RU2205794C2 - Способ и конвертор для получения аммиака - Google Patents
Способ и конвертор для получения аммиака Download PDFInfo
- Publication number
- RU2205794C2 RU2205794C2 RU2001111847/12A RU2001111847A RU2205794C2 RU 2205794 C2 RU2205794 C2 RU 2205794C2 RU 2001111847/12 A RU2001111847/12 A RU 2001111847/12A RU 2001111847 A RU2001111847 A RU 2001111847A RU 2205794 C2 RU2205794 C2 RU 2205794C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ammonia
- reaction zone
- cooling
- ammonia synthesis
- synthesis gas
- Prior art date
Links
Images
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
- 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
- C01C1/0441—Reactors with the catalyst arranged in tubes
-
- 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
- C01C1/0447—Apparatus other than synthesis reactors
- C01C1/0452—Heat exchangers
-
- 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
Abstract
Изобретение относится к получению аммиака каталитическим превращением аммиачного синтез-газа. Способ получения аммиака включает операции контактирования аммиачного синтез-газа с катализатором синтеза аммиака, расположенным в форме реакционной зоны в одной или более каталитической трубке, охлаждения реакционной зоны с обеспечением выполнения способа в изотермических условиях путем осуществления циркуляции охлаждающего агента внутри охлаждающих трубок, каждая из которых окружает концентрически одну каталитическую трубку, при этом охлаждающий агент выбирают из группы, включающей соли, смеси солей и металлы, имеющие температуру плавления ниже температуры в зоне реакции и вывода обогащенного аммиаком потока, вытекающего из реакционной зоны. Конвертор включает по меньшей мере одну каталитическую трубку, приспособленную к приему аммиачного синтез-газа и удерживанию зоны реакции катализатора синтеза аммиака, и по меньшей мере одну охлаждающую трубку, которая концентрически окружает по меньшей мере одну каталитическую трубку и в которой находится охлаждающий агент, выбранный из группы, включающей соли, смеси солей и металлы, имеющие температуру плавления ниже температуры в зоне реакции, и имеющий температуру, поддерживаемую на заданном уровне для обеспечения выполнения осуществляемого способа в изотермических условиях. 2 с. и 5 з. п.ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к получению аммиака каталитическим превращением аммиачного синтез-газа. Более конкретно, это изобретение касается синтеза аммиака при высоких скоростях превращения аммиачного синтез-газа в присутствии катализатора синтеза аммиака, расположенного в трубчатой зоне реакции, охлаждаемой хладагентом во внетрубной области трубчатой реакционной зоны. Синтез аммиака из синтез-газа, состоящего из водорода и азота, является экзотермическим процессом, и процесс требует охлаждения, чтобы получить высокие скорости превращения.
Даже если концентрация водорода и азота в синтез-газе близка к стехиометрическому составу для образования аммиака, завершенная реакция превращения в аммиак не может быть достигнута при разовом прохождении синтез-газа через каталитический слой. Кроме того, вследствие экзотермической природы синтеза аммиака повышение температуры во время прохождения через слой катализатора смещает равновесную концентрацию в сторону более низкой концентрации аммиака. Известно несколько способов охлаждения процесса синтеза аммиака.
В обычных способах получения аммиака из синтез-газа используют либо косвенное, либо прямое охлаждение синтез-газа между несколькими каталитическими слоями, где синтез аммиака протекает над катализатором синтеза аммиака.
При прямом охлаждении холодный синтез-газ вводят в частично прореагировавший синтез-газ между слоями. Недостатком этого способа охлаждения является разбавление частично прореагировавшего газа нереагировавшим газом, что приводит к более низкой концентрации аммиака в потоке продукта, получаемого по такому способу.
При косвенном способе охлаждения частично прореагировавший синтез-газ охлаждают холодным газом, обычно свежим синтез-газом, в теплообменнике, расположенном между выпускным и входным отверстиями двух каталитических слоев.
В настоящее время обнаружено, что скорость превращения аммиачного синтез-газа в аммиак значительно увеличивается, если охлаждение синтез-газа по мере его протекания через каталитический слой катализатора синтеза аммиака происходит путем передачи тепла охлаждающему агенту, находящемуся в непрерывном тепловом контакте с процессом.
Таким образом, это изобретение обеспечивает способ получения аммиака, включающий операции:
- контактирования аммиачного синтез-газа с катализатором синтеза аммиака, расположенным в виде реакционной зоны в одной или более каталитической трубке;
- непрерывного охлаждения зоны реакции путем передачи тепла из реакционной зоны охлаждающему агенту; и
- удаления обогащенного аммиаком вытекающего из реакционной зоны потока.
- контактирования аммиачного синтез-газа с катализатором синтеза аммиака, расположенным в виде реакционной зоны в одной или более каталитической трубке;
- непрерывного охлаждения зоны реакции путем передачи тепла из реакционной зоны охлаждающему агенту; и
- удаления обогащенного аммиаком вытекающего из реакционной зоны потока.
В наиболее обычном воплощении вышеописанный способ выполняют в конверторе с одной или более каталитической трубкой, расположенной в оболочке для удержания охлаждающего агента. Синтез-газ поступает в верхнюю часть каталитической трубки и проходит через реакционную зону катализатора синтеза аммиака. Тепло, выделяющееся во время превращения в аммиак водорода и азота, содержащихся в синтез-газе, непрерывно передается через стенку каталитической трубки охлаждающей среде, окружающей трубку. При непрерывном охлаждении по данному способу адиабатического увеличения температуры по существу избегают, так что способ выполняют по существу в изотермических условиях. Изотермическое превращение синтез-газа приводит к более высоким скоростям превращения газа в аммиак по сравнению с известными способами синтеза аммиака с косвенным или прямым охлаждением частично прореагировавшего синтез-газа, где охлажденный газ контактирует с катализатором при адиабатических условиях. После удаления тепла реакции из реакционной зоны охлаждающую среду непрерывно или периодически удаляют из конвертора и снаружи охлаждают путем, например, теплообмена с водой или паром и возвращают обратно в конвертор общепринятыми средствами.
В особом воплощении изобретения охлаждающий агент находится в пространстве, образованном внешней стенкой каталитической трубки и внутренней стенкой охлаждающей трубки, которая концентрически окружает каталитическую трубку.
Преимущественной особенностью последнего воплощения является возможность избежать применения кожуха реактора с рядом каталитических трубок или выполнить его из материала со значительно меньшей механической прочностью, чем в обычных аммиачных конверторах.
Предпочтительно охлаждающие трубки, окружающие каталитические трубки, конструируют с более низкой механической прочностью, чем каталитические трубки. В случае разрушения каталитической трубки реагирующий газ, вытекающий под высоким давлением внутрь охлаждающих трубок, отводят в пространство за пределы охлаждающей трубки. Тем самым сброс давления синтез-газа происходит за пределами охлаждающих трубок, и удается успешно избегать вредных реакций газа с охлаждающим агентом.
Дальнейшей целью изобретения является создание конвертора для получения аммиака путем реакции аммиачного синтез-газа в присутствии катализатора синтеза аммиака и охлаждения реакции по мере ее протекания через катализатор синтеза, причем конвертор включает по меньшей мере одну каталитическую трубку, приспособленную к приему аммиачного синтез-газа и удерживанию реакционной зоны с катализатором синтеза аммиака, причем по меньшей мере одна каталитическая трубка расположена в контейнере с охлаждающим агентом, как схематически показано на прилагаемой фиг.1.
Охлаждающая среда, пригодная в качестве охлаждающего агента для рассмотренного выше способа и реактора, может быть любым твердым продуктом или жидкостью, имеющей точки плавления и кипения ниже желательной температуры в зоне реакции, включая соль или смесь солей, металлы или жидкости, являющиеся инертными при фактических условиях способа. Эти охлаждающие агенты включают эвтектические смеси солей, подобные смесям KNO3, NaNO3 и NaNO2 (поставляемым Degussa), и эвтектические смеси NaOH и КОН. Дополнительные эвтектические смеси солей и охлаждающие жидкости хорошо известны в химической промышленности. Обычные температурные условия рассмотренного выше способа находятся между 300 и 600oС. Температуру охлаждающего агента следует поддерживать на заданном уровне в пределах диапазона рабочей температуры путем внешнего охлаждения агента, как упомянуто выше.
Следующим воплощением изобретения является удаление аммиака из обогащенного аммиаком газообразного продукта, отводимого из каталитических трубок, которое достигается путем адсорбции на адсорбенте, имеющем высокое сродство к аммиаку при высоком давлении, подобно тому, как регенерацию отработанного адсорбента выполняют при помощи снятия давления над адсорбентом, а извлечение обогащенного аммиаком газа проводят подобно отделению, например, кислорода или азота в известных процессах адсорбции с дифференциалом давления. Более того, аммиак может быть отделен от не подвергшегося превращению синтез-газа путем охлаждения и конденсации аммиака из обогащенного аммиаком вытекающего потока по данному способу. Непрореагировавший синтез-газ после отделения от аммиака в газообразном продукте может затем быть подан повторно в каталитическую трубку или пропущен в последующую каталитическую трубку для дальнейшего превращения, как схематически показано на фиг.2 и 3.
Пример.
В специфическом воплощении настоящего изобретения питающий синтез-газ под давлением 13,8 МПа предварительно подогревают до 350oС и вводят в реактор, оснащенный 600 реакторными трубками с внутренним диаметром 80,1 мм. Трубки заполняют в верхней части стандартным железным катализатором синтеза аммиака, а в нижней части - стандартным рутениевым катализатором синтеза аммиака. Синтез-газ распространяется по трубкам и реагирует над катализатором синтеза аммиака. Каталитические трубки окружены оболочкой. В пространстве между оболочкой и трубками циркулирует солевой расплав противотоком к направлению течения газа внутри трубок, находясь в режиме теплообмена с синтезом. Циркуляция солевого расплава служит для удаления тепла, выделяющегося при экзотермической реакции синтеза аммиака. Солевой расплав поступает при 360oС в охлаждающее пространство, а покидает реактор при 420oС. Горячий расплав охлаждают за пределами реактора до 360oС в теплообменнике, в котором тепло, выделенное из солевого расплава, используют для подогрева синтез-газа. Охлажденный солевой расплав затем подают насосом обратно в реактор. Прошедший через катализатор прореагировавший синтез-газ, обогащенный аммиаком, покидает трубки и выводится из реактора. Газ охлаждают путем теплообмена со свежим синтез-газом.
В таблице ниже приведены концентрации компонентов в потоке газа на входе и выходе из реактора, которые получены в вышеупомянутом эксперименте.
Способ по изобретению может быть использован в одной сквозной секции синтеза аммиака так же, как и в более стандартной, типа циклической, секции синтеза аммиака или в комбинации с аналогичными или другими типами аммиачных конверторов в более перспективных циклических секциях синтеза аммиака, например, включающих конверторы с газовым питанием или конверторы с продувочным газом. Получаемый аммиак может быть выделен из обогащенного аммиаком газообразного продукта в секции синтеза путем охлаждения и конденсации аммиака в обогащенном аммиаком вытекающем потоке или при помощи абсорбции. Удаление аммиака может быть проведено в одну или более операций, между и/или после каждой из реакционных зон.
Claims (7)
1. Способ получения аммиака, включающий операции контактирования аммиачного синтез-газа с катализатором синтеза аммиака, расположенным в форме реакционной зоны в одной или более каталитической трубке, охлаждения реакционной зоны путем теплопроводящей связи с охлаждающим агентом, и вывода обогащенного аммиаком потока, вытекающего из реакционной зоны, отличающийся тем, что охлаждение реакционной зоны осуществляют с обеспечением выполнения способа в изотермических условиях путем осуществления циркуляции охлаждающего агента внутри охлаждающих трубок, каждая из которых окружает концентрически одну каталитическую трубку, при этом охлаждающий агент выбирают из группы, включающей соли, смеси солей и металлы, имеющие температуру плавления ниже температуры в зоне реакции.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что аммиачный синтез-газ контактирует с катализатором синтеза аммиака, расположенным в двух или более реакционных зонах с промежуточным удалением обогащенного аммиаком вытекающего между реакционными зонами потока.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обогащенный аммиаком вытекающий поток разделяют на поток не подвергшегося превращению аммиачного синтез-газа и поток получаемого аммиака, причем не подвергшийся превращению аммиачный синтез-газ подают повторно в реакционную зону.
4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что разделение осуществляют путем охлаждения вытекающего потока и конденсации аммиака.
5. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что разделение осуществляют путем адсорбции аммиака, содержащегося в вытекающем потоке.
6. Конвертор для осуществления способа по п.1, включающий по меньшей мере одну каталитическую трубку, приспособленную к приему аммиачного синтез-газа и удерживанию зоны реакции катализатора синтеза аммиака, и по меньшей мере одну охлаждающую трубку, которая концентрически окружает по меньшей мере одну каталитическую трубку и в которой находится охлаждающий агент, выбранный из группы, включающей соли, смеси солей и металлы, имеющие температуру плавления ниже температуры в зоне реакции, и имеющий температуру, поддерживаемую на заданном уровне для обеспечения выполнения осуществляемого способа в изотермических условиях.
7. Конвертор по п. 6, отличающийся тем, что стенки охлаждающей трубки/трубок имеют более низкую механическую прочность, чем стенки каталитической трубки/трубок.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DKPA199801398 | 1998-10-30 | ||
DKPA199801398 | 1998-10-30 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001111847A RU2001111847A (ru) | 2003-05-10 |
RU2205794C2 true RU2205794C2 (ru) | 2003-06-10 |
Family
ID=8104416
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001111847/12A RU2205794C2 (ru) | 1998-10-30 | 1999-10-25 | Способ и конвертор для получения аммиака |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6955797B1 (ru) |
EP (1) | EP1129030B1 (ru) |
JP (1) | JP3650581B2 (ru) |
CN (1) | CN1170769C (ru) |
AU (1) | AU1154000A (ru) |
CA (1) | CA2347379A1 (ru) |
RU (1) | RU2205794C2 (ru) |
WO (1) | WO2000026139A1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2474469C2 (ru) * | 2007-06-06 | 2013-02-10 | Уде Гмбх | Устройство и способ для каталитических газофазных реакций, а также их применение |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7435401B2 (en) * | 2004-07-02 | 2008-10-14 | Kellogg Brown & Root Llc | Pseudoisothermal ammonia process |
US7371361B2 (en) * | 2004-11-03 | 2008-05-13 | Kellogg Brown & Root Llc | Maximum reaction rate converter system for exothermic reactions |
US8808659B2 (en) * | 2010-01-28 | 2014-08-19 | E I Du Pont De Nemours And Company | Process and reactor system for producing ammonia using ionic liquids |
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 |
CN102910649A (zh) * | 2012-11-09 | 2013-02-06 | 湖南高安新材料有限公司 | 极低压条件下制备高纯氨的方法 |
US10150670B2 (en) * | 2014-11-25 | 2018-12-11 | Haldor Topsoe A/S | Process for generation of synthesis gas by flue gas recycle |
CN107406266A (zh) * | 2015-02-17 | 2017-11-28 | 味之素株式会社 | 用于选自含氮产品和经发酵及培养的产品的产品的生产系统和生产方法 |
CN107250342A (zh) * | 2015-02-17 | 2017-10-13 | 味之素株式会社 | 有机化合物或微生物的制造系统及制造方法 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1066551B (de) * | 1959-10-08 | LENTIA Gesellschaft mit beschränkter Haftung, Ein- und Verkauf, München | Kontaktofen zur Durchfuhrung katalytischer Hochdrucksynthesen | |
US1952021A (en) * | 1931-04-03 | 1934-03-20 | Forrest C Reed | Process for the direct syntheses of ammonia |
US1931678A (en) | 1931-12-02 | 1933-10-24 | Atmospheric Nitrogen Corp | Process for the synthetic production of compounds |
SU44237A1 (ru) | 1934-09-05 | 1935-09-30 | В.С. Гаврилов | Способ использовани теплоты реакции образовани аммиака или метанола |
DE973995C (de) * | 1951-08-03 | 1960-08-11 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren zur Ausnutzung der Reaktionswaerme bei der Synthese von Ammoniak oder bei anderen katalytischen Gasreaktionen |
US3615200A (en) * | 1967-06-14 | 1971-10-26 | Toyo Engineering Corp | Process for concentrating inert components in pressurized synthesis loop |
DE2929300A1 (de) | 1979-07-19 | 1981-01-29 | Linde Ag | Reaktor zur durchfuehrung katalytischer endothermer oder exothermer reaktionen |
GB8410517D0 (en) * | 1984-04-25 | 1984-05-31 | Ici Plc | Ammonia synthesis |
US4744966A (en) * | 1986-11-20 | 1988-05-17 | Santa Fe Braun Inc. | Process for synthesizing ammonia |
JP2625443B2 (ja) * | 1987-09-25 | 1997-07-02 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 固定触媒層反応器 |
DE68901115D1 (de) * | 1988-06-27 | 1992-05-07 | Ammonia Casale Sa | Verfahren und reaktor fuer die exotherme heterogene synthese mit hilfe verschiedener katalytischer betten und mit externer rueckgewinnung der reaktionswaerme. |
US5484582A (en) * | 1993-10-27 | 1996-01-16 | Lee; Jing M. | Process for ammonia recovery in ammonia production |
US5520891A (en) * | 1994-02-01 | 1996-05-28 | Lee; Jing M. | Cross-flow, fixed-bed catalytic reactor |
-
1999
- 1999-10-25 JP JP2000579531A patent/JP3650581B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1999-10-25 CA CA002347379A patent/CA2347379A1/en not_active Abandoned
- 1999-10-25 RU RU2001111847/12A patent/RU2205794C2/ru not_active IP Right Cessation
- 1999-10-25 US US09/830,478 patent/US6955797B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-10-25 EP EP99971398A patent/EP1129030B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-10-25 CN CNB998123161A patent/CN1170769C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1999-10-25 AU AU11540/00A patent/AU1154000A/en not_active Abandoned
- 1999-10-25 WO PCT/EP1999/008055 patent/WO2000026139A1/en active IP Right Grant
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КАСАТКИН А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Госхимиздат, 1961, с.378 и 379. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2474469C2 (ru) * | 2007-06-06 | 2013-02-10 | Уде Гмбх | Устройство и способ для каталитических газофазных реакций, а также их применение |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1129030B1 (en) | 2006-07-12 |
AU1154000A (en) | 2000-05-22 |
CN1170769C (zh) | 2004-10-13 |
CA2347379A1 (en) | 2000-05-11 |
JP3650581B2 (ja) | 2005-05-18 |
EP1129030A1 (en) | 2001-09-05 |
CN1329574A (zh) | 2002-01-02 |
JP2002528377A (ja) | 2002-09-03 |
WO2000026139A1 (en) | 2000-05-11 |
US6955797B1 (en) | 2005-10-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5292904A (en) | Method for production of ethylene oxide | |
RU2126799C1 (ru) | Непрерывный способ проведения экзотермической реакции и каталитический конвертер | |
CA2428761C (en) | Carbon monoxide conversion process and reactor | |
JP2004518102A (ja) | ホットガスの急冷のための装置及び方法 | |
EP0080270B1 (en) | Synthesis process and reactor | |
JPH0567566B2 (ru) | ||
JPWO2006118071A1 (ja) | 尿素合成装置およびその改造方法 | |
RU2205794C2 (ru) | Способ и конвертор для получения аммиака | |
JP5374046B2 (ja) | エチレンオキシド回収/ストリッピング用容器、システム及び方法 | |
KR20000070165A (ko) | 수소와 산소로부터 과산화수소의 제조방법 | |
KR20030072623A (ko) | 발열 반응 시스템 | |
JP4994226B2 (ja) | 尿素合成装置 | |
RU2261756C2 (ru) | Способ и реактор для проведения неадиабатических каталитических реакций | |
JPS60106527A (ja) | 二重管式発熱反応器 | |
JPH045487B2 (ru) | ||
RU2241667C1 (ru) | Каталитический способ производства аммиака из синтез-газа | |
EP2297038B1 (en) | Method for making ammonia using a cold wall horizontal ammonia converter | |
MXPA01004293A (en) | Process and converter for the preparation of ammonia | |
MXPA02011818A (es) | Proceso para la descomposicion de una solucion acuosa de carbamato proveniente de la seccion de recuperacion de urea de una planta de produccion de urea. | |
JPS59122452A (ja) | 尿素合成管 | |
SA02220721B1 (ar) | نظام تفاعل طارد للحرارة | |
JPH10277382A (ja) | 反応器 | |
JPH0156070B2 (ru) | ||
JPS6050726B2 (ja) | 塩化シアンの製法 | |
JPH10277383A (ja) | 反応器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091026 |