PL2480B1 - Aparat do syntezy amonjaku. - Google Patents

Description

Wiadomo, ze przy syntezie amonjaku przepuszcza sie mieszanine azotu z wodo¬ rem w proporcji teoretycznej z trzech ob¬ jetosci wodoru i jednej azotu, przez rure zawierajaca mase katalityczna, nagrzana do temperatury od 400—600° C, Jak widac przez porównanie chemicznej równowagi 3H2 + N2 ^ 2NH31 procentowa zawartosc mieszaniny, z której tworzy sie amonjak przy zetknieciu z masa katalitycz¬ na, zwieksza sie przy powiekszeniu cisnie¬ nia, z tego powodu synteza odbywa sie zwy¬ kle pod cisnieniem bardzo Wysokiem od 100 do 1000 atm. Pomimo tego pod tak Wyso¬ kiem cisnieniem tylko czesc mieszaniny ga¬ zowej przechodzi w przetwór gotowy do u- zytku. Reszte mieszaniny nalezy po usu¬ nieciu otrzymanej porcji amonjaku powtór¬ nie przepuscic przez te sama mase katali¬ tyczna, aby otrzymac nowa porcje amonja¬ ku. W ten sposób urzadza sie cyrkulacje gazu, podczas której usuwa sie otrzymany amonjak (np. przez ochladzanie masy ga¬ zowej) i uzupelnia sie straty, przez doplyw nowych ilosci mieszaniny azotu z wodorem stopniowo, uwazajac aby cisnienie obiegu nie zmniejszylo sie ani na chwile.Korzystnem jest dbac o to, aby ilosc wytworzonego amonjaku w stosunku do ob- j etosci masy katalitycznej pozostawala stala.Jeden z najprostszych i najwiecej prak¬ tycznych aparatów, które zostaly zapropo¬ nowane dotychczas, sklada sie z rury ze* wnetrznej z grubemi scianami, przeznaczo- nemi do wytrzymania wysokich cisnien ga-zu i z rwry wewnetrznej ze scianami cien- kiemi, przeznaczonemi do utrzymania masy katalitycznej.Naokolo tej ostatniej, iaaczej mówiac w przestrzeni pomiedzy dwiema rurami u- mieszczony fest wezowy opornik, który slu- zy do ogrzewania. Mieszanina gazowa zim¬ na najpierw przechodzi do aparatu wymie¬ niacza ciepla, w którym nagrzewa sie przez gaz cieply, wychodzacy z rury katalitycz¬ nej, poza tein przechodzi pomiedzy wezem ogrzewajacym a rura, która zawiera mase katalityczna i, po otrzymaniu temperatury katalizy, przebiega przez cala przestrzen katalityczna.Jednakze ten fakt, iz wezownica ogrze¬ wajaca znajduje sie tuz obok rury, która ulega cisnieniu, stwarza powazna niewygo¬ de, gdyz czesc energji cieplnej, wytwarza¬ nej; przez wezownice, promieniuje wprost na sciany zewnetrzne, nadajac im tempera¬ ture podniesiona wtenczas, kiedy sprezony wodór przy temperaturze ponad1 400° C ni¬ szczy sasiednie stalowe czesci, raptownie zmniejszajac ich wytrzymalosc i czyni je niezdatnemi do uzytku. Jest to wielka wa¬ da, gdyz trzeba sie liczyc z kosztem tych rur, które waza zwykle kilka tonn, Celem usuniecia tych niewygód i upro¬ szczenia w procesie katalizy, po przestu¬ diowaniu zbudowano aparat nowy, przed¬ stawiony obecnie do opatentowania.Jak widac na zalaczonym rysunku, apa¬ rat sklada sie z czesci nastepujacych: I. Rura zewnetrzna 4 z grubemi sciana¬ mi, zamknieta na koncach plytami uszczel- nionemi 13, 13 bis, wykotianemi ze specjal¬ nej stali i obUczonemi aa cisnienia gazu.II. Dwie rury srodkowe zelazne 5 i 6, umieszczone we wnetrzu rury 4 z cienkiemi scianami, zlaczone sa w ten sposób iz two¬ rza jakgdyby wewnatrz wydrazony cylin¬ der, przeznaczony do masy katalitycznej; w wydrazeniu srodkowera jest miejsce dla optrmikn 7, sluzacego do ogrzewania. Cy¬ linder ten jest pokryty zwierzchu materja- lem izolacyjnym, utrzymujacym cieplo.UL Specjalne urzadzenie w górnej cze¬ sci aparatu do polaczenia bocznej czesci od- zyskiwacza ciepla, oznaczonego przez 1 i 17 z przewodami wejsciowemi 9, 10, 2 i wyjsciowemi 3, 15 gazu.Wymieniajcz ciepla, którego na rysunku widac tylko koncowa czesc, sklada sie z dwóch rurek, umieszczonych jedna w dru¬ giej wewnetrznej z cienkiemi sciankami i zewnetrznej — ze sciankami grubemi. Mie¬ szanina gazowa dochodzi do aparatu kata¬ litycznego po przejsciu pierscieniowej prze¬ strzeni pomiedzy rurkami 1 i 17* i wychodzi z tegoz aparatu w kierunku przeciwnym przez rurke Wewnetrzna 1. W ten sposób gazy zimne przebiegaja odzyskiwacz przed wejsciem do aparatu katalitycznego, na¬ grzewaja sie w zaleznosci od ciepla, które gazy cieple, wychodzac oddaja przez cien¬ kie scianki rurki 1.IV. Korek stalowy 12, umieszczony w srodkowej czesci plyty 13 bis, w którym jest wgwintowana rura z opornikiem do o- grzewania 7, a takze przelkniete sa izolo¬ wane przewodniki pradu li.Gazy, które ida z rurki zewnetrznej 17 wymieniacza ciepla, przebiegaja droge wskazana przez 9, 10, 2 wplywaja do ko¬ mory cylindrycznej, zawierajacej opornik do nagrzewania, po przebiegnieciu której przechodza otworami 18, i w odwrotnym kierunku wracaja przez mase katalityczna i przez otwory 3 przechodza do rurki: we¬ wnetrznej 1 wymieniacza, ciepla.Mieszanine gazowa, która, przechodzac przez katalityczna mase, przetworzyla sie czesciowo na amonjak, ochladza sie powie¬ trzem, a takze przepuszczajac przez wymie¬ niacz ciepla i wreszcie przez aparaty chlo¬ dzace, w których amonjak kondensuje sie do stanu plynnego i zostaje usuniety na- zewtiatrz, wodór zas oraz mieszanine azotu nieprzetworzona odsyla sie zpowrotem do rurki zewnetrznej wymieniacza ciepla i da* — 2 —lej wraz z nowa iloscia mieszaniny równej tej, która przetworzyla sie w amonjak do aparatu katalitycznego.Wynalazek niniejszy daje nam znaczne ulepszenia;: a) Przedewszystkiem srodkowe nagrze¬ wanie daje lepsze wykorzystanie ciepla z elektrycznego opornika, które dziala bez rozpraszania sie na mase katalityczna i na gazy przez nia przenikajace.Tym sposobem urzadzona rura zewnetrz¬ na, wytrzymujaca cisnienie, ulega nieznacz¬ nemu nagrzewaniu przez katalityczna mase i warstwe izolacyjna 8 i temperatura jej po^ zostaje wfciaz daleko nizsza od temperatu¬ ry, przy której sprezony wodór uszkodzilby stal, czyniac aparat niezdatnym do uzytku.Ogrzewanie srodkowe daje jeszcze moznosc najwiekszego wykorzystania prze¬ strzeni katalitycznej zawartej w rurze wy¬ trzymujacej cisnienie, poniewaz na podsta¬ wie geometrji jest rzecza latwiejsza zmniej¬ szyc objetosc zajeta przez opornik elek¬ tryczny, umieszczony w srodku rury kata¬ litycznej, niz w razie, gdyby opornik zaj¬ mowal miejsce zboku tej samej rury, prze¬ waznie o duzej srednicy.Nie mozna równiez zapominac o latwo¬ sci demontowania i zamiany opornika, zla¬ czonego ze stalowym korkiem 12 na srodko¬ wej czesci plyty 13 bis. b) Dzieki urzadzeniu wejscia i wyjscia gazów z jednej i tej samej strony rury ka¬ talitycznej, gazy, wychodzace z przestrzeni katalitycznej, które sa stosunkowo bardzo gorace, przechodza wprost do przewodu we¬ wnetrznego wymieniacza ciepla, spotykaja sie z wejsciem gazów zimnych przez plyte 13 bis i podgrzewaja te gazy. Wewnetrzny ten przewód nie podlega zadnemu cisnieniu, co jest wazne jezeli zwazymy, iz wodór przy wysokiej temperaturze katalizy ni¬ szczy rury stalowe i zmniejsza ich wytrzy¬ malosc, c) Dzieki niezaleznosci rury, zawieraja¬ cej mase katalityczna, od rury zawieraja¬ cej opornik elektryczny niezbedne czynno¬ sci przy zamianie masy katalitycznej sa bardzo uproszczone. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenia patentowe, 1, Aparat do syntezy amonjaku z pier¬ wiastków, znamienny wewnetrznem ogrze¬ waniem gazów i masy katalitycznej zapo-^ moca elektrycznego oporu ogrzewajacego, umieszczonego w rurze, znajdujacej sie- w srodkowej lniji rury stykowej, 2, Aparat wedlug zastrz, 1, znamienny tern, ze wejscie i wyjscie gazów umieszczo¬ ne zostalo na jednym i tym samym koncu, 3, Aparat wedlug zastrz, 1 i 2, zna¬ mienny tern, ze srodkowe urzadzenie o- grzewajace, oraz rura', zawierajaca mase katalityczna, sa zupelnie oddzielone od sie¬ bie i od zewnetrznej rury, znajdujacej sie pod cisnieniem, mir Ammonia Casale S, A, Zastepca: I, Myszczynski, rzecznik patentowy. PL