SU963951A1 - Process for synthesizing ammonia - Google Patents
Process for synthesizing ammonia Download PDFInfo
- Publication number
- SU963951A1 SU963951A1 SU802965270A SU2965270A SU963951A1 SU 963951 A1 SU963951 A1 SU 963951A1 SU 802965270 A SU802965270 A SU 802965270A SU 2965270 A SU2965270 A SU 2965270A SU 963951 A1 SU963951 A1 SU 963951A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- gas
- ammonia
- temperature
- zones
- zone
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
Изобретение относитс к способам синтеза аммиака и может быть использовано в химической промышленности.The invention relates to methods for the synthesis of ammonia and can be used in the chemical industry.
Известен способ синтеза аммиака путем последовательного пропускани газа через две каталитические зоны. Газ, поступающий в реактор синтеза аммиака, после предварительного теплообменника проходит в радиальном направлении первую каталитическую зону, при этом в результате синтеза температура повышаетс с 410-420 до 510-520°С. Газ с температурой 510520 С поступает во вторую каталитическую зону и проходит ее аксиально. Одновременно производитс отвод тепла реакции синтеза аммиака, дл чего предусмотрен тейлообменник, встроенный в каталитическую зону tl.A known method for the synthesis of ammonia by sequentially passing a gas through two catalytic zones. The gas entering the ammonia synthesis reactor passes a first catalytic zone in the radial direction after the preliminary heat exchanger, and as a result of the synthesis, the temperature rises from 410-420 to 510-520 ° C. Gas with a temperature of 510520 C enters the second catalytic zone and passes it axially. At the same time, heat of the ammonia synthesis reaction is removed, for which a heat exchanger is built in, which is built into the catalytic zone tl.
Недостатком известного способа вл етс низкий выход продукта.The disadvantage of this method is low product yield.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу вл етс способ синтеза аммиака путем последовательного прохождени газа через три каталитические зоны со следующим повышением температуры в зонах:The closest in technical essence and the achieved result to the proposed method is the method of ammonia synthesis by successive passing of gas through three catalytic zones with the following temperature increase in the zones:
- от 420-440 до 520-550°С И зона - от 440-450 до 510-530 С IJJ зона - от 440-450 до 500-520 С и с отводом тепла реакции холодным байпасным т-азом, при этом объем катализатора по зонам увеличиваетс по ходу движени газового потока 2. - from 420-440 to 520-550 ° С And the zone - from 440-450 to 510-530 С IJJ zone - from 440-450 to 500-520 С and with heat removal of the reaction by cold bypass t-az, while the volume of the catalyst zones increase along the gas flow 2.
Синтез аммиака по известному способу осуществл етс в реакторе с аксиальным ходом газа через реакционную зону. Реактор состоит из трех каталитических зон, температурный . режим в которых обеспечиваетс холодным байпасным газом.The synthesis of ammonia is carried out in a manner known per se in a reactor with an axial flow of gas through the reaction zone. The reactor consists of three catalytic zones, temperature. the mode in which is provided by the cold bypass gas.
Недостатком такого способа синтеза аммиака вл етс повышение температуры от 440-450 до 500-520°С при выходе газа из третьей каталитической зоны, что по услови м равновеси реакции синтеза аммиака не дает возможности получить -высокое его содержание на выходе (реальный прирост аммиака 12 об.%),The disadvantage of this method of ammonia synthesis is an increase in temperature from 440-450 to 500-520 ° C when the gas leaves the third catalytic zone, which, according to the equilibrium conditions of the ammonia synthesis reaction, makes it impossible to obtain a high content at the outlet (the real increase in ammonia is 12 about.%),
Кроме того, уменьшаетс количество основного потока газовой смеси, проход щей через каталитические зоны, особенно в первой зоне, вследствие . . отделени большей части газовой смеси на холодные байпасы; Целью изобретени вл етс повыш ние эффективности процесса за счет увеличени выхода готового продукта Поставленна цель достигаетс те что при осуществлении способа синте за аммиака путем последовательного пропускани газа через три каталити ческие зоны с повьшением температур от 400-420 до 510-520 0 в первой и от 440-450 до 500-520с во второй зонах с одновременным отводом тепла реакции холодным байпасным газом в третьей каталитической зоне осущест л ют понижение температуры по ходу за от 520-500 до 475-4бО°С путем включени в тепловую схему реактора двух сопр женных регулируемых отводов тепла в первой и третьей зонах катализатора. Отличие предложенного способа заключаетс в том, что в третьей каталитической зоне осуществл ют по нижение температуры по ходу газа от 520-500 до 4 7 5-4 б О С путем включени в тепловую схему реактора даух сопр женных регулируемых отводов тепла в I и III зонах катализатора. По такому способу синтез аммиака осуществл ют в реакторе. Катализаторна коробка реактора состоит из трех зон с катализатором и одного ввода холодного байпасного газа меж ду первой и второй зонами. В первой и третьей зонах имеютс встроенные теплообменники. Распределение катализатора по зонам следующее: 1030 об.% в первой зоне, 40-50 об.% во второй и 30-40 об.% в третьей. Направление потока газовой смеси в первой и третьей зонах аксиальное, а во второй - радиальное, что снижа ет гидравлическое сопротивление и интенсифицирует процесс синтеза. В первой и второй зонах синтез . аммиака осуществл ют вдали от равно веси при повышении температуры, а .в-третьей зоне - при понижении темп ратуры. Синтез аммиака провод т по схеме представленной на чертеже, где стрелкой А показан вход газовой сме си в реактор синтеза, стрелкой Б выход конвертированного газа из реактора , стрелкой В - ввод холодного байпасного газа. . Основной поток газа поступает , в реактор синтеза аммиака через (Верхнюю крышку.Затем газ направл етс вниз между корпусом 1 реактора и катализаторной коробкбй 2 и входит.в межтрубное пространство 3 предварительного теплообменника,где подогреваетс конверторным газом, выход щим из катализаторной коробки Из предварительного теплообменника основной газ поступает в противоточ ные трубки 4 третьей каталитической зоны 5, где подогреваетс за счет тепла реакции синтеза аммиака. Далее газова смесь через центральную трубку б поступает во внутренние 7, а затем в наружные 8 теплообменные трубки первой каталитической зоны 9, где дополнительно за счет тепла реакции нагреваетс до температуры начала реакции, и после этрго прохо-; дит в аксиальном направлении через первую каталитическую зону. После этого частично конвертированна газова смесь дл снижени температуры разбавл етс байпасным тазом по. линии 10 ввода и проходит в радиальном направлении от периферии к центру через вторую каталитическую зону 11. Затем газова смесь поступает в третью каталитическую зону и проходит через катализатор, расположенныйв межтрубнрм пространстве, в аксиальном направлении. Процесс синтеза аммиака в третьей каталитической зоне протекает при уменьшающемс температурном режиме. Крнвёртированнйй газ выходит из каталитической короб- ки 2, проходит в трубках 12 предва- рительного теплообменника, где частично охлаждаетс встречным потоком газовой смеси, проход щей в межтрубном пространствеэтого теплообменника . Из последнего, газова смесь направл етс в конденсационную систему . Температурный режим в третьей и первой каталитических зонах регулируетс байпасным газом, подаваемым по лини м 10 и 13.. Пример. Расчет реальной аистемы среактором диаметром 1650 высотой 15,8 м при давлении ;320 атм, циркул ции 290000 нм,/ч. Количество холодного байпасного газа составл ет 20% от общего потока, т.е.58000 HMV4, а в первую каталитическую зону поступает 80%, т.е. 232000 нм7ч. При содержании в азотоводородной смеси 3,5 об.% МНз,4 Об.% Аг и 8 об.% СН4 были получены следующие показатели технологического режима: в первой зоне с 3,4 м (22,55% катализатора СА-1 фракции 3-6 мм температура измен етс от 420 до 510С, а концентраци аммиака в газовой смеси - от 3,5 до 13 об.%, т.е. прирост аммиака составл ет 9,5 об.%-. После смешени с холодным байпасным газом концентраци аммиака на входе во вторую каталитическую зону составл ет 13 0., 8 11,2 об.%. В результате ввода 20% холодного байпасного газа температурой 170°С температура газовой смеси, на входе во вторую каталитическую зону снижаетс с 510 до . Во второй каталитической зоне с 6,5 м (43,0%) катализатора СА-1 фракции 1-3 мм концентраци аммиака увеличиваетс от 11,2 до 17,5 об.% при повышении температуры от 440 до . Далее газова смесь с содержанием аммиака 17,5 O6v% и температурой поступает в третью каталитическую зону с 5,2 м (34,4%) катализатора СА-1 фракции 8-12 мм без разбавлени холодным байпасным газом. Синтез аммиака в этой зоне проходит с увеличением концентрации г1ммиака от 17,5 до 20,2 об.%, а температура снижаетс от 520 до . Таким образом, прирост ё ммиака составл ет 20,23 ,,7 об.%.In addition, the amount of the main stream of the gas mixture passing through the catalytic zones, especially in the first zone, is reduced as a result. . separating most of the gas mixture into cold bypasses; The aim of the invention is to increase the efficiency of the process by increasing the yield of the finished product. The aim is to achieve that with the implementation of the synthesis process of ammonia by sequentially passing gas through three catalytic zones with temperatures ranging from 400-420 to 510-520 0 in the first and 440-450 to 500-520s in the second zones with simultaneous heat removal of the reaction by cold bypass gas in the third catalytic zone, the temperature is reduced along the course from 520-500 to 475-4bO ° C by including in the thermal scheme of the reactor yx conjugated controlled heat removal in the first and third catalyst zones. The difference of the proposed method lies in the fact that in the third catalytic zone, the temperature along the gas flow is reduced from 520-500 to 4 7 5-4 b O С by including conjugated regulated heat removal in zones I and III in the thermal scheme of the reactor. catalyst. In this method, ammonia synthesis is carried out in a reactor. The catalyst box of the reactor consists of three zones with a catalyst and one inlet of cold bypass gas between the first and second zones. In the first and third zones there are built-in heat exchangers. The distribution of the catalyst in the zones is as follows: 1030 vol.% In the first zone, 40-50 vol.% In the second and 30-40 vol.% In the third. The direction of flow of the gas mixture in the first and third zones is axial, and in the second - radial, which reduces the hydraulic resistance and intensifies the synthesis process. In the first and second zones of the synthesis. ammonia is carried out far from the equilibrium with increasing temperature, and in the third zone - with decreasing temperature. The synthesis of ammonia is carried out according to the scheme shown in the drawing, where arrow A shows the gas mixture entering the synthesis reactor, arrow B returns the converted gas from the reactor, arrow B shows the cold bypass gas injection. . The main gas flow enters the ammonia synthesis reactor through the (Top cover. Then the gas is directed down between the reactor vessel 1 and the catalyst box 2 and enters. In the annular space 3 of the pre-heat exchanger, where it is heated by the converter gas leaving the catalyst box From the pre-heat exchanger the main gas enters countercurrent tubes 4 of the third catalytic zone 5, where it is heated by the heat of the ammonia synthesis reaction. Then the gas mixture through the central tube b enters the interior 7, and then into the outer 8 heat exchange tubes of the first catalytic zone 9, where it is additionally heated to the temperature at the beginning of the reaction due to the heat of reaction, and then passes through the first catalytic zone in the axial direction. temperature is diluted with a bypass basin through the inlet line 10 and passes radially from the periphery to the center through the second catalytic zone 11. Then the gas mixture enters the third catalytic zone and passes through Cut the catalyst, located in the intertube space, in the axial direction. The ammonia synthesis process in the third catalytic zone proceeds at a decreasing temperature. The curved gas leaves the catalytic box 2 and passes through the tubes 12 of the preliminary heat exchanger, where it is partially cooled by a counter flow of the gas mixture passing through the annular space of this heat exchanger. From the latter, the gas mixture is directed to the condensation system. The temperature conditions in the third and first catalytic zones are controlled by the bypass gas supplied through lines 10 and 13. Example. Calculation of a real system with a reactor with a diameter of 1650 and a height of 15.8 m at a pressure of 320 atm, a circulation of 290000 nm, / h. The amount of cold bypass gas is 20% of the total flow, i.e. 588000 HMV4, and 80% is fed to the first catalytic zone, i.e. 232,000 nm7h When the content in the nitric mixture of 3.5% by volume of MPL, 4% by volume of Ar and 8% by volume of CH4, the following technological parameters were obtained: in the first zone with 3.4 m (22.55% of catalyst CA-1 fraction 3 The -6 mm temperature varies from 420 to 510 ° C, and the concentration of ammonia in the gas mixture varies from 3.5 to 13% by volume, i.e. the increase in ammonia is 9.5% by volume. After mixing with the cold bypass gas the concentration of ammonia at the inlet to the second catalytic zone is 13 0., 8 11.2% by volume. As a result of introducing 20% cold bypass gas with a temperature of 170 ° C, the temperature of the gas mixture at the inlet to the second catalytic zone decreases from 510 to. In the second catalytic zone, from 6.5 m (43.0%) of catalyst CA-1 of a fraction of 1-3 mm, the concentration of ammonia increases from 11.2 to 17.5% by volume as the temperature rises from 440 to C. Next, the gas mixture with an ammonia content of 17.5 O6v% and temperature enters the third catalytic zone with 5.2 m (34.4%) of catalyst CA-1 of a fraction of 8-12 mm without dilution with cold bypass gas. The synthesis of ammonia in this zone proceeds with an increase in the concentration of ammonia from 17.5 to 20.2% by volume, and the temperature decreases from 520 to. Thus, the increase in gamma is 20.23, 7% by volume.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU802965270A SU963951A1 (en) | 1980-08-01 | 1980-08-01 | Process for synthesizing ammonia |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU802965270A SU963951A1 (en) | 1980-08-01 | 1980-08-01 | Process for synthesizing ammonia |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU963951A1 true SU963951A1 (en) | 1982-10-07 |
Family
ID=20911549
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU802965270A SU963951A1 (en) | 1980-08-01 | 1980-08-01 | Process for synthesizing ammonia |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU963951A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4963338A (en) * | 1987-07-03 | 1990-10-16 | Ammonia Casale, S.A. | Process for heterogeneous synthesis and related reactors |
-
1980
- 1980-08-01 SU SU802965270A patent/SU963951A1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4963338A (en) * | 1987-07-03 | 1990-10-16 | Ammonia Casale, S.A. | Process for heterogeneous synthesis and related reactors |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4208347A (en) | Process for the synthesis of urea | |
CA1306846C (en) | Process for heterogeneous synthesis and related reactors | |
AU601781B2 (en) | Improved process for synthesizing ammonia | |
EP0550525B1 (en) | High conversion ammonia synthesis | |
RU2150995C1 (en) | Process and reactor for heterogeneous exothermic synthesis of formaldehyde | |
SU963951A1 (en) | Process for synthesizing ammonia | |
SE446623B (en) | PROCEDURE FOR PREPARING A WHEAT AND QUERY GAS | |
US5066421A (en) | Heating and producing a hydrocarbon steam mixture | |
US4298589A (en) | Split axial flow converter in ammonia synthesis | |
US6015537A (en) | Process and reactor for the preparation of ammonia | |
EP0113523A1 (en) | Temperature controlled ammonia synthesis process | |
GB1332809A (en) | Method and apparatus for the cooling of soot-containing gases | |
RU2156160C2 (en) | Method and reactor for heterogeneous exothermic synthesis of formaldehyde | |
US4230680A (en) | Low energy process for synthesis of ammonia | |
US20230219049A1 (en) | Multi-bed catalytic reactor | |
US3498752A (en) | Apparatus for exothermic catalytic reactions | |
NZ202746A (en) | Reactor and methanol synthesis process | |
US6482382B1 (en) | Process and converter for the preparation of ammonia | |
US3998932A (en) | Process for the catalytic synthesis of ammonia | |
US2599466A (en) | Apparatus for continuous catalysis | |
EP0075056A1 (en) | Synthesis system and process for the production of ammonia | |
CN109678659A (en) | The parallel methanol synthesis reaction system of double-reactor | |
US3977833A (en) | Apparatus for the production of formaldehyde | |
SU1668297A1 (en) | Ammonia synthesis | |
US3505016A (en) | Isotopic exchange processes |