Pierwszenstwo: Opublikowano: 20. VI. 1968 55446 KI. 12 k, 1/04 MKP C 01 c / aIgIa UKD 661.53 Wspóltwórcy wynalazku: Jan Moskal, Tadeusz Wasala, Konstanty Chmielewski, Rudolf Bregula Wlasciciel patentu: Zaklady Azotowe „Kedzierzyn", Kedzierzyn (Polska) Reaktor do syntezy amoniaku Przedmiotem wynalazku jest reaktor do synte¬ zy amoniaku z przeponowa wymiana ciepla w zlo¬ zu katalizatora.Znane reaktory do syntezy amoniaku z przepo¬ nowa wymiana ciepla w zlozu katalizatora maja kosz katalityczny, w którym katalizator jest ulo¬ zony w jednej lub kilku warstwach, przez które gaz przeplywa szeregowo. Reaktory takie charak¬ teryzuja sie duzymi oporami przeplywu gazu przez zloze katalizatora oraz niekorzystnym rozkladem temperatur w zlozu).Znany jest np. z opisu patentowego NRF nr 1096879 reaktor z dwoma zlozami katalizatora z umieszczonym miedzy nimi wymiennikiem ciepla, przy czym zloze katalityczne chlodzi sie dodatkowo zimnym gazem wprowadzonym do tego wymien¬ nika.Daznosc do pracy z wysoka szybkoscia przeply¬ wu gazu przez katalizator, majaca na celu uzyska¬ nie wysokiej produkcji z jednostki objetosci ka¬ talizatora natrafia na przeszkode jaka stanowia znaczne opory przeplywu. Trudnosci te rozwiazuje co prawda znany reaktor do syntezy amoniaku o promieniowym przeplywie gazu przez kataliza¬ tor, w którym odbiór ciepla reakcji odbywa sie przez wprowadzenie gazu zimnego do glównego^ strumienia goracego gazu reakcyjnego (guench), \ jednakze nie jest on pozbawiony pewnych wad.Jedna z wad takiego reaktora jest trudnosc rów- nomiernego rozdzialu gazu w zlozu katalizatora.Inna z wad takiego reaktora jest nizsza wydajnosc procesu, wskutek jego adiabatycznego przebiegu w warstwach katalizatora, co ma niekorzystny wplyw na rozklad temperatur w katalizatorze. Nie- 5 zaleznie od tego czesc gazu omija czesc kataliza¬ tora na skutek chlodzenia glównego strumienia goracego gazu gazem zimnym.W innych znanych reaktorach do syntezy amo¬ niaku z przeponowa wymiana ciepla stosuje sie 10 wymienniki wspólpradowe wzgledem przeplywu gazu w zlozu katalizatora np. z rurami Fielda oraz wymienniki przeciwpradowe.Wymienniki zbudowane z rur Fielda charakte¬ ryzuja sie duzym oporem przeplywu gazu, malo 15 korzystnymi warunkami przechodzenia ciepla. Wy¬ mienniki przeciwpradowe powoduja niekorzystny dla procesu syntezy amoniaku rozklad temperatur w zlozu katalizatora oraz równiez duze opory przeplywu gazu. 20 Wyzej omówione wady znanych reaktorów do syntezy amoniaku eliminuje rozwiazanie wedlug wynalazku. Przedmiotem wynalazku jest reaktor do syntezy amoniaku, którego zloze katalizatora jest podzielone na dwie warstwy pracujace równo- 25 legie. W przeciwienstwie do znanych reaktorów posiadajacych dwie lub wiecej warstw, przez które zawsae przeplywa gaz reakcyjny szeregowo, przy tym samym obciazeniu reaktora gazem osiaga sie w reaktorze wedlug wynalazku dwukrotne zmniej- 80 szenie predkosci liniowej gazu w katalizatorze 554463 55446 4 i dwukrotne skrócenie drogi gazu przez kataliza¬ tor. W zwiazku z tym mozna dodatkowo zwiekszyc cyrkulacje gazu, a takze zastosowac aktywniejszy katalizator o mniejszej srednicy ziarna i w ten sposób zwiekszyc zdolnosc produkcyjna reaktora.Podzial kosza katalitycznego na dwa zloza pra¬ cujace równolegle wymaga jednak odpowiedniego rozwiazania zagadnienia wymiany cieplnej i roz¬ dzialu gazu na te zloza.Stwierdzono, ze mozna uzyskac korzystniejsze warunki wymiany cieplnej, o ile obydwa zloza ka¬ talizatora zaopatrzy sie w odrebne wymienniki ciepla, polaczone z pionowa rura centralna (umiesz¬ czona centrycznie wewnatrz reaktora) doprowa¬ dzajaca reagenty do katalizatora oraz z wymien¬ nikiem wstepnym umieszczonym ponizej obydwu zlóz katalizatora. Obydwa wymienniki wykonane sa z blach lub rur o przekroju kolowym lub pro¬ filowym w postaci cylindrów, zakonczonych u gó¬ ry i dolu kolektorami i umieszczone wspólsrodko- wo wzgledem rury centralnej. Wymienniki takie umieszczone w obu zlozach podlaczone sa tak, ze uzyskuje sie korzystny dla procesu syntezy amo¬ niaku wspólpradowy przeplyw gazu w wymien¬ niku wzgledem przeplywu gazu w katalizatorze.Podzielenie kosza katalitycznego na dwie równo-' legie pracujace czesci wymaga równiez specjalne¬ go rozwiazania systemu regulacji rozdzialu gazu na obie czesci kosza. Wedlug wynalazku problem ten rozwiazano przez zastosowanie zasuwy regulacyj¬ nej umieszczonej w jednej z czesci kosza katali¬ tycznego, której wrzeciono wyprowadzone jest na zewnatrz reaktora.Urzadzenie wedlug wynalazku przedstawione jest przykladowo na rysunku, na którym fig 1 przed¬ stawia przekrój podluzny reaktora, a fig. fig. 2 i 3 jego przekroje poprzeczne.Reaktor wedlug wynalazku posiada kosz katali¬ tyczny podzielony na dwie czesci, górna 1 i dolna 2, wypelnione zlozem katalizatora, Oba zloza za¬ opatrzone sa w cylindryczne wymienniki ciepla 3, 4 zawierajace u góry i u dolu kolektory 6, 7. 5 Reaktor zawiera zasuwa regulacyjna 5 umiesz¬ czona w rurze centralnej nad górnym zlozem ka¬ talizatora.Dzialanie reaktora wedlug wynalazku jest na¬ stepujace: gaz reakcyjny podgrzany wstepnie 10 w jednym wspólnym wymienniku ciepla 8 wcho¬ dzi rurami 9, 10 do cylindrycznych wymienników 3, 4 przez kolektory 6, nastepnie wychodzi z wy¬ mienników do kolektorów 7 skad przewodami do¬ staje sie do rury centralnej. Z rury centralnej 15 otworem 13 wchodzi do dolnego zloza katalitycz¬ nego 2, a otworem 14 w zasuwie regulacyjnej 5 do górnego zloza katalitycznego 1. Gaz po przejsciu górnego i dolnego zloza, laczy sie w komorze 15, skad przewodem 16 wchodzi do rurek wymiennika 20 wstepnego, po.przejsciu których opuszcza reaktor. PL