JPS59102816A - アンモニア転化器 - Google Patents

アンモニア転化器

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JPS59102816A
JPS59102816A JP58221348A JP22134883A JPS59102816A JP S59102816 A JPS59102816 A JP S59102816A JP 58221348 A JP58221348 A JP 58221348A JP 22134883 A JP22134883 A JP 22134883A JP S59102816 A JPS59102816 A JP S59102816A
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conduit
converter
heat exchanger
channel
synthesis
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JP58221348A
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バ−ナ−ド・ジヨン・グロツツ・ジユニア
フイスケ・オ−テイス・パ−ンコフ
ジヨ−ジ・ロバ−ト・プレスコツト
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SHII EFU BURAUN ANDO CO
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SHII EFU BURAUN ANDO CO
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般にアンモニアの合成に関し、さらに詳細に
はとの種の合成を有利に行ないうる装置に関するもので
ある。
天然ガスからのアンモニアの合成は、天然ガスと水蒸気
と空気とが合成工程で完結する一連の周知の化学反応に
おいて化合する方法によシ行なわれる。この合成反応は
、反応速度がより高温度で促進されるため、高圧力かつ
中温度乃至高温度で行なって充分な転化率を得る。しか
しながら、この平衡反応は高圧力および低温度によシ促
進され、約900〜950°F程度の温度で著しく阻害
される。合成反応は発熱性であるため、このことは反応
を開始させるための約650〜700Fという最小温度
に対する要件と同様に重要であシ、慎重かつ正確な温度
制御を必要とする。
さらに、合成反応は高圧力で生起するため、合成装置は
たとえば1平方インチaD2oooポンドもしくはそれ
以上という圧力においても長期間の使用に耐えるような
方法および材料で作成せねばならない。この要件を満足
させるため、従来、触媒床を含有する容器の部分に隣接
して肉厚の底部鍛造部を備えた合成転化器が使用されて
いた。この鍛造部は、クロムとモリブデンとの合金から
なる材料で作成された。しかしながら、この鍛造部は高
温度にさらされた9操作停止により鍛造部が受ける多く
のサイクルによって、水素誘発された亀裂を生じること
が判明した。
さらに、鍛造部は触媒床に隣接位置するため、発熱合成
反応はクロム合金を950− tooO°F程度の温度
に露呈する。このような温度はアンモニアとクロム−モ
リブデン合金との間の反応を急速に進行させて、鍛造部
の内表面に沿って望ましくない窒化クロム層を形成する
ことが判明した。
鍛造部は高温度にさらされるため、これを5チクロム−
’&%モリブデンの合金で作成するのが慣例であった。
しかしながら、5%クロム合金は西ドイツにおける圧力
容器部品に関する使用基準において許容されず、したが
って合成転化器は西ドイツにおいて使用することができ
なかった。
同じく使用されている合成転化装置の変型は肉厚の底部
鍛造部と底部触媒温めとを除去し、これを出口エル?−
で置換して肉厚を著しく減少させることができた。〜何
故なら、一体的補強部(inte−gral rein
forcement)または側部出口ノズルを備えるこ
とは不必要であったからである。しかしlがら、この種
の装置は上記の5− Cr−≠−MO合金を含有する材
料で作成された出口部分を使用し、この出口部分がさら
される温度に耐えるようにしだ。したがって、この種の
装置は上記の窒化物および基準に関し同様な制約を受け
る。さらに、との種の装置は、望ましくない温度かつ高
圧力で操作する配管を必要とする。
上記に鑑み、本発明の主たる目的は、上記の欠点を解決
するアンモニア合成用の装置を提供することである。し
たがって、本発明は合成供給ガスをアンモニア合成転化
器へ流入させるチャネルによって熱交換器へ接続するよ
うにした合成転化器である。比較的短かい導管をこのチ
ャネルに貫通させ、その一端部を熱交換器へ接続する。
この配置において、導管およびチャネルの長さは合成転
化器への供給ガス流の温度が約775’Fを越えないよ
うな長さである。その結果、チャネルは5− Cr−1
12−Mo合金よシもクロム含景の低い材料で作成する
ことかでき、このことは国際的な基準に合致する。さら
に、合成転化器への供給ガスは低温度であるため、上記
の、窒化問題が除去される。
(以下余白) 本発明の他の目的は、装置の圧力部品が高温度に露呈さ
れないようなアンモニア合成装置を提供することでア)
、さ、らに他の目的は世界中で許容し得る作成材料で加
工される装置を提供することである。
さらに本発明の他の目的は、配管の長さが著しく減少し
、したがって金属表面が高温度にさらされるこの種の装
置に固有である熱膨張の問題を減少させ、かつさらに配
管のコストを減少させる合成装置を提供することである
本発明のその他の目的社、特徴および利点は以下の説明
から当業者には明らかとなるであろう。
図面に示すように、合成装置1は外殻2とこの外殻内に
位置しかつ外殻から僅か離間した触媒ホルダー3を備え
て、それらの間に環状通路4を形成する。チャネル6を
触媒ホルダーの底部5に隣接してその下端部に設け、か
つ比較的短かい導管7をチャネル6内に貫通させる。導
管7をガス収集管9を介して触媒ホルダーの下端部へ接
続すると共に、たとえば充填継手もしくはベローズのよ
うな膨張手段によシ熱交換器のチューブ側10に接続す
る。チャネル6は比較的肉薄であシ、たとえば国際的に
許容された作成材料である2 −1/4−Cr−l−M
oまたは3−Cr−l−Moのような合金で作成するこ
とができる。
下記するように導管7は高温度に露呈されるため、高温
度妾耐性の材料、たとえばニッケルークロム合金(たと
えばインターナショナル・ニッケルーカンパニー社から
「インコロイ」および「インコネル」(登録商標〕とし
て市販されている)またはステンレス鋼で作成される。
さらに、導管7と内部環状通路4との間の圧力差は僅か
5%であるため、導管は比較的肉薄、たとえば172イ
ンチとすることができ、その結実装置の重量が減少する
と共にコストも著しく低下する。
操作に際し、入来するアンモニア合成供給がスは約52
5〜550’Fの温度にて熱交換器80入口15へ流入
し、合成転化器からの熱流出物と熱交換しながら交換器
の外殻側を流過する。熱流出物は転化器の触媒ホルダー
から約950−1000下の温度にて導管7を通シ、熱
交換器のチューブ側へ流入する。供給ガスが合成転化器
へ流入すると、約700〜750′Fの温度まで加温さ
れる。
導管7は比較的短かい長さであるため、熱流出物の若干
の冷却が本質的に生ずるが、これは熱交換器として作用
させることを目的とせず、寧ろ熱流出物を転化器の下端
部がら熱交換へ移送する手段として作用させることを特
記すべきである。他の配置tにおいて、導管7において
熱流出物の温度を若干低下させることが望ましければ、
熱交換器8は入来するアンモニア合成供給ガスの1部を
入口15から膨張手段1oに近接配置された熱交換器内
の入口(図示せず)まで指向させるバイパスを備えて、
チャネル6内の導管7の周囲を通″過するガスが若干冷
却されるようにすることもできる。
流出物は、熱交換器を流過した後、出口16から約75
0’Fの温度で流出し、典型的な合成法においては反応
器を1回通過しただけでは一般に転化が得られないので
第2の合成転化器へ通すことができ、この第2の合成転
化器も上記に説明した導管およびチャネルの構造を使用
して第2の熱交換器に対し近接連結関係にすることがで
きる。
導管7は転化器と熱交換器とを現場で作成しうるのに充
分な長さとせねばならず、すなわち爆接およびその他の
必要な作業を行なうための充分な空間を与える長さとせ
ねばならない。しかしながら、同じ理由で導管はできる
だけ短かくして、コストを低減させると共に熱膨張量を
制限するようにし、この熱膨張は導管が熱交換器に接続
された、たとえば充填継手もしくはベローズ(図面にお
いて参照記号10で示す)のような膨張手段によって吸
収せねばならず、前記熱膨張はそれぞれ導管7およびチ
ャネル6のニッケルークロム合金とクロム合金との間の
膨張係数の差によって生ずる。
管束11を外殻内に固定しく図示せず)、横方向の膨張
である片寄シを阻止し、これにより垂直方向のみの膨張
を吸収すればよい装置を上記のように作成することがで
きる。導管の長さはそれに応じて決定され、一般に約1
〜6フイートの長さであシ、約3フイートの長さが好適
である。
熱交換器8は水平配置されているので、修繕のための管
束の取外しは著しく容易であシ、垂直配置された交換器
を使用する場合よりも合成転化器と交換器とをよシ安価
に作成することができる。
さらに、水平配置された交換器8を合成転化器に対向す
る端部に支持するため、参照記号20で示したばね負荷
された揺動アームを設けて、固定端部からの熱膨張によ
る交換器の長手方向移動を可能にする。ばねは、ノズル
の下カスラストに抵抗するように作用し、揺動アームは
交換器の上記長手方向移動を可能にする。
上記から明らかなように、圧力部品が高温度にさらされ
ず、ずっと低い温度の供給ガスのみが熱交換器および合
成転化器の高圧チャネルと接触し、それにより望ましく
ない窒化問題を解消すると共に水素攻撃の重太な問題を
著しく減少するアンモニア合成装置が提供される。さら
に、本発明により提供される装置はチャネルを介して熱
交換器に近接連結された合成転化器を備え、従来の装置
において典型的に使用された長い配管、たとえば転化器
から15フイ一ト離間した熱交換器が排除され、さらに
この装置は全ての使用基準に合致する材料で作成するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
図面は熱交換器に近接連結された本発明の合成装置の拡
大部分断面図である。 1・・・合成装置、2・・・外殻、3−・・触媒ホルダ
、4・・・通路、5・・・底部、6・・・チャネル、7
・・・導管、8・・・熱交換器。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一端部にチャネルを備え、そこを通して合成供給
    ガスをアンモニア合成転化器へ流入させると共に、前記
    チャネルを介し水平配置された熱交換器へ近接連結する
    よう処したアンモニア合成転化器と、前記チャネルを貫
    通しかつ熱交換器のチューブ側に接続してアンモニア合
    成からの流出物を熱交換器へ移送するための導管とから
    なるアンモニア合成用の装置。
  2. (2)導管が約1〜約6フイートの長さである特許請求
    の範囲第1項記載の装置。
  3. (3)導管が約3フイートの長さである特許請求の範囲
    第2項記載の装置。
  4. (4)チャネルを2−3’i−Cr −1−Moおよび
    3−Crl−Moよりなる群から選択される材料で作成
    してなる特許請求の範囲第1項記載の装置。
  5. (5)導管をニンクル合金で作成してなる特許請求の範
    囲第1項記載の装置。
  6. (6)転化器が、チャネルに隣接する下端部に触媒ホル
    ダーを備え、導管が前記触媒ホルダーに接続している特
    許請求の範囲第1項記載の装置。
  7. (7)アンモニア合成転化器と、その一端部に設けたチ
    ャネルとを備え、このチャネルを通して合成供給ガスを
    前記転化器へ流入させると共に、前記転化器を前記チャ
    ネルを介し水平配置された外殻に近接連結させ、さらに
    チューブ熱交換器を備え、前記転化器は前記チャネルを
    貫通しかつ前記熱交換器のチューブ側に接続された導管
    を備え、アンモニア合成供給ガスを前記熱交換器および
    前記導管の周囲の前記チャネルを通して前記合成転化器
    中へ流入させると共に、合成流出物を前記導管を介して
    前記熱交換器のチューブ側へ移送するよう構成したアン
    モニア合成用の装置。
  8. (8)導管が約1〜約6フイートの長さである特許請求
    の範囲第7項記載の装置。
  9. (9)導管が約3フイートの長さである特許請求の範囲
    第8項記載の装置。 01  チャネルを2−’A−Cr −1−Moおよび
    3−〇r−1−Moよシなる群から選択される材料で作
    成してなる特許請求の範囲第7項記載の装置。 0])導管をニッケル合金またはステンレス鋼で作成し
    てなる特許請求の範囲第7項記載の装置。 に)転化器が触媒ホルダーを備え、導管が触媒ホルダー
    の下端部に接続している特許請求の範囲第7項記載の装
    置。 03  導管を膨張手段を介して熱交換器へ接続してな
    る特許請求の範囲第7項記載の装置。 α→ アンモニア合成転化器と、その一端部に設けて合
    成供給ガスを前記転化器へ流入させるだめのチャネルと
    、前記転化器内に設置されてその下端部を前記チャネル
    に隣接させた触媒ホルダーと、前記チャネルを貫通しか
    つ前記触媒ホルダーに接続されて水平配置された熱交換
    器のチューブ側に接続してアンモニア合成からの流出物
    を熱交換器へ移送するだめの導管とからなり、前記導管
    は約1〜約6フイートの長さであシ、かつ前記チャネル
    を2−3A−Cr −1−Moおよび3− Cr −1
    −Moよシなる群から選択される材料で作成してなるア
    ンモニア合成用の装置。
JP58221348A 1982-11-26 1983-11-24 アンモニア転化器 Pending JPS59102816A (ja)

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US444749 1982-11-26
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EP (1) EP0113524B1 (ja)
JP (1) JPS59102816A (ja)
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AU (1) AU568612B2 (ja)
DE (1) DE3380020D1 (ja)
GB (1) GB2132501B (ja)
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