ja 22 ovat alekkain yhteisen akselin ympärillä ja molemmissa on tämän akselin ympärillä lieriömäinen keskustila. Lämmönvaihdin 4l on asennettu toisen katalyytti-kerroksen lieriömäiseen tilaan ja keskusyhdysputki 42 toisen kata-lyyttikerroksen lieriömäiseen tilaan.
Ensimmäinen katalyyttikerros 21 on rengasmainen ja asennettu kahden samankeskisen rei’itetyn seinämän, eli sisäseinämän 23 ja ul-koseinämän 24, väliin. Näiden rei'itettyjen seinämien alapää on kiinnitetty levyyn 25, joka kannattaa ensimmäisen katalyyttikerroksen katalyyttiä. Yläpäästään rei'itetyt levyt on kiinnitetty toiseen levyyn 26, joka sulkee ensimmäisen katalyyttikerroksen ja samalla kannattaa toisen katalyyttikerroksen katalyyttiä. Jotta katalyytti voidaan helposti lisätä ensimmäiseen katalyyttikerrokseen 21 ja poistaa siitä, levy 26 on varustettu irrotettavalla kannella (ei näy kuviossa 1), joka voidaan avata toisen katalyyttikerroksen ollessa tyhjä.
Kuten ensimmäinen katalyyttikerros 21 on toinenkin katalyytti-kerros 22 rengasmainen ja asennettu kahden samankeskisen rei’itetyn seinämän eli sisäseinämän 27 ja ulkoseinämän 28 väliin. Näiden rei'itettyjen seinämien alapää on kiinnitetty levyyn 26 ja yläpää peitelevyyn 29. Katalyytin täytön tai poiston aikana peite-levy 29 voidaan poistaa kokonaan tai se voidaan avata osittain.
Prosessin optimoimiseksi toisessa katalyyttikerroksessa 22 on enemmän katalyyttiä kuin ensimmäisessä katalyyttikerroksessa 21.
Keskuslämmönvaihdin 41 on asennettu ensimmäisen katalyyttikerroksen 21 lieriömäisen tilan keskelle. Keskuslämmönvaihtimen ja rei'itetyn sisäseinämän 23 välissä on rengasmainen tila, jossa ensimmäisestä katalyyttikerroksesta tuleva prosessivirtaus kulkee. Kuten kuviossa 1 keskuslämmönvaihdin 41 voi olla useilla samansuuntaisilla putkilla 43 varustettua tyyppiä. Tässä tyypissä virtaa yksi syöttövirtauksista jäähdytysaineena putkien läpi ja prosessivirtaus rengasmaisesta tilasta 52 virtaa putkien ympärillä, jolloin se jäähtyy ennen syöttämistä toiseen katalyyttikerrokseen 22. Keskuslämmönvaihdin voi myös olla muuta sopivaa tyyppiä, esim. samalla tavoin toimivaa lamellityyppiä.
Yhdysputki 42 on asennettu toiseen katalyyttikerrokseen ja sen tehtävänä on syöttövirtauksen kuljettaminen keskus lämmönvaihtimeen 41. Yhdysputken 42 ja rei’itetyn sisäseinämän 27 välissä on rengasmainen tila 53, jossa prosessivirtaus johdetaan toiseen katalyyttikerrokseen 22.
6 71540
Lieriölevy 31 muodostaa reaktorivaipan kanssa rengasmaisen välitilan 55 synteesikaasun vaippavirtausta varten, joka syötetään tuloaukon 12 ja katalyyttikerrosta 22 ympäröivän rengasmaisen tilan 54 kautta. Toinen lieriölevy 32 ympäröi ensimmäistä katalyyt-tikerrosta 31 muodostaen rengasmaisen välitilan 51. Lisäksi on kanavia synteesikaasun vaippavirtauksen johtamiseksi rengasmaisesta tilasta 55 pohjalämmönvaihtimen 61 kautta rengasmaiseen tilaan 51. Vaippavirtauksen kulkiessa näiden kanavien läpi siihen yhtyy synteesikaasun kierrätysvirtaus tuloaukosta 14 ja synteesi-kaasun lämmönvaihtovirtaus keskuslämmönvaihtimesta 41 ja muodostuu synteesikaasun prosessivirtaus, joka syötetään ensimmäiseen katalyytt ikerrokseen.
Kaikkien syöttövirtausten kanavat kohtaavat kohdassa 45 kata-lyyttikerrosten yhteisellä akselilla. Tästä kohdasta ^5 synteesi-kaasuvirtaus suunnataan ulospäin säteissuuntaisen kanavan 46 kautta ensimmäisen katalyyttikerroksen ulkopuolelle. Tässä säteiskana-vassa syöttovirtaukset· sekoittuvat synteesikaasun lämpötilaerojen tasoittamiseksi ennen sen syöttämistä ensimmäiseen katalyyttiker-rokseen.
Kuvioissa 2, 3, 4, 5 ja 6 nähdään keksinnön mukaisen reaktorin muita toteuttamismuotoja. Neljässä näistä (kuviot 2, 3, 4 ja 5) on kuviossa 1 näkyvä reaktorin pohjalämmönvaihdin 61 jätetty pois ja kahdessa muussa (kuviot 5 ja 6) virtaussuunta toisen katalyyttikerroksen läpi muutettu sisäänpäinsuuntautuvaksi. Lisäksi eri osien keskinäinen järjestys on toinen kuin kuviossa 1. Tämä merkitsee muutoksia syöttövirtausten tulokohdissa ja synteesikaasuvirtauksen kanavissa reaktorissa. Kuitenkin kaikki oleelliset olosuhteet ja toiminnat reaktorissa pysyvät muuttumattomina ja siksi kaikissa ku-vioissaon vastaavista osista käytetty samoja viitemerkintöjä. Niinpä kuvioita 2, 3, 5 ja 6 kuvataan vain, jos ne huomattavasti poik keavat kuviosta 1.
Kuviossa 2 synteesikaasun vaippavirtaus toimii samalla läm-mönvaihtovirtauksena. Tästä syystä synteesikaasun lämmönvaihto-virtauksen tuloaukko 13 on jätetty pois ja yhdysputki 42 on liitetty siten, että se vastaanottaa vaippavirtauksen ja johtaa sen keskuslämmönvaihtimeen 41, jossa se toimii lämmönvaihtimen toisena virtauksena. Kaikissa muissa suhteissa reaktorin eri osien keskinäinen järjestys on sama kuin kuviossa 1 lukuunottamatta pohjalämmönvaihtimen poisjättämistä.
7 71540
Kuvioiden 3 ja 2 ainoa ero on, että kuviossa 3 keskusläimönvaih-din 41 on asennettu erilleen toisesta katalyyttikerroksesta 22.
Tämä merkitsee sitä, että vaippavirtaus voidaan johtaa suoraan keskuslämmönvaihtimeen 41, jossa se toimii toisena virtauksena yhdysputken 42 vastaanottaessa sen lämmönvaihtimesta 41. Muita seurauksia on rengasmaisen tilan 53 asentaminen sisäseinämän 27 ja keskus lämmönvaihtimen 41 väliin ja rengasmaisen tilan 52 asentaminen sisäseinämän 23 ja yhdysputken 42 väliin. Kuviossa 4 ensimmäinen katalyyttikerros 21 on asennettu toisen katalyyttikerrok-sen 22 yläpuolelle, so. levy 26 kantaa ensimmäistä katalyytti-kerrosta 21 ja sen sulkee levy 29, ja levy 25 kantaa toista kata- lyyttikerrosta ja sen sulkee levy 26. Kaikissa muissa suhteissa levyillä 25, 26 ja 29 on samat tehtävät kuin kuvionsa 1. Keskus- lämmönvaihdin 41 on asennettu erilleen ensimmäisestä katalyytti-kerroksesta 21. Kuviosta 4 nähdään, että tämä katalyyttikerrosten keskinäinen järjestys on yksinkertaistanut synteesikaasun eri virtausten kanavien kulkua. Siten levy 32 ei ole välttämätön rengasmaisen välitilan 51 muodostamiseksi ja tästä syystä se on jätetty pois.
Kuviossa 5 ensimmäisen katalyyttikerroksen 21 ja toisen katalyyttikerroksen 22 sekä keskuslämmönvaihtimen 41 keskinäinen järjestys kuten kuviossa 4. Kuitenkin on muutettu eri virtausten kanavien kulkua prosessivirtauksen suuntaamiseksi toisen katalyytti-kerroksen 22 läpi, so. rengasmaisesta tilasta 54 kanavan kautta rengasmaiseen tilaan 53. Tämä edellyttää, että kuvion 4 levy 26 on korvattu kahdella erillisellä levyllä ?6a ja 26b kuviossa 5 antamaan tilaa kanavalle ensimmäisen katalyyttikerroksen 21 ja toisen katalyyttikerroksen 22 välillä. Vastaavasti rengasmainen levy 32, joka voitiin jättää pois kuviossa 4, on mukana kuviossa 5 muodostaen rengasmaisen tilan 51 ensimmäisen katalyyttikerroksen 21 ympärillä.
Rakenne kuviossa 6 on pääasiassa sama kuin kuvion 5 toteuttamismuodossa sillä erolla, että kuviossa 6 lämmönvaihdin 61 on asennettu pohjaan.
Kuvioiden 5 ja 6 reaktorirakenteiden erilliset levyt 26a ja 26b, jotka muodostavat kanavan katalyyttikerrosten 21 ja 22 väliin, mahdollistavat ensimmäisen katalyyttikerroksen 21 ja keskuslämmönvaihtimen 41 irrottamisen tarkastusta, huoltoa tai katalyytin vaihtoa varten.
8 71540
Keksinnön mukaista ammoniakkisynteesimenetelmää kohotetussa lämpötilassa ja paineessa kuvataan seuraavassa yleisesti viitaten kuvioiden 1, 2, J>, 4, 5 ja 6 mukaisiin reaktoreihin.
Katalyyttikerrosten läpi syötettävä synteesikaasuprosessi-virtaus saadaan yhdistämällä synteesikaasun kahta tai useampaa syöttövirtausta. Nämä syöttövirtaukset- ovat vaippavirtaus tulo-aukosta 12, lämmönvaihtovirtaus tuloaukosta 13 ja kierrätysvirtaus tuloaukosta 14. Joissakin tapauksissa, kun pohjassa ei ole lämmön-vaihdinta, vaippavirtaus voi sitten toimia lämmönvaihtovirtauksena ja siten lämmönvaihtovirtauksen tuloaukko 13 voidaan jättää pois (kuviot 2, 3 ja 5). Mutta pohjalämmönvaihtimen mukanaolosta riippumatta käytön monipuolisuuden kannalta on eduksi, että vaippavir- tauksella ja lämmönvaihtovirtauksella on erillissyöttövirtaukset (kuvio 4).
Käytettäessä pohjalämmönvaihdinta 61 on välttämätöntä, että erilliset syöttövirtaukset toimivat vaippavirtauksena ja lämmönvaihtovirtauksena (kuviot 1 ja 6). Synteesikaasun prosessivirtaus, joka eri virtausten suhteen ja lämpötilan oikealla säädöllä on saavuttanut ensimmäisen katalyyttikerroksen edellyttämän lämpötilan, johdetaan rengasmaisesta tilasta 51 säteissuuntaisesti ensimmäisen katalyyttikerroksen 21 läpi, josta se joutuu rengasmaiseen tilaan 52. Sitten synteesikaasun prosessivirtaus virtaa keskusläm-mönvaihtimen 41 lämpimälle puolelle jäähtyen epäsuorassa lämmön-vaihdossa synteesikaasun lämmönvaihtovirtauksen kanssa joutuessaan rengasmaiseen tilaan 53 (kuviot 1, 2, 3 ja 4) tai rengasmaiseen tilaan 54 (kuviot 5 ja 6). Niistä synteesikaasun prosessivirtaus johdetaan säteissuuntaisesti toisen katalyyttikerroksen 22 läpi ja synteesikaasun tuotevirtaus saadaan rengasmaisessa tilassa 54 (kuviot 1, 2, 3 ja 4) tai rengasmaisessa tilassa 5 3 (kuviot 5 ja 6).
Esimerkki 1
Ammoniakkitehtaassa, jonka tuotantoteho on 1000 tonnia päivää kohti, voidaan keksinnön mukainen menetelmä kuvion 1 mukaisen reaktorin avulla toteuttaa pääpiirteittäin tässä esimerkissä kuvatulla tavalla.
Molemmat katalyyttikerrokset täytettiin ammoniakkisynteesi- katalyytillä, hiukkaskoko 1,5-3,0 mm. Ensimmäisen katalyyttiker- roksen 21 katalyyttatilavuus olx 12 m' ja toisen katalyyttikerrok-3 sen 22 29 m . Eri virtausten synteesikaasun koostumus, tuotevir- tauksen koostumus ja muut tähän esimerkkiin liittyvät arvot ilme-nevät taulukosta I. Reaktori toimi paineessa noin 270 kg/cm .
Il 9 71540
Syötettiin lämpötilassa noin 120°C 151 480 Nm^/h vaippa-virtausta tuloaukon 12 kautta. Vaippavirtaus kulki ensin rengas-muotoisen tilan 55 kautta, jossa se jäähdytti riittävästi reaktorin vaippaa suojaten sitä liialliselta lämmöltä. Sitten vaippa-virtaus virtasi pohjassa olevaan lämmönvaihtimeen 61. Täällä vaippavirtaus lämpeni epäsuorassa lämmönvaihdossa tuotevirtauksen kanssa, joka poistui sitten aukon 15 kautta.
Syötettiin lämpötilassa noin 120°C 191 450 Nm^/h synteesi-kaasun lämmönvaihtovirtausta tuloaukon 13 ja yhdysputken 42 kautta keskuslämmönvaihtimen 41 läpi. Täällä lämmönvaihtovirtaus jäähdyttää prosessivirtausta, joka johdetaan ensimmäisestä katalyytti-kerroksesta 21 toiseen katalyyttikerrokseen 22. Lämmönvaihtovirtaus luovuttaa lämmönvaihtimelie lähellä reaktiolämpötilaa olevan lämpötilan ja johdetaan vaippavirtauksen kera pöhjalämmönvaihtimes-ta 61.
Syötettiin lämpötilassa noin 120°C 40 000 Nm^/h kierrä-tysvirtausta tuloaukon 14 kautta. Määrätyssä kohdassa molempien ka- talyyttikerrosten yhteisellä akselilla, kierrätysvirtaus, vaippa- • · . 3 virtaus ja lämmönvaihtovirtaus yhtyvät muodostaen 382 930 Nm /h syn- teesikaasun prosessivirtausta lämpötilassa 360°C. Prosessivirtauk-sen muodostavan kolmen virtauksen keskinäistä suhdetta voidaan säätää ajon aikana halutun lämpötilan saavuttamiseksi ensimmäisen katalyyttikerroksen tulokohdassa. Rengasmaisen tilan 51 kautta prosessivirtaus virtaa ensimmäisen katalyyttikerroksen 21 läpi, jonka lämpötila kohoaa 520°C:seen eksotermisen reaktion ansiosta, jolloin ammoniakkipitoisuus kasvaa 3,5 tilavuus-%:sta 14,4 tila-vuus-%:iin. Virratessaan sitten keskuslämmönvaihtimen 41 läpi prosessivirtaus jäähtyy 390°C:seen ja johdetaan rengasmaisen tilan 53 kautta toisen katalyyttikerroksen 22 läpi, jossa se lämpiää 472qC:seen ja samalla ammoniakkipitoisuus kasvaa 20,8 tilavuus-% :iin. Synteesikaasun tuotevirtaus joutuu rengasmaiseen tilaan 55, virtaa jäähtyen pohjalämmönvaihtimen 61 läpi ja lopuksi poistokohtaan 15 lämpötilassa 360°C.
Esimerkit 2-6
Keksinnön mukaisen ammoniakkisynteesimenetelmän lisäesimerkkien arvot ilmenevät taulukosta I. Esimerkit 2-6 vastaavat esimerkkiä 1, paitsi että menetelmä toteutetaan kuvioiden 2-6 reak torien muina rakenteina. Kuten esimerkeistä 1-6 ilmenee pohjaläm-mönvaihdin 61 jäähdyttää tuotekaasua sen poistuessa reaktorista reaktorivaipan poistokohdan 15 kautta. Ilman tätä jäähdytystä 10 71540 tuotekaasu poistuu reaktorista hyvin korkeassa lämpötilassa. Joskin tällainen kohonnut lämpötila edellyttää lämmönkestävien materiaalien huolellisempaa valintaa, pöh]alämmönvaihdin voidaan jättää pois tapauksissa, joissa tuotekaasun lämpö halutaan käyttää kor-keapainehöyryn valmistukseen. Siksi pöhjalämmönvaihdin on jätetty pois esimerkeissä 2-5 (kuviot 2-5).
Keksinnön mukaisen reaktorin ja menetelmän huomattavana taloudellisena etuna on, että voidaan saavuttaa suuri tuotemäärä katalyyttikerrosten läpi syötettävän synteesi kaasun tilavuus-yksikköä kohti. Tämä suuri tuotemäärä saavutetaan jäähdyttämällä laimentamatta synteesikaasun prosessivirtausta molempien katalyyttikerrosten välissä ja säätämällä haluttu lämpötila molempien katalyyttikerrosten tulokohdassa. Ammoniakkisynteesikata-lyytin optimihyödyn saavuttamiseksi on ratkaisevaa, että katalyyttikerrosten lämpötilat voidaan valita toisistaan riippumatta. Tämä on mahdollista keksinnön mukaisessa konvertterissa ja menetelmässä synteesikaasun eri virtausmäärien keskinäisen suhteen joustavuuden ansiosta.
Tämä keksinnön mukaisen reaktorin ja menetelmän etu voidaan edelleen osoittaa käyrien avulla, joista ilmenee lämpötila- ja ammoniakkipitoisuusvaihtelut synteesikaasun prosessivirtauk-sen virratessa molempien katalyyttikerrosten läpi. Kuvion 7 käytä.
A esittää termodynaamista tasapainokonsentraatiota, joka vastaa esimerkin 1 painesuhdetta ja synteesikaasukoostumusta. Käyrä B esittää tämän tasapainon 10°C:een likiarvoa vastaten käytännössä saavutettavaa likiarvoa.
Kuvion 7 muut käyrät esittävät muutoksia synteesikaasun prosessivirtauksen lämpötilassa ja ammoniakkipitoisuudessa sen virratessa katalyyttikerrosten läpi kahdessa eri tapauksessa. Esimerkin 1 olosuhteita vastaava tapaus on merkitty jatkuvalla viivalla. Tällöin synteesikaasu syötettiin ensimmäiseen katalyyttikerrokseen lämpötilassa 360°C ammoniakkipitoisuuden ollessa 3,5 %. Prosessi-virtauksen virratessa ensimmäisen katalyyttikerroksen läpi nämä kaksi muuttujaa muuttuivat jatkuvan viivan 1-2 mukaan siten, että lämpötila oli 520°C ja ammoniakkipitoisuus 14-,4 % ensimmäisen katalyyttikerroksen poistokohdassa. Ennen syöttöä toiseen katalyytti-kerrokseen synteesikaasun prosessivirtaus jäähtyi epäsuorassa läm-mönvaihdossa, jolloin muuttujat muuttuvat jatkuvan viivan 2 - 3a mukaan (ammoniakkipitoisuus oli vakio). Toisen katalyyttikerroksen tulo-kohdassa lämpötila oli 390°C ja ammoniakkipitoisuus jatkuvasti 1^,4 %.
71540 11
Prosessivirtauksen virratessa toisen katalyyttikerroksen läpi muuttujat muuttuvat jatkuvan viivan 3a-4 mukaan siten, että toisen katalyyttikerroksen poistokohdassa lämpötila oli k7 2°C ja ammoniak-kipitoisuus 20,8 %.
Toinen tapaus, jota esittävät kuvion 7 katkoviivat, vastaa esimerkin 1 olosuhteita, paitsi että prosessivirtausta ei jäähdytetty katalyyttikerrosten välissä epäsuoran lämmönvaihdon avulla, vaan jäähdytys tapahtui suoraan. Tämä ei vaikuta ensimmäiseen katalyytti-kerrokseen ja muuttujat eivät muut jatkuvalla viivalla 1-2, mutta jäähdytyksen aikana ammoniakkipitoisuus vähenee, koska synteesikaa-suun ensimmäisestä katalyyttikerroksesta syötetty jäähdytyskaasu sisältää vähemmän ammoniakkia. Niinpä muuttujat muuttuvat katkoviivan 2 - 3b mukaan. Toisen katalyyttikerroksen tulokohdassa lämpötila on 390°C, mutta laimentumisesta johtuen ammoniakkipitoisuus on vain 10,5 %· Toisen katalyyttikerroksen läpivirtauksen aikana muuttujat muuttuvat katkoviivan 3b - ^ mukaan ja toisen katalyyttikerroksen poistokohdassa lämpötila on '493°C ja ammoniakkipitoisuus l8,0 %.
Kuvion 7 käyrät kuvaavat etua, joka saavutetaan toteutettaessa ammoniakkisynteesi keksinnön mukaisen reaktorin ja menetelmän avulla. Keksinnön ansiosta ammoniakin tuotemäärä katalyyttikerrosten läpi virtaavan synteesikaasun tilavuusyksikköä kohti kasvaa huomattavasti.
71540 12
Taulukko I
Esimerkki 1-6
Reaktorirakenne, kuviot 1-6
Reaktorin tuotantoteho (tonnia/päivä) 1000
Katalyyttitilavuus,
Ensimmäinen kerros 12
Toinen kerros 19
Virtauskoostumus, tilavuus-#
Syöttövirtaus, esimmäisen kerroksen tulokohta H2 63,4 N2 21,1 NH5 3,5 reagoimattomia kaasuja 12,0 Syöttövirtaus, ensimmäisen kerroksen poistokohta H2 54,2 n2 18,1 NH3 14,4 reagoimattomia kaasuja 13,3 Tuotevirtaus, toisen kerroksen poistokohta H2 48,9 N2 16,3 nh3 20,8 reagoimattomia kaasuja 14,0 71540 13 o o o o o 00 lO O »*o (Tn vd vd ~r ~r o <T. o o o o o cn in - - '** m fN o h co f-H r—( O rvj 00 < ro m ro ro
ro r-l rr 00 (N
H ΓΜ ro ro
O O O O
ro o ro σ> tn in σ> o σ> o r^· o o o γμ γμ ^ v γ-λ vD r\| fO Γ-ro I— C\i o m m n) ro »n ro r\j to oo oj ro ro ro
O O O O
ro O ro <T>
Tj* TJ» CTn O <7n O Γ- O O O <N (N
«· ^ ·. s --o to rg ctn r·* (N o (N CO r\) ro uo ro -T *-r
rsi tO 00 (N
ro ro ro O o o o ro O ro CT\ ro ro (tn octsO r*· o o O e\j esi *. s « s ro to rsi (T\ n* r- (N O (N CO ΓΜ ro in ro TT O*
04 CD CO <N
ro ro ro O O O o ro O ro e Tn (N (N CT> O (Tn O Γ"- O O O C\J Cs] % ·»».* n (N h Τ'·
(N O CM 00 rsjrOinrOrrTT
CN to 00 (N
ro ro ro 2 o o o o o M ro in o ro o-v τ'τοσ'Ο o o o o <n m 5 .-t <—i . ' ' ^ - rHvDfNcr\r~Tr X r-^r-<OfM00 r-l r-ι ι/ϊ ro rr ro
•3 in (Ti fl· oo N
^ f—i r-ι ro on iö <Ö
^ w <ti W W
x ^ cn ro (ti cn 0 i0 en Ό en iti P tn (ti £ tn Ό
ti cn 'S O ro A
(1) (1) ιζ ^ ^ 9 Λ l> rr\ O O rC ^0 ·* w Λί -μ o o to O en M -p tn • μ ·η o en ro | ro -p ä ^ o £ .5 to -μ & o ro i en e e ,y eno roetiÖcco G -P ·σ en en ai eu -p ® .S ·§ 3 -g J2 jg .¾ “8, 3 s £ 2 2 & ^ rH φ (D m ε ro roro 3 ,γ ,¾ α> a> e > en -p *3 -p ^ ·? a . a Li w · · m 5 rCro-roP .5 f f g g £ ^ TO ^ i , d *ro *3 en en ·* ro G cn ·η ro o o tn tn ·η ·η (3 α> g ·η 3 cn Φ O -p e e o O 05
e 2 > ro tn ro S S S -P -P G
S ^ 5 t! S m Ή cp en cn tn en en o) ati 3 -ro G tn tn -h g ro o ro ro d ,¾ G ro ό ·η o 3 -p ro ro ro ro ro ro ao -p ä > g ro :R a f -P F £ •ro G ati G ·η tn ft -p ö s .¾ g g g .3 X -ro g-h ro >. CO G .·§ JS 5 > > > > X G en > > -P ·Η ·Η ro rTO tl ·Η ·Η ·Η ·Η ·Η ti O 3 ro C :ro ro > tn to Ή (0 to tn to to tti -p ro ft :o tl e (!) a 3 > en tn tn to tn g * ΡΛ§ροΡ$£.£α;<μωα>α) •ro ro ti-ngeti^oS £ £00880 en <u -ro ro :ro *ro o o £ .3 % £ £ £ e £ w « >1> j m « ti,2 > <#££££(£!

Claims (6)

71540 14
1. Menetelmä ammoniakin valmistamiseksi kohotetussa paineessa ja lämpötilassa, jossa menetelmässä käytetään syöttövirtauksen syöttöaukolla ja tuotevirtauksen poistoaukolla varustetun reaktori-vaipan sekä vaipan ympäröimän, katalyyttikerroksilla varustetun ka-talyyttiosan käsittävää reaktoria, ja jossa menetelmässä syötetään synteesikaasun prosessivirtaus peräkkäin ensimmäisen katalyyttiker-roksen läpi, keskeisesti sijoitetun lämmönvaihtimen läpi ja toisen katalyyttikerroksen läpi, jolloin käytetään synteesikaasun syöttövir-tausta reaktorin vaipan jäähdyttämiseksi ja synteesikaasun syöttövir-tausta prosessivirtauksen jäähdyttämiseksi, tunnettu siitä, että prosessivirtaus aikaansaadaan yhdistämällä yhdistämiskohdassa (45) synteesikaasun erilliset syöttövirtaukset, jotka sitä ennen yhteensä ovat suorittaneet seuraavat tehtävät: a) vaipan (11) jäähdyttäminen siten, että vaippavirtaus kulkee tuloaukosta (12) yhdistämiskohtaan (45) rengasmaisen tilan (55) kautta, vaippaa (11) pitkin, b) ensimmäisestä katalyyttikerroksesta (21) tulevan prosessivirtauksen jäähdyttäminen ennen sen saapumista toiseen katalyytti-kerrokseen (22) siten, että lämmönvaihtovirtaus kulkee tuloaukosta (13 tai 12) yhdistämiskohtaan (45) sisäisen lämmönvaihtimen (41) kautta, ja c) yhdistetyn prosessivirtauksen lämpötilan säätäminen siten, että kylmempi kiertovirtaus johdetaan tuloaukosta (14) yhdistämiskohtaan (45), ja että tällä tavalla yhdistetty prosessivirtaus johdetaan peräkkäin radiaalisesti sisäänpäin ensimmäisen katalyytti-kerroksen (21) läpi, sisäisen lämmönvaihtimen (41) läpi, jolloin prosessivirtaus jäähtyy lämmönvaihdinvirtauksen kanssa tapahtuvan epäsuoran lämmönvaihdon ansiosta, ja radiaalisesti sisäänpäin tai ulospäin toisen katalyyttikerroksen (22) läpi.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että vaippavirtaus kuljettuaan rengasmaisen tilan (55) läpi, ja ennen kuin se saapuu yhdistämispisteeseen (45) täyttää tehtävänsä lämmönvaihdinvirtauksena kulkemalla sisäisen lämmönvaihtimen (41) kautta. 15 71 540
3. Patenttivaatimuksen 1 mukaisessa menetelmässä käytettävä reaktori ammoniakin synteesiä varten kohotetussa paineessa ja lämpötilassa, joka käsittää syöttövirtauksen tuloaukolla ja tuotevirtauk-sen poistoaukolla varustetun vaipan, sekä vaipan ympäröimän katalyyt-tiosan rengasmaisine katalyyttikerroksineen, jotka sijaitsevat samalla suoralla yhteisen akselin ympärillä, jolloin katalyyttikerrosten läpi virtaa synteesikaasua oleva prosessivirtaus, sisäisen lämmönvaihtimen prosessivirtauksen jäähdyttämistä varten katalyyttikerrosten välissä, mikä tapahtuu epäsuoran lämmönvaihdon avulla syöttövirtauksen kanssa, sekä ohjauslevyt ja lieriömäiset levyt, joilla aikaansaadaan vaipan rajoittama rengasmainen välitila katalyyttikerrosten ympärille, siten että muodostuu lisäkanavia synteesikaasuvirtauk-sia varten, tunnettu siitä, että reaktorissa on 2 katalyyt-tikerrosta (21 ja 22), joissa kummassakin on katalyyttiä samankes-keisten rei'ällisten seinämien (23, 24, 27 ja 28) ja näiden päihin liitettyjen levyjen (25, 26 ja 29) rajoittamissa rengasmuotoisissa tiloissa, kanavia 2 syöttövirtausta varten, käsittäen yhden kanavan, joka on tarkoitettu tuloaukosta (12) tulevaa vaippavirtausta varten, joka kulkee vaipan (11) ja tämän kanssa samankeskeisen lieriömäisen levyn (31) rajoittaman rengasmaisen tilan (55) kautta yhdistämiskoh-taan (45) , mahdollisesti toisen katalyyttikerroksen keskelle sijoitetun sisäisen lämmönvaihtimen (41) kautta, ja toisen kanavan, joka on tarkoitettu tuloaukosta (14) tulevaa syöttövirtausta varten, johtaen sitä kiertovirtauksena yhdistämiskohtaan (45), mahdollisesti kolmas kanava kolmatta syöttövirtausta varten, joka kulkee lämmönvaihtovir-tauksena tuloaukosta (13) sisäisen lämmönvaihtimen (41) kautta yhdistämiskohtaan (45), ja kanavia synteesikaasun prosessivirtausta varten, joka muodostuu, kun syöttövirtaukset yhtyvät yhdistämiskohdassa (45), ja joka kulkee mainitusta yhdistämiskohdasta (45) radiaalisesti sisäänpäin ensimmäisen katalyyttikerroksen (21) läpi, sitten sisäisen lämmönvaihtimen (41) läpi, jossa se jäähtyy välillisesti tuloaukosta (12 tai 13) tulevan syöttövirtauksen johdosta, ja radiaalisesti sisäänpäin tai ulospäin toisen katalyyttikerroksen (22) läpi, jolloin muodostuu tuotevirtaus, joka kulkee poistoaukkoon (15).
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että reaktorissa on 2 kanavaa tuloaukkoja (12 ja 14) varten, joista toinen kanava on tarkoitettu tuloaukosta (12) tulevaa syöttö-virtausta varten, joka kulkee rengasmaisen tilan (55) kautta, ja sen 16 71540 jälkeen sisäisen lämmönvaihtimen (41) kautta, ja edelleen yhdistä-miskohtaan (45), ja joista kanavista toinen on tarkoitettu tuloau-kosta (14) tulevaa syöttövirtausta varten, johtaen virtausta kierto-virtauksena yhdistämiskohtaan (45).
5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen reaktori, tunnet-t u siitä, että reaktorissa on 3 kanavaa tuloaukoista (12, 13 ja 14. tulevia syöttövirtauksia varten, joista yksi on tarkoitettu tu-loaukosta (12) tulevaa syöttövirtausta varten, joka kulkee vaippa-virtauksena rengasmaisen tilan (55) kautta yhdistämiskohtaan (45), joista toinen on tarkoitettu tuloaukosta (13) tulevaa syöttövirtausta varten, joka kulkee lämmönvaihtovirtauksena sisäisen lämmönvaihtimen (41) kautta yhdistämiskohtaan (45), ja joista kolmas on tarkoitettu tuloaukosta (14) tulevaa syöttövirtausta varten, joka kulkee kiertovirtauksena yhdistämiskohtaan (45).
6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen reaktori, tunnet-t u siitä, että siinä on toinen lämmönvaihdin (61) lämmön vaihtamiseksi epäsuorasti toisen katalyyttikerroksen (22) jälkeisen tuote-virtauksen ja vaippavirtauksen välillä. Il 17 71540
FI770763A 1976-03-10 1977-03-09 Foerfarande foer framstaellning av ammoniak vid hoejt tryck och hoejd temperatur samt apparat foer genomfoerande av foerfarandet. FI71540C (fi)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB9452/76A GB1574723A (en) 1976-03-10 1976-03-10 Apparatus for the synthesis of ammonia
GB945276 1976-03-10

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI770763A FI770763A (fi) 1977-09-11
FI71540B true FI71540B (fi) 1986-10-10
FI71540C FI71540C (fi) 1987-01-19

Family

ID=9872228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI770763A FI71540C (fi) 1976-03-10 1977-03-09 Foerfarande foer framstaellning av ammoniak vid hoejt tryck och hoejd temperatur samt apparat foer genomfoerande av foerfarandet.

Country Status (31)

Country Link
US (1) US4181701A (fi)
JP (1) JPS52109499A (fi)
AR (1) AR216910A1 (fi)
AU (1) AU516412B2 (fi)
BE (1) BE852282A (fi)
BG (1) BG50038A3 (fi)
BR (1) BR7701426A (fi)
CA (1) CA1112847A (fi)
CS (1) CS223862B2 (fi)
DD (1) DD128657A5 (fi)
DE (1) DE2710247C2 (fi)
DK (1) DK156823C (fi)
ES (2) ES456681A1 (fi)
FI (1) FI71540C (fi)
FR (1) FR2343699B1 (fi)
GB (1) GB1574723A (fi)
GR (1) GR62461B (fi)
HU (1) HU178560B (fi)
IE (1) IE44718B1 (fi)
IN (1) IN145260B (fi)
MX (2) MX154447A (fi)
NL (1) NL174134C (fi)
NO (1) NO153049C (fi)
PL (1) PL111651B1 (fi)
PT (1) PT66287B (fi)
RO (1) RO72141A (fi)
SE (1) SE437656C (fi)
SU (1) SU1037831A3 (fi)
TR (1) TR19821A (fi)
UA (1) UA8348A1 (fi)
YU (1) YU61477A (fi)

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4346060A (en) * 1978-07-17 1982-08-24 Pullman Incorporated Radial ammonia converters
IT1141102B (it) * 1980-11-28 1986-10-01 Ammonia Casale Sa Reattore assiale-radiale per sintesi eterogenee
CH646618A5 (it) * 1981-03-26 1984-12-14 Ammonia Casale Sa Reattore per sintesi eterogenee catalitiche.
US4452760A (en) * 1982-01-18 1984-06-05 The M. W. Kellogg Company Horizontal ammonia converter
US4789527A (en) * 1983-03-07 1988-12-06 Exxon Research & Engineering Co. Catalytic gas synthesis apparatus
US4518574A (en) * 1983-03-07 1985-05-21 Exxon Research & Engineering Co. Catalytic gas synthesis process
US4637918A (en) * 1983-03-07 1987-01-20 Exxon Research & Engineering Co. Catalytic gas synthesis apparatus
DE3343114C2 (de) * 1983-11-29 1985-11-07 Uhde Gmbh, 4600 Dortmund Vorrichtung zur Durchführung exothermer, katalytischer Gasreaktionen für die Ammoniak- oder Methanol-Synthese
DE3413421A1 (de) * 1984-04-10 1985-10-24 Uhde Gmbh, 4600 Dortmund Vorrichtung zur erzielung einer gleichmaessigen gasverteilung in radial durchstroemter katalysatorschicht
JPS619323A (ja) * 1984-06-25 1986-01-16 Nippon Denso Co Ltd 車両用換気装置
TR23236A (tr) * 1984-08-23 1989-07-21 Exxon Research Engineering Co Gelistirilmis katalitik gaz sentezi yoentemi ve cihazi
US4568532A (en) * 1984-10-16 1986-02-04 The M. W. Kellogg Company Supplemental ammonia synthesis
IN165276B (fi) * 1984-10-16 1989-09-09 Kellogg M W Co
JPS61179014U (fi) * 1985-04-30 1986-11-08
IN165082B (fi) * 1985-05-15 1989-08-12 Ammonia Casale Sa
IN170330B (fi) * 1986-10-22 1992-03-14 Ammonia Casale Sa
US4744966A (en) * 1986-11-20 1988-05-17 Santa Fe Braun Inc. Process for synthesizing ammonia
US4867959A (en) * 1986-11-20 1989-09-19 Santa Fe Braun, Inc. Process for synthesizing ammonia
DE3643726A1 (de) * 1986-12-20 1988-06-30 Uhde Gmbh Vorrichtung als nh(pfeil abwaerts)3(pfeil abwaerts)-reaktor
DE3643856A1 (de) * 1986-12-22 1988-06-30 Uhde Gmbh Vorrichtung zum regeln insbesondere eines ammoniakkonverters
DE3643858A1 (de) * 1986-12-22 1988-06-30 Uhde Gmbh Verfahren und vorrichtung zur temperaturregelung von katalysatorbetten in ammoniaksyntheseanlagen
DE8717724U1 (de) * 1987-03-18 1989-10-05 Uhde Gmbh, 4600 Dortmund Zweistufiger Ammoniakkonverter mit wenigstens einem Katalysatorbett mit in dessen Inneren angeordneten Wärmetauscher
DE3710004A1 (de) * 1987-03-26 1988-10-06 Uhde Gmbh Vorrichtung zur katalytischen behandlung von stickstoff und wasserstoff
EP0297474B1 (en) * 1987-07-03 1992-04-01 Ammonia Casale S.A. Improved process for heterogeneous synthesis and related reactors
EP0374564B1 (en) * 1988-12-21 1993-04-14 Ammonia Casale S.A. Improvements to reactors for heterogeneous synthesis
US5916529A (en) * 1989-07-19 1999-06-29 Chevron U.S.A. Inc Multistage moving-bed hydroprocessing reactor with separate catalyst addition and withdrawal systems for each stage, and method for hydroprocessing a hydrocarbon feed stream
EP0807602A1 (en) * 1996-05-13 1997-11-19 Haldor Topsoe A/S Process for the preparation of ammonia
DK173023B1 (da) * 1997-04-21 1999-11-15 Topsoe Haldor As Fremgangsmåde og reaktor til fremstilling af ammoniak
DK173917B1 (da) 1998-07-02 2002-02-18 Topsoe Haldor As Fremgangsmåde til fremstilling af ammoniak
DE60106306T2 (de) 2000-02-10 2006-02-23 Haldor Topsoe A/S Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Ammoniak
DE10055818A1 (de) * 2000-11-10 2002-05-23 Ammonia Casale Sa Verfahren zum Herstellen von Ammoniak aus einem Stickstoff-Wasserstoff-Gemisch aus Erdgas
TW590792B (en) * 2002-03-26 2004-06-11 Showa Denko Kk Reaction device with a heat-exchanger
JP4480949B2 (ja) * 2002-03-26 2010-06-16 昭和電工株式会社 反応装置及び反応方法
US7081230B2 (en) * 2002-11-15 2006-07-25 Kellogg Brown & Root Llc Split-flow, vertical ammonia converter
DE102008037215A1 (de) 2008-08-11 2010-02-18 Uhde Gmbh Reaktor zur Durchführung katalytischer Reaktionen in der Gasphase
DE102008037216A1 (de) 2008-08-11 2010-02-18 Uhde Gmbh Vertikaler zylindrischer Reaktor mit dünnem Katalysatorbett
WO2010017946A1 (de) * 2008-08-11 2010-02-18 Uhde Gmbh Vertikaler zylindrischer reaktor mit dünnem katalysatorbett
EP2354092A1 (en) 2010-01-29 2011-08-10 Ammonia Casale S.A. A method for modernizing the synthesis loop of an ammonia plant
EP2374757A1 (en) 2010-04-09 2011-10-12 Ammonia Casale S.A. Method for modifying a hot wall ammonia reactor with vessel having a partial opening
GB201308428D0 (en) * 2013-05-10 2013-06-19 Johnson Matthey Plc Reactor
CN103846061A (zh) * 2013-10-22 2014-06-11 洛阳智达石化工程有限公司 一种新型多床层径向固定床反应器
KR101705676B1 (ko) 2014-04-03 2017-02-10 (주)그린사이언스 가스 합성 장치 및 방법
CN108261989A (zh) * 2018-02-11 2018-07-10 诸暨市基麦罗进出口有限公司 一种新型加工成型技术设备
WO2023163798A1 (en) * 2022-02-23 2023-08-31 SANsyco Consulting, LLC Ammonia synthesis converter and method for small production units

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE971320C (de) * 1950-11-02 1959-01-08 Basf Ag Ofen zur katalytischen Herstellung von Ammoniak
AT215436B (de) * 1959-06-24 1961-06-12 Chemie Linz Ag Verfahren zur Gasführung in katalytischen Hochdrucksyntheseanlagen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
AT225722B (de) * 1960-04-15 1963-02-11 Chemie Linz Ag Verfahren zur Gasführung in katalytischen Hochdrucksyntheseanlagen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
AT254910B (de) * 1964-12-31 1967-06-12 Chemie Linz Ag Verfahren zur Gasführung in katalytischen Hochdrucksyntheseanlagen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DK106275C (da) * 1963-09-28 1967-01-16 Topsoe Haldor F A Reaktor til udførelse af gasfasereaktioner ved heterogen katalyse.
US3492099A (en) * 1964-10-12 1970-01-27 Lummus Co Parallel gas flow reactor
NL257966A (fi) * 1965-01-29
GB1140071A (en) * 1965-03-24 1969-01-15 Ici Ltd Catalytic reactors
US3516800A (en) * 1965-08-25 1970-06-23 Hisao Yamamoto Synthesis reaction apparatus equipped with means for temperature control of catalyst bed
US3556738A (en) * 1966-09-12 1971-01-19 Robert Schober Exothermic catalytic gas reactor
DE1667323C3 (de) * 1967-11-21 1974-11-21 Friedrich Uhde Gmbh, 4600 Dortmund Vorrichtung zur Durchführung exothermer katalytischer Gasreaktionen für die Ammoniak- und Methanol-Synthese
DE1667161C3 (de) * 1968-02-08 1973-10-31 Lentia Gmbh, Chem. U. Pharm. Erzeugnisse - Industriebedarf, 8000 Muenchen Verfahren und Vorrichtung zur Gasführung in katalytischen Hochdruck syntheseanlagen
BE730568A (fi) * 1968-03-28 1969-09-29
AT289036B (de) * 1968-04-13 1971-03-25 Uhde Gmbh Friedrich Verfahren zur Reaktionswärmegewinnung bei der katalytischen Hochdruck-Synthese, insbesondere der Ammoniak- und Methanol-Synthese
DE1927850A1 (de) * 1968-06-03 1969-12-04 Kralovopolska Strojirna Vorrichtung zur Durchfuehrung von exothermen katalytischen Gasreaktionen
GB1307845A (en) * 1969-05-28 1973-02-21 Ici Ltd Reactor
BE754531A (fr) * 1969-08-07 1971-02-08 Chemie Linz Ag Procede et dispositif pour le guidage du gaz dans les reacteursde synthese catalytique a haute pression
JPS5436595B2 (fi) * 1971-05-24 1979-11-09
AT306745B (de) * 1971-05-24 1973-04-25 Chemie Linz Ag Vorrichtung zur Durchführung von Hochdrucksynthesen, beispielsweise der Ammoniaksynthese
RO55486A2 (fi) * 1971-06-22 1973-08-20
US3918918A (en) * 1972-03-15 1975-11-11 Lummus Co Catalytic reactor
US3998932A (en) * 1972-05-15 1974-12-21 Montedison Fibre S.P.A. Process for the catalytic synthesis of ammonia
US3941869A (en) * 1972-05-23 1976-03-02 Warren Fuchs Process for exothermic reactions
TR18747A (tr) * 1975-07-15 1977-08-02 Snam Progetti Yueksek termik duezeyli buhar ueretimiyle amonyagin sentezine mahsus radyal akisli reaktoer

Also Published As

Publication number Publication date
FI770763A (fi) 1977-09-11
NO770833L (no) 1977-09-13
HU178560B (en) 1982-05-28
MX171820B (es) 1993-11-18
GB1574723A (en) 1980-09-10
IE44718L (en) 1977-09-10
SE437656C (sv) 1992-02-24
NL174134C (nl) 1984-05-01
IE44718B1 (en) 1982-03-10
DE2710247A1 (de) 1977-09-22
DE2710247C2 (de) 1991-07-25
YU61477A (en) 1982-05-31
DK156823B (da) 1989-10-09
BG50038A3 (en) 1992-04-15
RO72141A (ro) 1982-05-10
CS223862B2 (en) 1983-11-25
SU1037831A3 (ru) 1983-08-23
JPS52109499A (en) 1977-09-13
AU516412B2 (en) 1981-06-04
SE437656B (sv) 1985-03-11
JPS5729408B2 (fi) 1982-06-22
FI71540C (fi) 1987-01-19
UA8348A1 (uk) 1996-03-29
DK156823C (da) 1990-02-26
US4181701A (en) 1980-01-01
PT66287B (en) 1978-08-09
CA1112847A (en) 1981-11-24
NL174134B (nl) 1983-12-01
BE852282A (fr) 1977-07-01
FR2343699A1 (fr) 1977-10-07
AU2303677A (en) 1978-09-14
NO153049B (no) 1985-09-30
NL7702631A (nl) 1977-09-13
ES467223A1 (es) 1978-11-16
PL111651B1 (en) 1980-09-30
IN145260B (fi) 1978-09-16
FR2343699B1 (fr) 1990-07-13
AR216910A1 (es) 1980-02-15
SE7702667L (sv) 1977-09-11
TR19821A (tr) 1980-01-18
DD128657A5 (de) 1977-11-30
NO153049C (no) 1988-09-06
ES456681A1 (es) 1978-07-01
GR62461B (en) 1979-04-13
DK104177A (da) 1977-09-11
MX154447A (es) 1987-08-27
BR7701426A (pt) 1978-01-03
PT66287A (en) 1977-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI71540B (fi) Foerfarande foer framstaellning av ammoniak vid hoejt tryck oc hoejd temperatur samt apparat foer genomfoerande av foer faandet
US3796547A (en) Heat exchange apparatus for catalytic system
CN102361687B (zh) 用于非催化或均相催化反应的管束反应器
US4963338A (en) Process for heterogeneous synthesis and related reactors
EP2610001A1 (en) Adiabatic multi-bed catalytic converter with inter-bed cooling and a related process
KR100450234B1 (ko) 개선된 열교환 시스템을 갖는 촉매 산화 반응기
CN1514801A (zh) 紧凑型蒸汽重整炉
CN104955558B (zh) 利用内床冷却的隔热的多床催化转换器
US11806707B2 (en) Method, tube bundle reactor and reactor system for carrying out catalytic gas phase reactions
KR100588437B1 (ko) 접촉관 다발을 포함하는 반응기
US3516800A (en) Synthesis reaction apparatus equipped with means for temperature control of catalyst bed
IE43795B1 (en) Reactor
JP2002522214A5 (fi)
EP0550525B1 (en) High conversion ammonia synthesis
RU2150995C1 (ru) Способ и реактор для гетерогенного экзотермического синтеза формальдегида
US10618817B2 (en) NH3 synthesis configuration for large-scale installations
JPH10310423A (ja) アンモニアを製造する方法および装置
JPS59169529A (ja) 接触ガス合成法および装置
US2051774A (en) Conversion process and apparatus for catalytic chemical reactions
CA1287481C (en) Device conceived as nh _reactor
RU2156160C2 (ru) Способ и реактор для гетерогенного экзотермического синтеза формальдегида
JPS6010522B2 (ja) αオレフインの高圧重合用の管型反応器
US20230219049A1 (en) Multi-bed catalytic reactor
US3492099A (en) Parallel gas flow reactor
JPH09165202A (ja) 水蒸気改質器

Legal Events

Date Code Title Description
MA Patent expired
MA Patent expired

Owner name: HALDOR TOPSOE A/S