JPS63248431A - アンモニア変換器等の制御装置 - Google Patents

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】 この発明は、プロセスガスの入口と、プロセスガスの出
口と、少なくとも一個の熱交換器と、少なくとも一個の
触媒ベッドと、他のガス導入口と、中心配管と、前記熱
交換器又はそれぞれ触媒ベッドに往くプロセスガス供給
ラインとを有し、中心配管に対して動的に平衡する位置
に１かれた熱交換器を有し、第一触媒ベッドが同じ様に
熱交換器の回りの動的平衡位置に設置しであるアンモニ
ア変換器の制御装置に関する。

周知のように、アンモニア又はメタノール合成に対する
発熱触媒反応を行う装置は、例えば冷却供給ガスを制御
のため別なガス供給路を介して加圧容器に供給し、第一
触媒べ・ｌドに配設しである熱交換器のチャンネルのプ
ロセスガスの流れに合流させるように設計してあり、公
知の実施例の場合の様に、加圧容器に向かい合わせにし
て　熱交換器の各々は同心状に配設しである　熱交換器
付の二つの触媒ベッドを有する。この装置は、本出願人
の西独特許第３３４３１１４号公報に基づく。

西独特許第２７１０２４７号公報によると、プロセスガ
スの流れは、二つの部分流から成り、その内の少なくと
も一方が所望のプロセス条件を達成するため、温度及び
／又は量に関して調整できる公知のプロセスがある。ど
の場合でも、ガス流の組合せが第一触媒ベッドに入る前
に行われる。

公知の制御設備では、第一触媒ベッドと熱交換器を既に
通過したガスの流れに反応ガスを混合するように、制御
ガスを　バイパス制御装置によって　この装置に配設し
た第一触媒ベッドと熱交換器を完全に迂回させることが
出来ない。

この発明の課題は、制御ガス、栄、冷ガス又はプロセス
ガスの一部を反応槽の何らかの場所の異なった温度及び
／又は各種条件下のガスの流れの中に供給できる解決策
を提供することにある。採用される解決策は、混合又は
バイパス配管を完全に遮断するか、部分的に開放するか
、又は完全に開放することを可能にする様な方法で設計
されることにある。

上記のタイプの装置を用い、この発明によってこの目的
のため以下のこが達成される。即ち、温度制御のために
、制御ガスの供給管である中心配管が熱交換器の全長に
わったで延び、底端部で調整できる出口に接続され、プ
ロセスガスが触媒ベッドを通り抜ける前に、このプロセ
スガスに制御ガスを少なくとも部分的に混合及び／又は
プロセスガスは触媒ベッド及び熱交換器を通り抜けた後
、このプロセスガスに制御ガスを混合させる。

この解決策により、調整できる中心配管が、例えば、プ
ロセスガスが既に第一触媒ベッドを通り過ぎ、熱交換器
によって援助された後にのみ、プロセスガスに熱交換器
を経由して直角で極端な位置に制御ガスを導入すること
を可能にしている。

即ち、制御ガスは、例えば次に続（触媒ベッドに注入す
るガス流に供給される。

この発明の具体例は、熱交換器を通り過ぎるプロセスガ
スに対するガイドパイプが、熱交換器がら距離を置いた
ｇｌｌ整可能な中心配管を取り巻（ように設計しである
。この設計の利点は、熱交換器と中央を通過するバイパ
ス管の両方を設計することが比較的簡単であることにあ
る。原則としては、特別なエルボ−又は類似の部材を結
果として省略できる。

この発明の特に有利な構成は、相互に依存する方法によ
り同期して調整できる中心配管に分布した穴も配設しで
ある。このタイプの制御は、幾つかの制御位置に対して
行え　例えば、制御パイプの出口の一つが完全に閉にさ
れ、他の出口は完全に開にされる、又はその逆　るだけ
でなく、どんな中間位置でも同期して調整できる。即ち
、制御ガスを存在するプロセスガスの流れにどんな部分
的な量でも混合されることができる。

流量制御のため、中心配管を軸方向の開口を有するピス
トンを介して端部で調整できる開口に填めることが推奨
される。前者の開口は回収ガスに対する流れチャンネル
に開口している。この発明は前記の変形に限定されない
けれども、このタイプの制御設備は、特に簡単に使用で
きる。従って、軸方向に開口を有するピストンは、押し
込みにより、中心配管の下部の横開口を部分的に開放、
又は遮断できる。同じ効果は、回転によっても適当なピ
ストンの設計で達成できる。

この発明の上記実施例は、シリンダとして設計される制
御設備の一部を配設しているが、この発明に示すように
、シリンダに連結する封止部材によって底の前端部を完
全に封止できる設計にすることが推奨される。特に複数
の触媒ベッドを有し、内部に同芯状に合わせた熱交換器
を付設して、この発明は、少なくとも一個以上の熱交換
器を通過する中心配管及び／又は調整できる出口の動作
部を配設している。これに関連して、上記のことは、も
う−変通用される。即ち、この発明の特異な利点が制御
ガスを制御する単純さにあり、制御ガスが必要なところ
で何時でも使用できるため、どんな状況でも正確に制御
できる。

この発明のより特別な具体例は、容器のシェルを冷却す
るため、冷えたプロセスガス中心流入物が、下から第三
触媒ベッドを経由して第二熱交換器のチャンネルに流入
する場合、制御部材を準備している。この制御部材にっ
て、プロセスガスが第三触媒ベッドに入る前により冷え
たシェルガスの少なくとも一部を混合することができる
。このようにして、より冷たいシェルガスは第二及び第
一熱交換器を経由して伝統的な方法で加熱されるだけで
はない。同時に、制御ガスの一部を第三触媒ベッドに対
して使用することができる。逆に、この設計で、シェル
ガスの量を上の第−及び第二触媒ベッドに供給するよう
に制御することも、勿論できる。

最後に、第二中心配管が第一中心配管を通り抜け、第二
中心配管が下に走り、次の熱交換器に往き、プロセスガ
スが第三触媒ベッドに達する前に、制御ガスをプロセス
ガスに混合させるのに使用されるなら有利である。

この点で、同芯状の配管を段付にした配置は、制御ガス
を同時に供給できるが、この種の二つの実施例に制限す
るものではない。段数をよって、この種の幾つかの中心
配管も実現できる。

この発明を図面の助けにより詳し説明する。

装置１は、主に加圧容器２から成る、第１図に示す実施
例では、二つの触媒ベッドがあり、第２〜４図に示す実
施例では、中心配管の回りに同芯状に配設した三個の触
媒ベッドを有する。上部の第一触媒ベッドを４と記す。

第二触媒ベッドを５と、また下部で最後の触媒ベッド（
第２〜４図による具体例の場合）を６と記す。

第一熱交換器７は、第一触媒ベッド４の内部に入れであ
る。一方、第二熱交換器８は、第２〜４図による実施例
で第二触媒ベッド５の内部に入れである。熱交換器７と
８を備えていて、機能的には、直列に接続されている。

熱交換器を含めた触媒は、内容器壁９によって取り囲ま
れている。この寸法は、容器の壁の内面と内容器壁９の
間にある連続的な環状空間１０を形成するように配設し
である。

第１図に示す実施例には、装置１に上部からノズル１１
を介して導入する冷却ガスが準備されていて、環状空間
１０を通過し回収ガスと一緒にノズル１２を介して底か
ら排出される。配管Ｉ４は、熱交換器７の内部に同芯状
に填めてあり、制御のため吸気ノズル１５を介してガス
が満しである。

この中心配管は、内側で第一触媒ベッド４を通り抜け、
外側で熱交換器７を通り抜けたプロセスガスに対する分
配室１６に連結している。

この発明は、第一熱交換器１４の下部に填め込み、分配
室１６からガス気密分離した別な分配室Ｉ７を用意して
いる。この中には、プロセスガスが熱交換器７の案内管
３０を通過した後、流れ込み、そこから触媒ベッド４に
通される。この領域では、中心配管１４に開口１８があ
り、この開口を通り抜けて、′制？１１１管１４を通過
する制御ガスの少なくとも一部が分配室１７に流れ込む
ことができる。溝１８の領域に軸方向の開口と底自由端
のストッププラグとを有する停止ピストン２０に填まる
制′４１！Ｊ　”Ｊ　１９を用いて、制御ガスを調整す
るこがができ、一部の流れを分配室１６と１７にパーセ
ントの精度で分配することができる。

動作モードは、以下のようになる。

例えば、制御棒１９を二重矢印で示すように、上に上げ
ると、プラグ２１が中心配管１４の底自由端を遮断する
が、溝１８は完全に開になる。すると、制御ガスは溝１
８を通り抜は完全に空間１７に流れ込む、つまり、制御
ガスはプロセスガスが触媒ベッド４を通過する前に、こ
のプロセスガスと混ざる。

制御棒１９を下に降ろすと、停止プラグ２１は、底開口
を溝１８が開になっている程度に開く。従って、溝１８
は底デッド中心位置で完全に閉になるが、中心配管１４
の底開口は分配室１６に向けて完全に開になる。こうし
て、制御ガスの全てが内側では第一触媒ベッドをまた外
側では熱交換器７を通過したプロセスガスと混合させる
バイパスとして分配室に供給される。

以下の実施例で機能的に同じ部分は、補助文字を入れた
同じ引用数字を付ける。

第２図の実施例は、同じ基本配置を有する。相違する点
は、ただプロセスガスが一部の流れとして配管ノズル１
３ａを介して上から中心に導入され、他の流れがライザ
２３を経由して下から第三触媒ベッド６ａの中心を通る
冷却シェルガスとして配管ノズルｌｌａを介して供給さ
れ、初めに第二熱交換器８を次いで混合室１６ａを通過
する点にある。ここで、再び制御ガスは第１図で示して
実施例と同じ方法で分配される。

第３図に示す実施例は、類似なものであるが、回収ガス
は、上部供給ノズル１３ｂ、上部第一シェルガス供給ノ
ズルｌｌｂ及び補助的な下部シェルガス供給ノズル２゛
４を通過する三つの流れにして供給される。この実施例
では、上部及び下部より供給されるシェルガスが結合チ
ャンネル２６の第二熱交換器８ｂ下の放射状ヘッダー２
５によって集められ、次いで、上方に導入される。この
実施例では、制御ガスの混合が同じようにして行われる
。

制御装置の改良した考えは、第４図に示すように、制御
棒１９ｃが第一熱交換器７ｃと第二熱交換器８ｃの全長
を通り、シェルガスの供給を調整し、下からこのガスが
中央供給ライン２３ｃを介して第二熱交換器８ｃのチャ
ンネル２６ｃに供給されることにある。ここでは、例え
ば中空円筒状封止部材があり、引用数字２７が付けであ
る。もし、この部材が上方に上がると、少な（とも−１
部の流れが横方向に流れ出て、次に下部第三触媒ベッド
６Ｃを満たすプロセスガスと直接混ざり合う。制御棒が
下方に移動すると、中空円筒２７は、シェルガスを上向
きに通過させるだけで、この場合には混合はできない。

最後に、第５図は幾つかの制御ガス流にして供給する可
能性のある方法を示す。この図では、ただ制御方法の原
理のみが示しである。中心管は、１４ｄとして印しであ
るが、第二熱交換器８ｄの第一チャンネル２６ｄの領域
で終わる程度にしである他の中心管２８を有する。この
実施例は、放射状の配分ライン２９にして示しである。

このラインは、第三触媒ベッド６ｄ中に導入するため、
第二熱交換器８ｄから漏れ出るガス流に制御ガスを混合
させることができる。

この発明の上記の実施例は、もちろん、基本的な考えを
損なうことなく多くの点で修正できる。

従って、各チャンネルに対する流量調整は、第５図に示
した実施例、例えば、中心管２８と１４ｄに関連したピ
ストン・シリンダ部材で設計することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、二つの触媒ベッドと制′４１１設備を有する
この発明による装置の断面図、 第２図は、三つの触媒ベッドを有する他の実施例の断面
図、 第３図は、第２図に示した配置による改良した実施例の
断面図、 第４図は、この発明の他の実施例の断面図、第５図は、
第４図に示した実施例による制御設備の改良した実施例
の断面図。 図中引用記号： １・・・装置、 ２・・・加圧容器、 ４．５．６・・・触媒ベッド、 ７．８・・・熱交換器、 １４・・・中心配管、 １８・・・出口、 １９・・・制御棒。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）プロセスガスの入口と、プロセスガスの出口と、少
   なくとも一個の熱交換器と、少なくとも一個の触媒ベッ
   ドと、別なガス供給ラインと、中心配管と、前記熱交換
   器又は前記触媒ベッドへのプロセスガス供給ラインとを
   有し、前記熱交換器は中心配管に対して動的平衡位置に
   あり、前記触媒ベッドもこの熱交換器の回りで動的平衡
   位置にあるアンモニア変換器等の制御装置において、 温度制御を行うため、制御ガスの供給管である中心管（
   １４）が、熱交換器（４；５；６）の全長を通過し、下
   端で調整可能な出口（１８）に取り付けてあり、プロセ
   スガスが触媒ベッド（４）を通過する前に、制御ガスを
   このプロセスガスに少なくとも部分的に混合させる及び
   ／又はプロセスガスが触媒ベッド（４）及び熱交換器（
   ７）を通過した後、制御ガスをプロセスガスに混合させ
   ることを特徴とする装置。 ２）熱交換器（７）を通過するプロセスガスに対する案
   内管（３０）は、調整できる中心配管（１４；２８）を
   熱交換器から一定距離で取り巻いていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３）中心配管（１４）の配分用出口は、相互に依存する
   方法で同期調整できるように考案されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の装置。 ４）排出量を制御するため、中心配管（１４）には下端
   で軸方向に開口を有するピストン（２０）を介して遮断
   できる開口が取り付けてあり、この遮断できる開口は回
   収ガスに対する流れチャンネル（１６；１７）に結合し
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１〜３項のい
   ずれか１項に記載の装置。 ５）底前面端部は、シリンダ（２０）に連動する気密部
   材（２１）によって完全に封止できるように考案されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の装置
   。 ６）熱交換器（７、８）を有する二つ以上の触媒ベッド
   （４〜６）を用いて、中心配管（２８）及び／又は調整
   できる出口のアクチュエータ（１９ｃ）が少なくとも一
   個以上の熱交換器８を通り抜けていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１〜５項のいずれか１項に記載の装置
   。 ７）容器シェル（２）を冷却するため、底端部から第三
   触媒ベッド（６）を介して第二熱交換器（８）のチャン
   ネル（２６）に中心で（２３）導入される冷却プロセス
   ガスを制御設備（２７）が有し、プロセスガスが第三触
   媒ベッド（６ｃ）に入る前に、より温度の低い冷却シェ
   ルガスをこのプロセスガスに少なくとも部分的に混合さ
   せることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の装置
   。 ８）第二中心配管（２８）が、第一中心配管（１４ｄ）
   を通り抜け、プロセスガスの流れが第三触媒ベッド（６
   ）に達する前に、制御ガスをこのプロセスガスに混合す
   るため、次の熱交換器（８）の下に前記第二中心配管（
   ２８）が続くことを特徴とする特許請求の範囲第１〜７
   項のいずれか１項に記載の装置。