RU2717801C1 - Reactor for catalytic steam-oxygen conversion of ammonia - Google Patents

Reactor for catalytic steam-oxygen conversion of ammonia Download PDF

Info

Publication number
RU2717801C1
RU2717801C1 RU2019129182A RU2019129182A RU2717801C1 RU 2717801 C1 RU2717801 C1 RU 2717801C1 RU 2019129182 A RU2019129182 A RU 2019129182A RU 2019129182 A RU2019129182 A RU 2019129182A RU 2717801 C1 RU2717801 C1 RU 2717801C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor
conical
package
flange connector
ammonia
Prior art date
Application number
RU2019129182A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Витальевич Ардамаков
Александр Викторович Герасименко
Игорь Валентинович Лукьянов
Original Assignee
Публичное акционерное общество "КуйбышевАзот"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "КуйбышевАзот" filed Critical Публичное акционерное общество "КуйбышевАзот"
Priority to RU2019129182A priority Critical patent/RU2717801C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2717801C1 publication Critical patent/RU2717801C1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to a reactor for catalytic steam-oxygen conversion of ammonia to obtain nitrogen oxide (II) required for synthesis of hydroxylamine sulphate. Reactor includes cylindrical housing consisting of two parts with smaller and larger diameter, connected by spherical or conical segment, conical cover, conical bottom, nozzles for inlet and outlet of gaseous reagents and reaction products, flange connector and additional flange connector, located on both sides of spherical or conical segment, package of catalytic gauzes with grates supporting them, ignition device, explosive membranes, distribution grid, cooling screen, package of evaporators and superheater and buffer zone located between internal side of reactor wall and package of evaporators and superheater and containing fibrous inorganic material that controls heat exchange in buffer zone.
EFFECT: invention increases efficiency of the process.
1 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к реакторам каталитической парокислородной конверсии аммиака для получения оксида азота (II), необходимого для синтеза гидроксиламинсульфата (ГАС), одного из основных полупродуктов в синтезе капролактама. Процесс протекает при температуре 800-950°С на платинородиевой сетке. Основная реакция:The invention relates to reactors for catalytic steam-oxygen conversion of ammonia to produce nitric oxide (II), which is necessary for the synthesis of hydroxylamine sulfate (GAS), one of the main intermediates in the synthesis of caprolactam. The process proceeds at a temperature of 800-950 ° C on a platinum-rhodium grid. The main reaction:

Figure 00000001
Figure 00000001

Побочные реакции:Adverse Reactions:

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Процесс проводят в присутствии водяного пара, компенсирующего сильный экзотермический эффект основной и побочных реакций и повышающего нижний предел взрываемости смеси по аммиаку.The process is carried out in the presence of water vapor, which compensates for the strong exothermic effect of the main and side reactions and increases the lower explosive limit of the mixture in terms of ammonia.

Известен реактор для окислительной конверсии аммиака [Патент РФ 982777 МПК B01J 8/04, 1982]. Аммиачно-воздушная смесь через входной патрубок поступает в реакционный объем, проходит через платиноидную катализаторную сетку, где при 850-950°С происходит конверсия аммиака. Конвертированный газ с температурой 850-950°С последовательно проходит пучки труб основного и дополнительного теплообменника, где происходит фиксация оксидов азота за счет резкого охлаждения газа до температуры 450-500°С. Охлажденный газ выводится из реактора. Недостатком данного реактора является недостаточная (слишком высокая) температура фиксации оксидов азота (450-500°С), что приводит к протеканию побочных реакций.A known reactor for the oxidative conversion of ammonia [RF Patent 982777 IPC B01J 8/04, 1982]. The ammonia-air mixture through the inlet pipe enters the reaction volume, passes through a platinum catalyst network, where ammonia is converted at 850-950 ° C. Converted gas with a temperature of 850-950 ° C passes through the bundles of pipes of the main and additional heat exchanger, where nitrogen oxides are fixed due to the sharp cooling of the gas to a temperature of 450-500 ° C. The cooled gas is discharged from the reactor. The disadvantage of this reactor is the insufficient (too high) fixation temperature of nitrogen oxides (450-500 ° C), which leads to the occurrence of adverse reactions.

Близкое техническое решение предложено в патенте [Патент РФ 1509109 МПК В01J 8/04, 1989]. Реактор для окислительной конверсии аммиака содержит вертикальный цилиндрический корпус с патрубками для подвода газовой смеси и отвода конвертированного газа и фланцевый разъем. Внутри корпуса размещена на опорных элементах платиноидная каталитическая сетка, под которой расположен трубчатый теплообменник с входной и выходной газовыми камерами, к трубным доскам которых присоединены трубы теплообменника. Реактор работает следующим образом. Аммиачно-воздушная смесь под давлением 6-8 кг/см2 поступает в корпус и проходит через платиноидную каталитическую сетку, где при 850-900°С происходит конверсия аммиака. Конвертированный нитрозный газ с температурой 850-900°С проходит и омывает трубы теплообменника, где происходит фиксация оксидов азота. Охлажденный до 450-500°С газ отводится на дальнейшую переработку. Недостатком данной конструкции реактора, также, как и в предыдущем случае, является недостаточная (слишком высокая) температура фиксации оксидов азота (450-500°С), что приводит к протеканию побочных реакций и, как следствие, низкому выходу целевого продукта.A similar technical solution is proposed in the patent [RF Patent 1509109 IPC B01J 8/04, 1989]. The reactor for the oxidative conversion of ammonia contains a vertical cylindrical body with nozzles for supplying a gas mixture and removing the converted gas and a flange connector. A platinum-shaped catalytic grid is placed on the supporting elements inside the housing, under which there is a tubular heat exchanger with gas inlet and outlet chambers, to the tube plates of which heat exchanger tubes are connected. The reactor operates as follows. The ammonia-air mixture at a pressure of 6-8 kg / cm 2 enters the housing and passes through a platinum catalytic grid, where ammonia is converted at 850-900 ° C. Converted nitrous gas with a temperature of 850-900 ° C passes and washes the pipes of the heat exchanger, where nitrogen oxides are fixed. Cooled to 450-500 ° C gas is diverted for further processing. The disadvantage of this reactor design, as in the previous case, is the insufficient (too high) fixation temperature of nitrogen oxides (450-500 ° C), which leads to the occurrence of side reactions and, as a consequence, low yield of the target product.

Известен также реактор для парокислородной конверсии аммиака [Патент РФ 1813557 МПК B01J 8/02, 1993]. Реактор имеет вертикальный несущий корпус, состоящий из двух частей, соединенных между собой фланцами. В верхнюю часть вварен патрубок входа аммиака, а в нижнюю часть - патрубок входа воздуха, патрубки входа и выхода нагреваемого газа. В днище вварен патрубок выхода конвертированного газа. Внутри корпуса встроен направляющий кожух, образующий с корпусом кольцевой канал, сообщающийся с патрубком входа воздуха и размещенным в верхней части аппарата вместе со смесителем аммиака с воздухом. Смеситель аммиака с воздухом представляет собой кольцевую камеру с внутренней перфорированной стенкой. Направляющий кожух состоит из двух частей, защищенных огнеупорным материалом.A reactor for vapor-oxygen conversion of ammonia is also known [RF Patent 1813557 IPC B01J 8/02, 1993]. The reactor has a vertical load-bearing housing, consisting of two parts interconnected by flanges. An ammonia inlet pipe is welded into the upper part, and an air inlet pipe, heated gas inlet and outlet pipes are welded into the lower part. The outlet pipe of the converted gas is welded into the bottom. A guiding casing is integrated inside the casing, forming an annular channel with the casing, communicating with the air inlet pipe and placed in the upper part of the apparatus together with an ammonia mixer with air. The ammonia mixer with air is an annular chamber with an internal perforated wall. The guide casing consists of two parts protected by refractory material.

Между фланцевым разъемом, соединяющим верхнюю и нижнюю части направляющего кожуха, закреплены катализаторные платиноидные сетки с поддерживающим устройством. Ниже поддерживающего устройства расположена специальная газораспределительная решетка, под которой размещен теплообменник с прогнутыми Z-образными трубками, закрепленными в трубных решетках. Трубные решетки отделены от потока горячего конвертированного газа дополнительными тонкостенными трубными решетками.Between the flange connector connecting the upper and lower parts of the guide casing, platinum catalyst meshes are fixed with a supporting device. Below the supporting device, there is a special gas distribution grill, under which a heat exchanger with curved Z-shaped tubes fixed in tube sheets is placed. The tube sheets are separated from the hot converted gas stream by additional thin-walled tube sheets.

Реактор работает следующим образом. Очищенный воздух с температурой около 250°С поступает в кольцевой канал, образованный несущим корпусом, состоящим из двух частей, соединенных фланцами и направляющим кожухом, где в верхней части смешивается с аммиаком, поступающим через патрубок входа аммиака и отверстия перфорированной стенки смесителя. Образовавшаяся газовая смесь поступает на катализаторные платиноидные сетки, закрепленные между фланцами верхней и нижней частей направляющего кожуха и опирающиеся на поддерживающее устройство, где при температуре 900-950°С происходит конверсия аммиака. Конвертированный газ с температурой 900-950°С проходит через специальную газораспределительную решетку, обеспечивающую равномерное распределение газового потока по поперечному сечению теплообменника и равномерный прогрев всех теплообменных труб. Конвертированный газ, проходя между теплообменными трубами, охлаждается до температуры 700°С и выводится из реактора на дальнейшую переработку.The reactor operates as follows. Purified air with a temperature of about 250 ° C enters the annular channel formed by the supporting body, consisting of two parts connected by flanges and a guiding casing, where in the upper part it is mixed with ammonia entering through the ammonia inlet pipe and the holes of the perforated mixer wall. The resulting gas mixture enters the catalyst platinum networks, fixed between the flanges of the upper and lower parts of the guide casing and resting on a supporting device, where ammonia is converted at a temperature of 900-950 ° C. Converted gas with a temperature of 900-950 ° C passes through a special gas distribution grill, which ensures uniform distribution of the gas flow over the cross section of the heat exchanger and uniform heating of all heat transfer pipes. The converted gas passing between the heat exchange pipes is cooled to a temperature of 700 ° C and is removed from the reactor for further processing.

Недостатком данного реактора является сложность его конструкции и недостаточная (слишком высокая) температура охлаждения конвертированного газа, что приводит к протеканию побочных реакций и снижению выхода целевого продукта.The disadvantage of this reactor is the complexity of its design and insufficient (too high) cooling temperature of the converted gas, which leads to the occurrence of side reactions and a decrease in the yield of the target product.

Известен также реактор для окисления аммиака до оксида азота (II) в присутствии платинового катализатора [Патент РФ 2632685 МПК С01В 21/26, С01В 21/28, B01J 8/02, B01J 12/00, 2016], отличительной особенностью которого является наличие внутреннего фильтровального элемента. Реактор имеет корпус, состоящий из трех частей: верхней, нижней и средней. Все части между собой соединяются с помощью фланцев. Нижняя часть обычно имеет коническую форму. Эта форма помогает минимизировать падение давления при прохождении конвертированного газа через нижнюю часть. Верхняя и средняя части объединены для образования общей полости, в которой аммиак окисляется до оксида азота (II). Реактор включает фильтровальную пластину, которая расположена поперек корпуса реактора и отделяет нижнюю часть от общей полости. Реактор включает внутренний фильтровальный элемент, установленный на фильтровальной пластине. В общей полости расположена платиносодержащая каталитическая сетка, которая обеспечивает окисление аммиака до оксида азота (II). Каталитическая сетка расположена на поддерживающей сетке, которая расположена поперек реактора. Поступающий в реактор воздух и аммиак тщательно смешивают в общей полости, одновременно контактируя с каталитическим материалом. В средней части располагается по крайней мере одно устройство для отвода тепла реакции. Недостатком данного реактора является сложность его конструкции.Also known is a reactor for the oxidation of ammonia to nitric oxide (II) in the presence of a platinum catalyst [RF Patent 2632685 IPC С01В 21/26, СВВ 21/28, B01J 8/02, B01J 12/00, 2016], the distinguishing feature of which is the presence of an internal filter element. The reactor has a housing consisting of three parts: upper, lower and middle. All parts are interconnected using flanges. The lower part is usually conical in shape. This shape helps minimize pressure drop as the converted gas passes through the bottom. The upper and middle parts are combined to form a common cavity in which ammonia is oxidized to nitric oxide (II). The reactor includes a filter plate, which is located across the reactor vessel and separates the lower part from the common cavity. The reactor includes an internal filter element mounted on the filter plate. A platinum-containing catalytic network is located in the common cavity, which ensures the oxidation of ammonia to nitric oxide (II). The catalytic grid is located on a supporting grid, which is located across the reactor. The air and ammonia entering the reactor are thoroughly mixed in a common cavity, while in contact with the catalytic material. At least one device for removing heat of reaction is located in the middle part. The disadvantage of this reactor is the complexity of its design.

Наиболее близким решением поставленной технической задачи (прототипом) является реактор для каталитической парокислородной конверсии аммиака (фиг. 1) [М.М. Караваев, А.П. Засорин, Н.Ф. Клещев. Каталитическое окисление аммиака, М, Химия, 1983, с. 232], который представляет собой аппарат с цилиндрическим корпусом (1), конической крышкой (2) и коническим днищем (3), устройств (штуцеров) для ввода и вывода газообразных реагентов и продуктов реакции. Во фланцевом разъеме (4) корпуса помещен пакет сеток (5), состоящий из: платинородиевых сеток, малоплатиновых сеток и улавливающей палладиевой сетки. В верхней части реактора расположено розжиговое устройство, смотровые стекла и взрывные мембраны (на фиг. 1 не показаны).The closest solution to the technical problem (prototype) is a reactor for catalytic steam-oxygen conversion of ammonia (Fig. 1) [M.M. Karavaev, A.P. Zasorin, N.F. Kleschev. Catalytic Oxidation of Ammonia, M, Chemistry, 1983, p. 232], which is an apparatus with a cylindrical body (1), a conical cover (2) and a conical bottom (3), devices (fittings) for introducing and discharging gaseous reactants and reaction products. In the flange connector (4) of the housing is placed a packet of nets (5), consisting of: platinum-rhodium nets, low-platinum nets and a trapping palladium mesh. An ignition device, sight glasses and explosive membranes (not shown in FIG. 1) are located in the upper part of the reactor.

На внутренней поверхности корпуса ниже фланцевого разъема размещен охлаждающий экран (6), предназначенный для защиты реактора от перегрева. Под каталитическим пакетом сеток (5) диаметром D1 расположены пакеты испарителей и пароперегревателя (7) диаметром D2. Коническая верхняя крышка (2) снаружи оборудована змеевиком, в который подается пар для обогрева в предпусковой период (на фиг. 1 не показаны). Газовая смесь после смесителя (на фиг.1 не показан) направляется в верхнюю часть реактора, проходит распределительную решетку (8) и поступает на платинородиевую сетку пакета сеток (5), на которых при температуре 800-950°С протекает реакция окисления аммиака. Образовавшиеся нитрозные газы обтекают пакет испарителей и пароперегревателя (7), предназначенный для утилизации тепла реакции, и с температурой 250-320°С выходят из реактора и направляются в смеситель (на фиг. 1 не показан).On the inner surface of the casing below the flange connector there is a cooling screen (6) designed to protect the reactor from overheating. Under the catalytic package of grids (5) with a diameter of D 1 are packages of evaporators and a superheater (7) with a diameter of D 2 . The conical top cover (2) is equipped externally with a coil into which steam is supplied for heating during the pre-start period (not shown in FIG. 1). The gas mixture after the mixer (not shown in Fig. 1) is sent to the upper part of the reactor, passes the distribution grid (8) and enters the platinum-rhodium grid of a packet of grids (5), on which the ammonia oxidation reaction proceeds at a temperature of 800-950 ° С. The resulting nitrous gases flow around the package of evaporators and superheater (7), designed to recover the heat of reaction, and with a temperature of 250-320 ° C come out of the reactor and sent to the mixer (not shown in Fig. 1).

Недостатком известного реактора является наличие «мертвой» (застойной) зоны (9) для потока газовой смеси. Эта тупиковая для газа зона (9) находится ниже каталитического пакета сеток (5), расположена между внутренней стороной металлической стенки реактора (1) и пакетом испарителей и пароперегревателя. Тупиковая для хода части газового потока зона (9) является следствием т.н. технологического зазора, заложенного в эту конструкцию реактора, нарушающую функцию фиксации, «закалки» продукта превращения аммиака в оксид азота (II) при парокислородной конверсии аммиака на платинородиевом катализаторе.A disadvantage of the known reactor is the presence of a “dead” (stagnant) zone (9) for the gas mixture flow. This gas dead-end zone (9) is located below the catalytic network of grids (5), located between the inner side of the metal wall of the reactor (1) and the package of evaporators and superheater. Zone (9), which is deadlock for the passage of a part of the gas flow, is a consequence of the so-called technological gap embedded in this reactor design, violating the function of fixing, "hardening" of the product of the conversion of ammonia to nitric oxide (II) during the vapor-oxygen conversion of ammonia on a platinum rhodium catalyst.

Наличие этой застойной зоны в конструкции реактора приводит:The presence of this stagnant zone in the design of the reactor leads to:

1) к нарушению, по крайней мере, для части продуктового газового потока (нитрозных газов) режима «закалки» - когда температура реакции с 800-950°С должна быть как можно быстрее снижена до 250-320°С (лучше 180-200°С) для уменьшения или полного исключения протекания побочных реакций (б) и (в) и, как следствие, для увеличения степени конверсии и выхода целевого продукта. Это происходит за счет заметного тепло- массообмена между основным газовым потоком и потоком, попадающим в застойную зону, и контактированием его с корпусом (1) реактора, т.е. с металлом, выполняющим в данном случае роль катализатора.1) to violation, at least for part of the product gas stream (nitrous gases) of the “quenching” mode - when the reaction temperature from 800–950 ° С should be reduced as quickly as possible to 250–320 ° С (better 180–200 ° C) to reduce or completely eliminate the occurrence of adverse reactions (b) and (c) and, as a result, to increase the degree of conversion and yield of the target product. This occurs due to a noticeable heat and mass transfer between the main gas stream and the stream falling into the stagnant zone and its contact with the reactor vessel (1), i.e. with metal, which in this case acts as a catalyst.

2) протекание побочных реакций приводит к образованию в газообразных продуктах нитрата аммония, что усиливает вероятность возникновения взрывоопасной ситуации (критическая концентрация ионов аммония - 50 мг/м3);2) the occurrence of adverse reactions leads to the formation of ammonium nitrate in gaseous products, which increases the likelihood of an explosive situation (the critical concentration of ammonium ions is 50 mg / m 3 );

3) наличие застойной зоны приводит к увеличению температуры газовой смеси над пакетом катализатора, расположенного непосредственно над зоной (~ 30% от всего катализатора) до 500°С, инициированию протекания побочных реакций и, как следствие, к снижению степени конверсии и выходу целевого продукта;3) the presence of a stagnant zone leads to an increase in the temperature of the gas mixture above the catalyst packet located directly above the zone (~ 30% of the total catalyst) to 500 ° C, initiation of side reactions and, as a consequence, to a decrease in the degree of conversion and yield of the target product;

4) известная конструкция реактора не позволяет достичь максимального выхода целевого продукта - оксида азота (II) при оптимальном режиме работы за счет уменьшения рабочего диаметра аппарата: D1>D2 (см. фиг. 1).4) the known design of the reactor does not allow to achieve the maximum yield of the target product - nitric oxide (II) at the optimum operating mode due to the reduction of the working diameter of the apparatus: D 1 > D 2 (see Fig. 1).

Целью настоящего изобретения является устранение всех перечисленных выше недостатков.The aim of the present invention is to eliminate all of the above disadvantages.

Согласно изобретению поставленная цель достигается реактором (см. фиг. 2) для каталитической парокислородной конверсии аммиака, включающего цилиндрический корпус, коническую крышку, коническое днище, устройства (штуцеры) для ввода и вывода газообразных реагентов и продуктов реакции, фланцевый разъем, расположенный на цилиндрическом корпусе, каталитических сеток, содержащих платину, вместе с поддерживающими их решетками, розжиговое устройство, взрывные мембраны (на фиг. 2 не показаны), распределительную решетку, опорные кольца с окнами, охлаждающий экран, расположенный ниже пакета каталитических сеток, содержащих платину, и предназначенный для защиты реактора от перегрева, пакет испарителей и пароперегревателя. Цилиндрический корпус состоит из двух частей с меньшим и большим диаметром, причем часть с меньшим диаметром соединена с конической крышкой, часть с большим диаметром соединена с коническим днищем, между собой обе части соединены сферическим или коническим сегментом, на внутренней поверхности которого расположен дополнительный фланцевый разъем, причем фланцевый разъем и дополнительный фланцевый разъем расположены с двух сторон сферического или конического сегмента, а буферная зона, образованная между пакетом испарителей и пароперегревателя, сферическим или коническим сегментом и частью цилиндрического корпуса с большим диаметром, примыкающим к дополнительному фланцевому разъему, содержит волокнистый неорганический материал, регулирующий теплообмен в этой буферной зоне.According to the invention, the goal is achieved by a reactor (see Fig. 2) for catalytic steam-oxygen conversion of ammonia, including a cylindrical body, a conical cover, a conical bottom, devices (fittings) for introducing and discharging gaseous reactants and reaction products, a flange connector located on the cylindrical body , catalytic grids containing platinum, together with their supporting grids, ignition device, explosive membranes (not shown in Fig. 2), distribution grid, support rings with windows, o lazhdayuschy screen located below the package of catalytic nets containing platinum, and a reactor intended for protection against overheating, the package evaporators and superheater. The cylindrical body consists of two parts with a smaller and a larger diameter, the part with a smaller diameter connected to the conical cover, the part with a larger diameter connected to the conical bottom, both parts are connected by a spherical or conical segment, on the inner surface of which there is an additional flange connector, moreover, the flange connector and the additional flange connector are located on both sides of the spherical or conical segment, and the buffer zone formed between the package of evaporators and vapor evatelya, conical or spherical segment and a cylindrical body portion with a larger diameter adjacent to the flange connector further comprises an inorganic fibrous material, regulating heat transfer in this buffer zone.

В предлагаемой конструкции отсутствуют застойные зоны, препятствующие движению газового потока при парокислородной конверсии аммиака и фиксации, «закалки», продукционного газа, в связи с чем температура газового потока не увеличивается и остается в оптимальном режиме, соответствующей воздействию излучения и зависящей от скорости газового потока, т.е. с увеличением производительности реактора окисления аммиака температура уменьшается до исходной температуры газового потока.In the proposed design, there are no stagnant zones that impede the movement of the gas stream during the vapor-oxygen conversion of ammonia and fixation, “quenching”, production gas, and therefore the temperature of the gas stream does not increase and remains in the optimal mode, corresponding to the effect of radiation and depending on the gas stream velocity, those. as the productivity of the ammonia oxidation reactor increases, the temperature decreases to the initial temperature of the gas stream.

Кроме того, использование в конструкции частей с одинаковыми размерами (D3=D4, см. фиг. 2) позволяет увеличить производительность реактора за счет увеличения выхода целевого продукта.In addition, the use in the design of parts with the same dimensions (D 3 = D 4 , see Fig. 2) can increase the productivity of the reactor by increasing the yield of the target product.

Реактор по предлагаемому техническому решению представляет собой (см. фиг. 2) цилиндрический корпус, состоящий из двух частей: с меньшим диаметром D3 (10) и с большим диаметром D5 (11), коническую крышку (12), коническое днище (13), устройств (штуцеров) для ввода (14) газообразных реагентов и вывода (15) продуктов реакции, фланцевый разъем (16), расположенный на цилиндрическом корпусе, пакет содержащих платину каталитических сеток (17) вместе с поддерживающими и опорными кольцами с окнами и решетками (18), розжиговое устройство, взрывные мембраны (на фиг. 2 не показаны), распределительную решетку (19), охлаждающий экран (20), расположенный ниже пакета каталитических сеток (17) содержащих платину и предназначенный для защиты реактора от перегрева, пакет испарителей и пароперегревателя (21), расположенный под пакетом каталитических сеток (17) содержащих платину, буферную зону (22) для агрегирования элементов охладителя газа, расположение которой не влияет на процесс парокислородной конверсии аммиака, находящуюся ниже каталитического пакета сеток (17) и расположенную между внутренней стороной стенки реактора и пакетом испарителей и пароперегревателя (21).The reactor according to the proposed technical solution is (see Fig. 2) a cylindrical body consisting of two parts: with a smaller diameter D 3 (10) and with a large diameter D 5 (11), a conical cover (12), a conical bottom (13 ), devices (fittings) for introducing (14) gaseous reactants and output (15) of reaction products, a flange connector (16) located on a cylindrical body, a package of platinum-containing catalytic grids (17) together with supporting and support rings with windows and gratings (18), ignition device, explosive membranes (in Fig. 2 not rendered), a distribution grid (19), a cooling screen (20) located below the catalytic grid package (17) containing platinum and designed to protect the reactor from overheating, a package of evaporators and a superheater (21) located under the catalytic grid package (17) containing platinum, a buffer zone (22) for aggregation of gas cooler elements, the location of which does not affect the process of vapor-oxygen conversion of ammonia, located below the catalytic network of grids (17) and located between the inner side of the reaction wall torus and a package of evaporators and superheater (21).

Часть цилиндрического корпуса с меньшим диаметром D3 (10) соединена с конической крышкой (12), а часть цилиндрического корпуса с большим диаметром D5 (11) соединена с коническим днищем (13). Между собой обе части цилиндрического корпуса (10, 11) соединены сферическим или коническим сегментом корпуса (23), на внутренней поверхности которого расположен охлаждающий экран (20). Цилиндрический корпус содержит дополнительный фланцевый разъем (24). Фланцевый разъем (16) и дополнительный фланцевый разъем (24) расположены с разных сторон сферического или конического сегмента (23). Буферная зона (22), образованная между пакетом испарителей и пароперегревателя (21), сферическим или коническим сегментом корпуса (23) и частью цилиндрического корпуса с большим диаметром D5 (11), примыкающего к дополнительному фланцевому разъему (24), содержит волокнистый неорганический материал (например, базальтовую вату), регулирующий теплообмен в буферной зоне (22).A part of the cylindrical body with a smaller diameter D 3 (10) is connected to the conical cover (12), and a part of the cylindrical body with a larger diameter D 5 (11) is connected to the conical bottom (13). Between themselves, both parts of the cylindrical body (10, 11) are connected by a spherical or conical segment of the body (23), on the inner surface of which there is a cooling screen (20). The cylindrical housing contains an additional flange connector (24). The flange connector (16) and the additional flange connector (24) are located on different sides of the spherical or conical segment (23). The buffer zone (22), formed between the package of evaporators and superheater (21), a spherical or conical segment of the housing (23) and a part of the cylindrical housing with a large diameter D 5 (11) adjacent to the additional flange connector (24), contains fibrous inorganic material (e.g. basalt cotton wool), which regulates heat transfer in the buffer zone (22).

В таблице приведены результаты парокислородной конверсии аммиака с использованием предлагаемого реактора и реактора-прототипа (на действующем производстве). Как видно из этих данных, применение новой конструкции реактора позволяет увеличить производительность с 1500 м3/ч до 1809 м3/ч (~ на 20%).The table shows the results of steam-oxygen conversion of ammonia using the proposed reactor and the prototype reactor (in the current production). As can be seen from these data, the use of the new reactor design allows increasing the productivity from 1500 m 3 / h to 1809 m 3 / h (~ by 20%).

Figure 00000004
Figure 00000004

Claims (2)

Реактор для каталитической парокислородной конверсии аммиака, включающий цилиндрический корпус, коническую крышку, коническое днище, устройства (штуцеры) для ввода и вывода газообразных реагентов и продуктов реакции, фланцевый разъем, расположенный на цилиндрическом корпусе, пакет содержащих платину каталитических сеток вместе с поддерживающими их решетками, розжиговое устройство, взрывные мембраны, распределительную решетку, охлаждающий экран, расположенный ниже пакета содержащих платину каталитических сеток и предназначенный для защиты реактора от перегрева, пакет испарителей и пароперегревателя, расположенный под пакетом содержащих платину каталитических сеток, буферную зону, находящуюся ниже каталитического пакета сеток и расположенную между внутренней стороной стенки реактора и пакетом испарителей и пароперегревателя,A reactor for catalytic vapor-oxygen conversion of ammonia, including a cylindrical body, a conical cover, a conical bottom, devices (fittings) for introducing and discharging gaseous reactants and reaction products, a flange connector located on the cylindrical body, a packet of platinum-containing catalytic grids together with their supporting grids, ignition device, explosive membranes, distribution grid, cooling screen, located below the package containing platinum catalyst grids and designed for reactor protection against overheating, the package evaporators and superheater disposed under the package containing platinum catalyst gauzes buffer zone located below the catalyst pack screens and disposed between the inner side wall of the reactor and evaporator and superheater package, отличающийся тем, что цилиндрический корпус состоит из двух частей с меньшим и большим диаметром, причем часть с меньшим диаметром соединена с конической крышкой, часть с большим диаметром соединена с коническим днищем, между собой обе части соединены сферическим или коническим сегментом, на внутренней поверхности которого расположен охлаждающий экран, причем, цилиндрический корпус содержит дополнительный фланцевый разъем, фланцевый разъем и дополнительный фланцевый разъем расположены с двух сторон сферического или конического сегмента, а буферная зона, образованная между пакетом испарителей и пароперегревателя, шаровым или коническим сегментом и частью цилиндрического корпуса с большим диаметром, примыкающего к дополнительному фланцевому разъему, содержит волокнистый неорганический материал, регулирующий теплообмен в буферной зоне.characterized in that the cylindrical body consists of two parts with a smaller and a larger diameter, and a part with a smaller diameter is connected to a conical cover, a part with a larger diameter is connected to a conical bottom, both parts are connected by a spherical or conical segment, on the inner surface of which is located a cooling screen, moreover, the cylindrical body contains an additional flange connector, a flange connector and an additional flange connector are located on both sides of a spherical or conical segment coagulant, and buffer zone formed between the package and the superheater evaporators, conical or spherical segment and a cylindrical body portion with a larger diameter adjacent to the flange connector further comprises an inorganic fibrous material, regulating heat transfer in the buffer zone.
RU2019129182A 2019-09-16 2019-09-16 Reactor for catalytic steam-oxygen conversion of ammonia RU2717801C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019129182A RU2717801C1 (en) 2019-09-16 2019-09-16 Reactor for catalytic steam-oxygen conversion of ammonia

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019129182A RU2717801C1 (en) 2019-09-16 2019-09-16 Reactor for catalytic steam-oxygen conversion of ammonia

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2717801C1 true RU2717801C1 (en) 2020-03-25

Family

ID=69943267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019129182A RU2717801C1 (en) 2019-09-16 2019-09-16 Reactor for catalytic steam-oxygen conversion of ammonia

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2717801C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU982777A1 (en) * 1981-06-30 1982-12-23 Научно-Производственное Объединение "Техэнергохимпром" Ammonia converter
RU1813557C (en) * 1990-05-31 1993-05-07 Днепродзержинский Филиал Государственного Научно-Исследовательского Института Азотной Промышленности И Продуктов Органического Синтеза Apparatus for oxidation of ammonia
RU2632685C2 (en) * 2012-03-05 2017-10-09 Басф Се Reactor for ammonia oxidation with inner filtering element

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU982777A1 (en) * 1981-06-30 1982-12-23 Научно-Производственное Объединение "Техэнергохимпром" Ammonia converter
RU1813557C (en) * 1990-05-31 1993-05-07 Днепродзержинский Филиал Государственного Научно-Исследовательского Института Азотной Промышленности И Продуктов Органического Синтеза Apparatus for oxidation of ammonia
RU2632685C2 (en) * 2012-03-05 2017-10-09 Басф Се Reactor for ammonia oxidation with inner filtering element

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КАРАВАЕВ М.М., ЗАСОРИН А.П., КЛЕЩЕВ Н.Ф., Каталитическое окисление аммиака, М., Химия, 1983. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101527240B1 (en) Reactor for preparing hydrogen cyanide by the andrussow process
EP1854535A2 (en) Reactor with a plate-type heat-exchanger
AU2009321790B2 (en) Device and method for catalytic gas phase reactions and use thereof
CA2578622A1 (en) Catalytic reactor
RU2005133997A (en) CONVERTER SYSTEM WITH THE MAXIMUM REACTION SPEED FOR EXOTHERMAL REACTIONS
JP2010528840A (en) Apparatus and method for catalytic gas phase reaction and use thereof
RU2005120608A (en) PSEUDOISOTHERMAL METHOD FOR PRODUCING AMMONIA
JPH0240607B2 (en)
RU2717801C1 (en) Reactor for catalytic steam-oxygen conversion of ammonia
RU2074024C1 (en) Method for exothermic heterogeneous synthesis and reactor for its embodiment
US3442626A (en) Ammonia converter
UA48177C2 (en) Method and reactor for formaldehyde heterogeneous exothermic synthesis
EP0550539A1 (en) Apparatus for ammonia synthesis.
US3440021A (en) High pressure reactor
RU2321456C2 (en) Method and device for producing oxidizing reactions
US20220135407A1 (en) Apparatus and process for conversion of ammonia into oxides of nitrogen
SU707509A3 (en) Reactor for processes of decomposition of gaseous hydrocarbons
EP3021958B1 (en) Reactor for preparing hydrogen cyanide by the andrussow process, equipment comprising said reactor and process using such an equipment
US20030133849A1 (en) Amonia oxidaion with reduced formation of N2O
JPH02217302A (en) Method for indirectly heating process gas flow in reaction chamber for endothermic reaction and apparatus for practicing said method
EP3691991A1 (en) A novel layout for inter-bed cooling in sulfuric acid plants
SU982777A1 (en) Ammonia converter
US1450661A (en) Apparatus for the manufacture of sulphuric anhydride
SU1005885A1 (en) Reactor for producing sulphuric acid
SU1724336A1 (en) Apparatus for removal organic admixtures from waste gas