PL24853B1 - Sposób wytwarzania mieszaniny azotu i wodoru. - Google Patents

Description

W wielu urzadzeniach do syntezy amo¬ niaku stosuje sie wodór otrzymany z gazu wodnego w zwyklych generatorach pracu¬ jacych pod cisnieniem atmosferycznym.Gazy wprowadza sie w reakcje z para wod¬ na, dzieki czemu wieksza czesc tlenku we¬ gla przeksztalca sie w dwutlenek; nastep¬ nie gaz spreza sie w przyblizeniu do 25 atm i poddaje wymywaniu woda w celu pochlo¬ niecia dwutlenku wegla; wreszcie otrzyma¬ ny wodór poddaje sie jeszcze róznym zabie¬ gom w celu usuniecia obecnych w nim drob¬ nych ilosci tlenku wegla, metanu i innych zanieczyszczen, po czym w odpowiednich warunkach laczy sie go z azotem, wytwo¬ rzonym w osobnym urzadzeniu, aby przygo¬ towac mieszanine gazów do syntezy amo¬ niaku.Wedlug wynalazku mieszanine azotu z wodorem wytwarza sie w sposób tanszy i prostszy. Zgazowywanie wegla wedlug wy¬ nalazku uskutecznia sie pod cisnieniem w strumieniu pary i powietrza, przy czym otrzymuje sie mieszanine, zlozona zasadni¬ czo z wodoru, azotu i tlenku wegla, prawie calkowicie uwolniona od dwutlenku wegla.Ilosc powietrza wdmuchiwanego do gene¬ ratora odmierza sie tak, zeby otrzymana mieszanina azotowo-wodorowa miala sklad odpowiedni do syntezy amoniaku.Reakcje, zachodzace przy przeprowa¬ dzaniu procesu, sa nastepujace: C + H20 = CO + ff2 — 39 cal (1) CO + H20 = C02 + H2 + 10 cal (2) 2 CO = C + C02 + 39 cal (3) Reakcja (2), zachodzaca bez zmiany objetosci, nie podlega wplywowi cisnienia. iReakcja (3), zachodzaca ze zmniejszeniem objetosci, przy wzroscie cisnienia zostaje znacznie przyspieszona, tak iz wieksza czesc tlenku wegla przeksztalca sie na dwutlenek wegla, poniewaz zas reakcja ta przebiega egzotermicznie, J wiec endófer- micznosc reakcji (1) zostaje w przewaznej czesci wyrównana. Do nadania ciaglosci procesowi wytwarzania gazu, co jest nie¬ zbedne do prowadzenia procesu pod ci¬ snieniem, wystarczy doprowadzanie sto¬ sunkowo mfclycri; ilosci 4cjtópla. j wpfbwa-^ dzajac wraz z para powietrze wzbogacone w tlen osiaga sie potrzebne wytwarzanie ciepla, a jednoczesnie wprowadza si^ taka ilosc azotu, iz w wytworzonych gazach otrzymuje sie odpowiedni jego stosunek do wodoru. W ten sposób zachodzi reakcja: 8C + 02 + f02 + 4NJ(powietrze) + + 128,0 = 8C02 + 4N2 + 12H2.... (4) Nalezy jednak zaznaczyc, ze wegiel, tlenek wegla i dwutlenek wegla w genera-. torze moga reagowac z wodorem tworzac metan, a podwyzszenie cisnienia wplywa korzystnie na wytwarzanie go. Reakcjoiri tym nalezy zapobiegac, poniewaz powodu¬ ja one strate wodoru, a poza tym oczy¬ szczanie gazów jest tym kosztowniejsze, im wieksza jest w nich procentowa zawartosc metanu.Stwierdzono, ze reakcje (4) mozna przeprowadzic prawie zupelnie unikajac wytwarzania sie metanu, jezeli zgazowy- wanie wegla prowadzi sie pod cisnieniem 10 — 20 atm w temperaturze, która, zalez¬ nie od gatunku wegla, waha sie od 650 do 800°C, przy uzyciu duzego nadmiaru pary wodnej, to jest przeszlo 10 objetosci pary na 1 objetosc tlenu.W celu obnizenia kosztów procesu cie¬ plo nagrzania gazu uchodzacego z genera¬ tora nalezy wyzyskiwac do podgrzewania mieszaniny pary, tlenu i powietrza, a prócz tego mozna odzyskiwac czesc uzy¬ tego nadmiaru pary przez nasycenie mie¬ szaniny powietrza i tlenu goraca woda po¬ chodzaca ze skroplenia. w Usuwanie dwutlenku wegla z wytwo¬ rzonego gazu przeprowadza sie przez po¬ chlanianie go pod cisnieniem woda, po czym mieszanine kzotu z woda uwalnia sie od drobnych ilosci metanu i tlenku wegla przez przemycie cieklym azotem. Stosujac te raetode osiaga sie duzy stopien czysto¬ sci,- a jednoczesnie jako produkt uboczny otrzymuje cie tlen w ilosci ctojtrzebnej do ., wzbogacenia powietrza, przeznaczonego do wprowadzania do generatora.Przyklad wykonania generatora wedlug wynalazku przedstawiono na rysunku. Mie¬ szanine powietrza i tlenu wprowadza sie pod cisnieniem 10 — 20 atm do wpustu 1 kolumny 2, do której od góry z rury 3 spada deszcz goracej wody powstalej ze skroplonej pary, dzieki czemu mieszanina nasyca sie para wodna. Przy wyjsciu z kolumny mieszanine wzbogaca sie w pare swieza doplywajaca z rury 4. Otrzymana mieszanine powietrza, tlenu i pary prowadzi sie przede wszystkim do wymiennika cie¬ pla 5, przez który przeciwpradowo prze¬ plywaja gorace gazy reakcyjne; nastepnie przez obrotowy ruszt 6 wprowadza sie mie¬ szanine do pieca. Wytworzony gaz zawie¬ rajacy znaczny nadmiar pary wprowadza sie po przejsciu przez wymiennik ciepla 5 do zewnetrznego plaszcza w celu podgrza¬ nia wody znajdujacej sie w wezownicy 7 i przeznaczonej do wytwarzania pary. Na¬ stepnie gaz wyplywa przez przewód 8.Przewody 9 i 10 sluza do doprowadzania i odprowadzania wody przeznaczonej do podgrzania. Dzieki zastosowanemu urza¬ dzeniu scianka zewnetrzna 11 ma dosta¬ tecznie niska temperature i dobrze wytrzy¬ muje cisnienie wewnetrzne.Goraca wode ze skroplonej pary wpro¬ wadza sie za pomoca pompy 12 do kolum¬ ny nasycania. Zaladowywanie generatora weglem uskutecznia sie przez wsyp 13 z podwójnym zamknieciem, natomiast usu-wanie wypalków nastepuje -poprzez ruszt 6 obracany za pomoca urzadzenia 14. Po¬ piól odprowadza sie do popielnika 15 o podwójnym zamknieciu. Temperature re¬ akcji mozna regulowac przez zmiane ilosci tlenu dodawanego do powietrza lub przez bezposrednie doprowadzanie mieszaniny pary, powietrza i tlenu do dolnej czesci kolumny przez przewód okrezny 16 z pomi¬ nieciem podgrzewacza 5.Gdy sie nie rozporzadza tanim tlenem, mozna doprowadzac cieplo przez ogrzewa¬ nie generatora pradem elektrycznym nie zmieniajac ilosci wdmuchiwanego powie¬ trza, którego ilosc jest ograniczona warun¬ kiem zachowania odpowiedniej zawartosci azotu w wytworzonym gazie.Glówne zalety opisanego sposobu w po¬ równaniu ze znanymi sposobami wytwa¬ rzania wodoru z gazu wodnego sa nastepu¬ jace: 1. wieksza wydajnosc gazu na jednost¬ ke objetosci generatora, dzieki zastosowa¬ niu cisnienia; 2. nieprzerwany bieg pracy w genera¬ torze; 3. unikniecie koniecznosci przeprowa¬ dzenia reakcji tlenku wegla z para wodna; 4. jednoczesne wytwarzanie azotu; 5. unikniecie koniecznosci kosztownego sprezania mieszaniny przeznaczonej do syntezy, gdyz mieszanine te otrzymuje sie juz pod cisnieniem 10 — 20 atm. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób wytwarzania mieszaniny azotu i wodoru przeznaczonej do syntezy amoniaku, znamienny tym, ze wegiel zga- zowuje sie pod cisnieniem 10 ¦— 20 atmo¬ sfer za pomoca mieszaniny pary z powie¬ trzem, dzieki czemu otrzymuje sie gaz zlozony zasadniczo z wodoru, azotu i dwu¬ tlenku wegla, z którego to gazu nastepnie usuwa sie w znany sposób dwutlenek we¬ gla i drobne ilosci tlenku wegla, metanu oraz innych zanieczyszczen. i 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tym, ze do mieszaniny pary z powie¬ trzem dodaje sie pewna ilosc tlenu, dzieki czemu endotermicznosc reakcji zostaje wy¬ równana, pomimo, iz doprowadzanie po¬ wietrza ogranicza sie do ilosci potrzebnej do zachowania w wytworzonych gazach pozadanego stosunku miedzy wodorem a tlenem. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tym, ze aparat do zgazowywania wegla ogrzewa sie elektrycznie tak, iz doprowa¬ dzane jest cieplo potrzebne do wyrówny¬ wania endotermicznosci reakcji i utrzyma¬ na jest jednak ilosc powietrza potrzebna do osiagniecia wlasciwego stosunku pomie¬ dzy azotem i wodorem w utworzonych ga¬ zach. 4. Sposób wedlug zastrz. 1 — 3, zna¬ mienny tym, ze mieszanine pary i powie¬ trza albo pary, powietrza i tlenu podgrze¬ wa sie cieplem nagrzania gazu wytworzo¬ nego. 5. Sposób wedlug'zastrz. 1 — 4, zna¬ mienny tym, ze nadmiar pary zawarty w wytworzonych gazach stosuje sie do pod¬ grzewania wody przeznaczonej do wytwo¬ rzenia pary. 6. Sposób wedlug zastrz. 5, znamien¬ ny tym, ze goraca wode wytworzona ze skroplonej pary stosuje sie do nasycania powietrza lub mieszaniny powietrza z tle¬ nem przed dodawaniem pary swiezej. 7. Sposób wedlug zastrz. 1 — 6, zna¬ mienny tym, ze regulowanie temperatury przeprowadza sie przez wprowadzanie czesci powietrza albo mieszaniny powietrza z tlenem bezposrednio do generatora z po¬ minieciem wymiennika ciepla. „Mont e ca tini" Societa Generale per 1'Industria Mineraria ed Agricola. Zastepca: I. Myszczynski, rzecznik patentowy.Do opisu patentowego Nr 24853. Druk L. Boguslawskiiego i Ski, Warszawa. PL