NO331614B1 - Fremgangsmate og reaktor for fremstilling av ammoniakk - Google Patents
Fremgangsmate og reaktor for fremstilling av ammoniakk Download PDFInfo
- Publication number
- NO331614B1 NO331614B1 NO20010690A NO20010690A NO331614B1 NO 331614 B1 NO331614 B1 NO 331614B1 NO 20010690 A NO20010690 A NO 20010690A NO 20010690 A NO20010690 A NO 20010690A NO 331614 B1 NO331614 B1 NO 331614B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- ammonia
- synthesis gas
- catalyst
- stream
- reactor
- Prior art date
Links
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 110
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 83
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 58
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 52
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 22
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 50
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 36
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 3
- QYTBWVFCSVDTEC-UHFFFAOYSA-N azane;iron Chemical compound N.[Fe] QYTBWVFCSVDTEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JZQOJFLIJNRDHK-CMDGGOBGSA-N alpha-irone Chemical compound CC1CC=C(C)C(\C=C\C(C)=O)C1(C)C JZQOJFLIJNRDHK-CMDGGOBGSA-N 0.000 description 1
- IDIFPUPZOAXKOV-UHFFFAOYSA-N azane ruthenium Chemical compound N.[Ru] IDIFPUPZOAXKOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005465 channeling Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
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
-
- 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
-
- 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
- B01J8/0446—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 flow within the beds being predominantly vertical
- B01J8/0449—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 flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds
- B01J8/0453—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 flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical 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
- B01J8/0446—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 flow within the beds being predominantly vertical
- B01J8/0461—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 flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical annular shaped beds
- B01J8/0465—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 flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical annular shaped beds the beds being concentric
-
- 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
-
- 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
- B01J2208/00212—Plates; Jackets; Cylinders
-
- 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)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Fremgangsmåte og reaktor for fremstilling av ammoniakk ved forhøyet trykk og temperatur i en ammoniakkreaktor, hvor en prosess-strøm av ammoniakksyntesegass suksessivt føres gjennom minst 3 katalysatorsjikt med mellomliggende kjøling av delvis reagert syntesegass som forlater katalysatorsjiktene ved varmeveksling i varmevekslere anbrakt mellom hvert katalysatorsjikt. Prosess-strømmen oppnås ved kombinasjon før innføringen til et første katalysatorsjikt av en første matestrøm av syntesegass som er blitt forvarmet gjennom indirekte varmeveksling gjennom den mellomliggende kjøling av den delvis omdannede syntesegassen og en andre matestrøm av syntesegass for justering av temperaturen til prosess-strømmen. Den første matestrømmen føres suksessivt gjennom mellomsjiktvarmevekslene for kjøling av den delvis omdannede syntesegassen og romhastigheten til syntesegassen justeres ved å være i det vesentlige i det samme område i alle katalysatorsjiktene.
Description
Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte og en reaktor for fremstillingen av ammoniakk fra en syntesegass omfattende nitrogen og hydrogen ved å føre syntesegassen gjennom et antall katalysatorsjikt med mellomliggende, indirekte kjøling av delvis omdannet syntesegass. Spesielt vedrører oppfinnelsen en forbedret fremgangsmåte av typen ovenfor og en ammoniakkreaktor for anvendelse ved fremgangsmåten, hvori syntesegassen reageres i kontakt med en jernbasert ammoniakkatalysator som er anbrakt i en serie av sjikt med et volumforhold mellom det første og andre sjiktet på nær likevekt og med kjøling av den delvis omdannede syntesegassen ved indirekte varmeveksling med en enkel strøm av fersk syntesegass.
Industriell amoniakkproduksjon fra amoniakksyntesegass utføres for det meste ved å bringe gassen i kontakt med en jernkatalysator som er anbrakt i et antall av adiabatisk drevne sjikt forbundet i serie. Trykk, temperatur og romhastighet til syntesegassen (definert som volumet av gass pr. time ved standard temperatur og trykk ført over i et enhetsvolum av katalysator) kontrollerer amoniakkonsentrasjonen i produkt avgassen. Grunnet en spesifikk reaksjonskinetikk og termodynamikk ved dannelsen av ammoniakk fra hydrogen og nitrogen i kontakt med en jernbasert amoniakkatalysator, må delvis omsatt syntesegass kjøles mellom hvert katalysatorsjikt for å oppnå et rimelig reaksjonsutbytte. Et ytterligere typisk trekk i industrien for å øke ammoniakkutbyttet er senkning av romhastigheten idet gassen føres igjennom en serie av katalysatorsjikt ved økning av katalysatorvolumet i påhverandre-følgende sjikt.
Forskjellige typer av ammoniakkomformere er kjent innen teknikken. Ofte anvendte reaktortyper er de med et antall av katalysatorsjikt med mellomsjikt-varmeveksler for fjerning og kontroll av reaksjonsvarmen mellom sjiktene.
US Patent nr. 4,181,701 angir en amoniakkreaktor med et topp- og et bunnkatalysatorsjikt med en sentral varmeveksler anbrakt på et av sjiktene. En prosesstrøm av syntesegass oppnås inne i reaktoren ved å kombinere separate matestrømmer: En skall-strøm for kjøling av reaktorskallet og kjøling av produktavgassen, en varmevekslerstrøm for kjøling av den sentrale varmeveksleren, og en by-pass strøm for endelig justering av temperaturen til prosesstrømmen.
Indirekte kjøling av delvis omdannet ammoniakksyntesegass i en reaktor med mer enn to katalysator-sjikt, er videre kjent innen teknikken og anvendes konvensjonelt i industrien.
Derved kjøles syntesegassen indirekte med fersk syntesegass som føres i et antall av separate strømmer til varmevekslere mellom katalysatorsjiktene. Strømmene introduseres gjennom separate rørforbindelser montert på reaktorskallet.
Hovedulempen ved de kjente ammoniakk-fremstillingsfremgangsmåter og reaktorene med mellomliggende kjøling av delvis omdannet syntesegass i et antall av mellomsjikt-varmevekslere med separate gasstrømmer, er behovet for et flertall av innløpsanordninger og kompliserte kanalsystemer i ammoniakkreaktoren.
En ammoniakkfremstillingsfremgangsmåte og reaktor av den ovenfor nevnte typen med forenklet gasshåndtering og kanalsystem er nevnt i EP-A-873.972. Ved fremgangsmåten og reaktoren i denne patentpublikasjon, oppnås en prosesstrøm ved før introduksjon til et første katalysatorsjikt å kombinere en første matestrøm av syntesegass som er blitt foroppvarmet gjennom indirekte varmeveksling gjennom den intermediære kjøling av den delvis omdannede syntesegassen, en andre matestrøm av syntesegass som er blitt forvarmet ved indirekte varmeveksling med produktavgassen og en tredje matestrøm av syntesegass for justering av temperaturen til prosess-strømmen. Den første matestrømmen føres suksessivt gjennom de mellomliggende varmevekslerne for kjøling av den delvis omdannede syntesegassen.
EP7743 Al beskriver en fremgangsmåte for har likhetstrekk med foreliggende oppfinnelse. Problemet med denne kjente teknikken er å kontrollere temperaturen av prosessgasstrømmen når den kombineres utelukkende med matestrømmen. Som det framgår fra eksemplet vil selv små avvik fra den optimale reaksjonstemperaturen redusere utbyttet av produsert ammoniakk. Ved foreliggende oppfinnelse oppnås en forbedret temperaturkontroll, som nærmere beskrevet i det følgende.
De ovenfor nevnte kjente ammoniakkreaktorer og fremgangsmåter drives på konvensjonelle jernbaserte katalysatorer med en hovedbestanddel av magnetitt som reduseres under driften til den katalytisk aktive formen av alfajern.
Nylig er ammoniakk-katalysatorer med høy aktivitet sammensatt av ruthenium på en grafittbærer blitt anvendt i et antall industrielle reaktorer. Hovedfordelen ved ruthenium-ammoniakk-katalysatorer er en høy volumaktivitet og mindre katalysatorvolum kreves for produktutbytter sammenlignbare med de som oppnås ved anvendelse av den konvensjonelle jernkatalysatoren. I EP-A-931.586 beskrives en ammoniakkreaktor med et topp- og sentralkatalysatorsjikt som fylles med konvensjonell jern-ammoniakk-katalysator og en bunnkatalysator med mindre volum enn topp- og sentralsjiktene som fylles med ruthenium-på-karbon-katalysator. En prosesstrøm av ammoniakksyntesegass oppnås i den indirekte kjølte reaktoren ovenfor ved å kombinere tre separate innløpsstrømmer oppstrøms for toppkatalysatorsjiktet.
Selv om de høyaktive rutheniumbaserte ammoniakk-katalysatorene tillater reduksjon i katalysatorvolum, er hovedulempen med rutheniumbaserte katalysatorer mindre mekanisk stabilitet og betydelig høyere kostnader som ikke blir tilstrekkelig kompensert for med det reduserte katalysatorvolum som er nødvendig ved anvendelsen av disse katalysatorene.
Det er nå blitt funnet at gasshåndtering og kanalføring i multisjikt-ammoniakkprosesser og reaktorer med indirekte kjøling av prosessgassen og som drives på konvensjonelle jernammoniakkatalysatorer stadig kan forbedres med sammenlignbart ammoniakk-produktutbytte, når antallet av separate syntesegassinnløpsstrømmer ved dannelsen av en prosessgasstrøm reduseres og gjennom justering av prosessgassromhastighet i de forskjellige katalysatorsjiktene.
Overensstemmende med funnene ovenfor er den foreliggende oppfinnelsen en fremgangsmåte for fremstillingen av ammoniakk ved forhøyet trykk og temperatur i en ammoniakkreaktor, omfattende å føre en prosesstrøm av ammoniakksyntesegass suksessivt gjennom minst et øvre, et andre og et nedre sjikt med en jernbasert ammoniakkdannelseskatalysator og reagere syntesegassen i sjiktene; mellomliggende kjøling av delvis reagert syntesegass som forlater katalysatorsjiktene ved varmeveksling i varmevekslere anbrakt mellom hvert katalysatorsjikt og trekke ut en produktavgass som er rik på ammoniakk, hvor prosess-strømmen oppnås ved kombinering før introduksjonen til et første katalysatorsjikt av en første matestrøm av syntesegass som er blitt forvarmet gjennom indirekte varmeveksling gjennom den mellomliggende kjølingen av den delvis omdannede syntesegassen og en andre matestrøm av syntesegass for justering av temperaturen til prosess-strømmen, den første matestrømmen føres suksessivt gjennom mellomsjikt varmevekslerne for kjøling av den delvis omdannede syntesegassen, kjennetegnet ed at romhastigheten til prosessgassen i det andre katalysatorsjiktet er mellom 0,65 og 2,00 ganger romhastigheten i det første kataly satorsj iktet.
Videre tilveiebringer oppfinnelsen en ammoniakkreaktor som inne i et sylindrisk trykkskall omfatter minst et topp, et andre og et bunnkatalysatorsjikt fylt med en jernbasert ammoniakkdannelseskatalysator og vertikalt anordnet omkring en felles akse og forbundet i serie;
mellomliggende varmevekslingsanordninger anbrakt mellom hvert katalysatorsjikt for mellomliggende kjøling av en delvis omdannet ammoniakksyntesegass fra katalysatorsjiktene ved indirekte varmeveksling med en første matestrøm av fersk ammoniakksyntesegass;
innløpsanordning for innføring av den første matestrømmen og innløpsanordning for innføring av en andre matestrøm inn i reaktoren;
anordning for å føre den første og den andre matestrømmen til toppkatalysatorsjiktet; og anordning for kombinering av matestrømmene til en prosess-strøm før innføringen av prosess-strømmen inn i toppkatalysatorsjiktet, hvori anordningen for å føre den første matestrømmen består av en gjennomgang for i serie å forbinde de mellomliggende varmevekslerne og for å føre den første strømmen fra innløps-anordningen i strekk gjennom de mellomliggende varmevekslingsanordningene til anordningen for kombinering av matestrømmene, kjennetegnet ved at volumforholdet mellom det andre katalysatorsjiktet og toppkatalysatorsjiktet er mellom 0,5 og 1,5.
Oppfinnelsen vil bli beskrevet i ytterligere detaljer i den følgende beskrivelsen med referanse til tegningene, hvor den ene figuren viser en ren skjematisk form av et seksjonssnitt av en ammoniakkreaktor ifølge en spesifikk utførselsform av oppfinnelsen.
Når oppfinnelsen utføres, introduseres først ammoniakksyntesegass 2 inn i en ammoniakkreaktor 4 som er konstruert i henhold til en spesifikk utførselsform av oppfinnelsen. Syntesegassen tilføres i to separate matestrømmer 6 og 10 gjennom innløp 16 og 20 anbrakt i skall 12 av reaktoren. Reaktor 4 omfatter inne i skallet i topp-katalysatorskikt 24, et andrekatalysatorsjikt 26 og et bunnkatalysatorsjikt 28. Mellom sjiktene 24 og 26 og mellom sjiktene 26 og 28 er varmevekslerne 30 og 32 anbrakt for kjøling av delvis omdannet prosesstrøm 37 som forlater sjiktene 24 og 26. Fersk syntesegass føres i prosesstrøm 36 til sjikt 24 og omdannes delvis i sjikt 24. Den delvis omdannede syntesegassen føres deretter i prosesstrøm 37 suksessivt gjennom sjiktene 26 og 28. Ved passasje gjennom sjiktene reageres nitrogen og hydrogen i strømmen eksotermisk til ammoniakk. En ammoniakkrik avgass 38 trekkes ut fra reaktoren gjennom utløp 40.
Som nevnt ovenfor, forløper reaksjonen mellom hydrogen og nitrogen eksotermisk i katalysatorsjiktene og temperaturen til prosesstrømmen stiger. Av termodynamiske årsaker må temperaturen til prosesstrøm 37 senkes før den introduseres inn i sjiktene 26 og 28. Strømmen kjøles derfor i varmevekslere 30 og 32 ved indirekte varmeveksling med fødestrøm 6 som føres i serie gjennom varmevekslere 32 og 30.
Ved passasje gjennom varmevekslerne foroppvarmes matestrøm 6 ved indirekte varmeveksling som beskrevet ovenfor. Den forvarmede matestrømmen kombineres deretter med fersk syntesegasstrøm 10 til prosesstrøm 36 oppstrøms toppkatalysatorsjiktet 24. Temperaturen til prosesstrøm 36 justeres ved tilsetting av den kalde strømmen 10.
I reaktoren ovenfor bestemmes reaksjonstemperaturen i første og andre katalysatorsjikt 24 og 26 henholdsvis ved flytforholdet mellom innløpsstrømmene 6 og 10. Temperaturen til den ferske syntesegassen i strøm 2 kontrollerer temperaturen ved innløpet til bunnkatalysatorsjiktet.
Det er ikke mulig i en ammoniakkreaktor med mer enn to katalysatorsjikt å kontrollere innløpstemperaturen i det andre katalysatorsjiktet med de to strømmene ovenfor innenfor en optimal temperatur.
I fremgangsmåten og reaktoren ifølge oppfinnelsen vil avvik fra optimal temperatur i det andre katalysatorsjiktet imidlertid kun ha en mindre effekt på ammoniakkprodukt-utbyttet med et volumforhold eller en romhastighet mellom det første og andre katalysator-sjiktet som spesifisert heri tidligere, og videre vist i det følgende eksempelet.
Eksempel:
En reaktor som vist i Fig. 1 og forklart i detalj i beskrivelsen ovenfor med en fast størrelse av trykkskall ble drevet med fire forskjellige volumforhold mellom det første og andre katalysatorsjiktet i reaktoren. I eksperimentene var volumforholdet av det første og andre katalysatorsjiktet mellom 0,5 og 3,0. For hvert volumforhold ble et første eksperiment utført hvorved innløpstemperaturen til det andre katalysatorsjiktet ble justert for å resultere i et maksimum produktutbytte. I de etterfølgende eksperimentene ble innløpstemperaturen til den andre katalysatoren variert mellom verdiene ovenfor og den optimale driftstemperaturen og produktutbyttet bestemt for hvert volumforhold. Betingelsene angitt ovenfor og resultatene oppnådd herved er summert i tabellen nedenfor.
For å sammenligne virkningen av temperaturavvik på produktutbyttet ved hvert volumforhold med produktutbyttet ved optimaltemperaturen er utbyttet ved optimaltemperaturen 100%.
Som det fremgår av resultatene ovenfor, er tapet av produktutbyttet ved avvik fra den optimale driftstemperaturen i det andre katalysatorsjiktet mindre omfattende i en reaktor eller prosess med en fordeling av katalysatorvolumet i andre og første sjiktet mellom 0,5 og 1,5 ifølge oppfinnelsen sammenlignet med resultatene oppnådd med en reaktor og prosess drevet med et tilsvarende katalysatorvolumforhold på mellom 2,0 og 3,0 som innen kjent teknikk og som generelt anvendes i ammoniakkindustri. Som en ytterligere fordel, økes produktutbyttet ved skalering av den første og andre katalysatoren ifølge oppfinnelsen med volumforholdet ovenfor mellom 0,5 og 1,5. Ved et volumforhold på mellom 1,0 og 1,5 er produktutbyttet i tonn pr. dag ved optimale temperaturbetingelser omtrent 2% høyere sammenlignet med optimum utbytte oppnådd ved typisk anvendt katalysator - volum - forhold på 3,0.
Claims (3)
1.
Fremgangsmåte for fremstilling av ammoniakk ved forhøyet trykk og temperatur i en ammoniakkreaktor, omfattende å føre en prosesstrøm av ammoniakksyntesegass suksessivt gjennom minst et øvre, et andre og et nedre sjikt med en jernbasert ammoniakkdannelseskatalysator og reagere syntesegassen i sjiktene; mellomliggende kjøling av delvis reagert syntesegass som forlater katalysatorsjiktene ved varmeveksling i varmevekslere anbrakt mellom hvert katalysatorsjikt og trekke ut en produktavgass som er rik på ammoniakk, hvor prosess-strømmen oppnås ved kombinering før introduksjonen til et første katalysatorsjikt av en første matestrøm av syntesegass som er blitt forvarmet gjennom indirekte varmeveksling gjennom den mellomliggende kjølingen av den delvis omdannede syntesegassen og en andre matestrøm av syntesegass for justering av temperaturen til prosess-strømmen, den første matestrømmen føres suksessivt gjennom mellomsjikt varmevekslerne for kjøling av den delvis omdannede syntesegassen,karakterisert vedat romhastigheten til prosessgassen i det andre katalysatorsjiktet er mellom 0,65 og 2,00 ganger romhastigheten i det første katalysatorsjiktet.
2.
Ammoniakkreaktor som inne i et sylindrisk trykkskall omfatter minst et topp, et andre og et bunnkatalysatorsjikt fylt med en jernbasert ammoniakkdannelseskatalysator og vertikalt anordnet omkring en felles akse og forbundet i serie;
mellomliggende varmevekslingsanordninger anbrakt mellom hvert katalysatorsjikt for mellomliggende kjøling av en delvis omdannet ammoniakksyntesegass fra katalysatorsjiktene ved indirekte varmeveksling med en første matestrøm av fersk ammoniakksyntesegass;
innløpsanordning for innføring av den første matestrømmen og innløpsanordning for innføring av en andre matestrøm inn i reaktoren;
anordning for å føre den første og den andre matestrømmen til toppkatalysatorsjiktet; og anordning for kombinering av matestrømmene til en prosess-strøm før innføringen av prosess-strømmen inn i toppkatalysatorsjiktet, hvori anordningen for å føre den første matestrømmen består av en gjennomgang for i serie å forbinde de mellomliggende varmevekslerne og for å føre den første strømmen fra innløps-anordningen i strekk gjennom de mellomliggende varmevekslingsanordningene til anordningen for kombinering av matestrømmene, karakteri sert ved at volumforholdet mellom det andre katalysatorsjiktet og toppkatalysatorsjiktet er mellom 0,5 og 1,5.
3.
Ammoniakkreaktor ifølge krav 2,karakterisert vedat trykkskallet er et skall til en eksisterende ammoniakkreaktor.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DKPA200000207 | 2000-02-10 | ||
| DKPA200000248 | 2000-02-17 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20010690D0 NO20010690D0 (no) | 2001-02-09 |
| NO20010690L NO20010690L (no) | 2001-08-13 |
| NO331614B1 true NO331614B1 (no) | 2012-02-06 |
Family
ID=26068762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20010690A NO331614B1 (no) | 2000-02-10 | 2001-02-09 | Fremgangsmate og reaktor for fremstilling av ammoniakk |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6540971B2 (no) |
| EP (1) | EP1123899B1 (no) |
| JP (1) | JP5046437B2 (no) |
| KR (1) | KR100445253B1 (no) |
| CN (1) | CN1205123C (no) |
| AT (1) | ATE279374T1 (no) |
| CA (1) | CA2335384C (no) |
| DE (1) | DE60106306T2 (no) |
| NO (1) | NO331614B1 (no) |
| RU (1) | RU2262482C2 (no) |
| TW (1) | TWI281458B (no) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5373410B2 (ja) | 2009-01-09 | 2013-12-18 | トヨタ自動車株式会社 | アンモニア合成方法 |
| AU2010336467B2 (en) | 2009-12-23 | 2013-09-05 | Colgate-Palmolive Company | Oral care compositions |
| RU2567791C2 (ru) | 2010-12-22 | 2015-11-10 | Колгейт-Палмолив Компани | Композиции для ухода за полостью рта |
| CN102502700B (zh) * | 2011-10-21 | 2014-12-24 | 山西省霍州市化学工业有限责任公司 | 一种合成系统更换触媒的方法 |
| CN102500427A (zh) * | 2011-10-21 | 2012-06-20 | 山西省霍州市化学工业有限责任公司 | 一种新触媒的硫化方法 |
| JP5821777B2 (ja) * | 2012-05-21 | 2015-11-24 | トヨタ自動車株式会社 | アンモニア合成方法 |
| EP3115338A1 (en) * | 2015-07-07 | 2017-01-11 | Casale SA | A method for revamping an ammonia converter |
| DK3423407T3 (da) | 2016-03-01 | 2022-09-12 | Starfire Energy | Elektrisk forbedret haber-bosch (eehb) vandfri ammoniaksyntese |
| US11325105B2 (en) | 2017-05-15 | 2022-05-10 | Starfire Energy | Metal-decorated barium calcium aluminum oxide and related materials for NH3 catalysis |
| WO2018218144A2 (en) * | 2017-05-26 | 2018-11-29 | Starfire Energy | Removal of gaseous nh3 from an nh3 reactor product stream |
| EP3917668A4 (en) | 2019-01-31 | 2022-11-23 | Starfire Energy | METAL-FOODED BARIUM-CALCIUM-ALUMINUM OXIDE CATALYST FOR NH3 SYNTHESIS AND CRACKING AND PROCESS OF PRODUCTION THEREOF |
| US12053536B2 (en) | 2021-04-08 | 2024-08-06 | Colgate-Palmolive Company | Oral care compositions |
| CN114307869A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-04-12 | 南京敦先化工科技有限公司 | 一种氨合成反应器 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3721532A (en) * | 1971-02-08 | 1973-03-20 | Braun Co C | Ammonia synthesis system |
| GB1574723A (en) | 1976-03-10 | 1980-09-10 | Haldor Topsoe As | Apparatus for the synthesis of ammonia |
| EP0007743B1 (en) * | 1978-07-17 | 1985-01-02 | The M. W. Kellogg Company | Synthesis of ammonia and converter system therefor |
| EP0026057B1 (en) * | 1979-09-14 | 1984-03-14 | Imperial Chemical Industries Plc | Synthesis reactor and processes |
| FR2473032A1 (fr) * | 1980-01-07 | 1981-07-10 | Banquy David | Procede de production d'ammoniac et du gaz de synthese correspondant |
| DE3363367D1 (en) * | 1982-04-14 | 1986-06-12 | Ici Plc | Ammonia production process |
| US4518574A (en) * | 1983-03-07 | 1985-05-21 | Exxon Research & Engineering Co. | Catalytic gas synthesis process |
| CH666198A5 (it) * | 1985-09-13 | 1988-07-15 | Ammonia Casale Sa | Reattore per sintesi catalitiche dell'ammoniaca, metanolo ed alcoli superiori. |
| US4867959A (en) * | 1986-11-20 | 1989-09-19 | Santa Fe Braun, Inc. | Process for synthesizing ammonia |
| DE3725564A1 (de) * | 1987-08-01 | 1989-02-09 | Uhde Gmbh | Verfahren und anlage zur durchfuehrung einer synthese, insbesondere zur synthese von ammoniak |
| KR940008073Y1 (ko) * | 1990-08-31 | 1994-11-21 | 삼성항공산업 주식회사 | 수평다관절 로보트 공구단의 구동장치 |
| DE69111820T2 (de) * | 1990-09-24 | 1995-12-14 | Braun C F Inc | Ammoniaksynthese mit hohem umwandlungsgrad. |
| DK173023B1 (da) * | 1997-04-21 | 1999-11-15 | Topsoe Haldor As | Fremgangsmåde og reaktor til fremstilling af ammoniak |
| DE69732781T2 (de) | 1997-11-28 | 2006-02-02 | Ammonia Casale S.A. | Verfahren zur in-situ Modernisierung eines heterogenen exothermen Synthesereaktors |
-
2001
- 2001-01-24 DE DE60106306T patent/DE60106306T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-01-24 EP EP01101508A patent/EP1123899B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-01-24 AT AT01101508T patent/ATE279374T1/de not_active IP Right Cessation
- 2001-01-30 TW TW090101774A patent/TWI281458B/zh not_active IP Right Cessation
- 2001-02-05 US US09/777,097 patent/US6540971B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-02-07 JP JP2001031385A patent/JP5046437B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2001-02-09 CN CNB011116706A patent/CN1205123C/zh not_active Expired - Lifetime
- 2001-02-09 RU RU2001103540/15A patent/RU2262482C2/ru active
- 2001-02-09 NO NO20010690A patent/NO331614B1/no not_active IP Right Cessation
- 2001-02-09 CA CA002335384A patent/CA2335384C/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-02-10 KR KR10-2001-0006579A patent/KR100445253B1/ko active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1123899B1 (en) | 2004-10-13 |
| DE60106306D1 (de) | 2004-11-18 |
| ATE279374T1 (de) | 2004-10-15 |
| DE60106306T2 (de) | 2006-02-23 |
| TWI281458B (en) | 2007-05-21 |
| NO20010690L (no) | 2001-08-13 |
| RU2262482C2 (ru) | 2005-10-20 |
| CN1309083A (zh) | 2001-08-22 |
| CA2335384C (en) | 2008-12-30 |
| US6540971B2 (en) | 2003-04-01 |
| EP1123899A1 (en) | 2001-08-16 |
| KR20010082120A (ko) | 2001-08-29 |
| US20010018039A1 (en) | 2001-08-30 |
| NO20010690D0 (no) | 2001-02-09 |
| CN1205123C (zh) | 2005-06-08 |
| JP5046437B2 (ja) | 2012-10-10 |
| CA2335384A1 (en) | 2001-08-10 |
| KR100445253B1 (ko) | 2004-08-21 |
| JP2001240412A (ja) | 2001-09-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111556782B (zh) | 用于执行放热反应的方法和反应器 | |
| EP3402773B1 (en) | Methanol process | |
| US11117851B2 (en) | Reactor layout for methanol production from low quality synthesis gas | |
| NO331614B1 (no) | Fremgangsmate og reaktor for fremstilling av ammoniakk | |
| CN106554298B (zh) | 一种乙苯氧化制备乙苯氢过氧化物的方法 | |
| AU2017304582B2 (en) | Oxidative dehydrogenation (ODH) of ethane | |
| AU2017304583B2 (en) | Oxidative dehydrogenation (ODH) of ethane | |
| AU2004205368B2 (en) | Methanol synthesis | |
| CN106732201B (zh) | 甲烷氧化偶联制乙烯反应器 | |
| EP1707259B1 (en) | Process for the heterogeneous synthesis of chemical compounds | |
| JPH024753A (ja) | ニトリルおよびオキシドの製造法 | |
| EP0121355B1 (en) | Improved catalytic gas synthesis process and apparatus | |
| EP0873972B1 (en) | Process and reactor for the preparation of ammonia | |
| TW202345967A (zh) | 反應器 | |
| US20200317534A1 (en) | Process for ammonia production | |
| US20210246021A1 (en) | Method and device for carrying out a water-gas shift reactor | |
| MXPA01001514A (en) | Process and reactor for the preparation of ammonia | |
| OA18694A (en) | A novel process for methanol production from low quality synthesis gas | |
| MXPA98002989A (en) | Process and reactor for ammoni preparation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MK1K | Patent expired |