HU203706B - Hoprisontal converter for ammonia synthesis - Google Patents
Hoprisontal converter for ammonia synthesis Download PDFInfo
- Publication number
- HU203706B HU203706B HU872449A HU244987A HU203706B HU 203706 B HU203706 B HU 203706B HU 872449 A HU872449 A HU 872449A HU 244987 A HU244987 A HU 244987A HU 203706 B HU203706 B HU 203706B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- gas
- catalyst bed
- heat exchanger
- catalyst
- inlet
- Prior art date
Links
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 59
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 29
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims description 28
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title claims description 28
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 112
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 15
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 73
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
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
-
- 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
- C01C1/0423—Cold wall reactors
-
- 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
- B01J8/04—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 the fluid passing successively through two or more beds
-
- 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
- B01J8/04—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 the fluid passing successively through two or more beds
- B01J8/0446—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 the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
- B01J8/0476—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 the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more otherwise shaped beds
- B01J8/0484—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 the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more otherwise shaped beds the beds being placed next to each other
-
- 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
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00017—Controlling the temperature
- B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
- B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
- B01J2208/00203—Coils
-
- 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
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/18—Details relating to the spatial orientation of the reactor
- B01J2219/182—Details relating to the spatial orientation of the reactor horizontal
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Vessels, Lead-In Wires, Accessory Apparatuses For Cathode-Ray Tubes (AREA)
- Manufacturing Of Tubular Articles Or Embedded Moulded Articles (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
A találmány tárgya vízszintes ammóniaszintézis-konverter az ammónia alkotóelemeiből, hidrogénből és nitrogénból történő katalizátoros ammőniaelőállításra.
Az ammóniaszintézist konverterekben rendszerint 70-325 bar (7xl06-3,24xl07 Pa) közötti nyomáson és 340-525 ’C közötti hőmérsékleten hajtják végre.
A korszerű, nagy kapacitású ammónia-berendezésekben általában egyetlen konvertert alkalmaznak. Egy 1000 tonna/nap teljesítményű berendezés katalizátor-igénye 40-90 m3. A konverterek átmérője általában 2 és 4 m között, hossza, illetve magassága 10 és 35 m között változik. A katalizátor-ágyak konverteren belüli elrendezése és a gázáramlás iránya szerint ismertek transzverzális, radiális vagy axiális gázáramlási rendszerű konverterek.
Transzverzális gázáramlási rendszerű vízszintes ammóniaszintézis konverter ismerhető meg Sámuel Stelzoff „Technology and Manufacture of Ammónia” (Wiley-Interscience Pubücation, 1981) című kiadványából. A konverterek kettős falú szerkezetet megvalósító külső és belső köpenye van, amelyek a nyomászáró külső köpeny mentén a hűtőgáz számára gyűrűkeresztmetszetű áramlási csatornát képeznek. A katalizátorrétegek különálló katalizátor-ágyakban vannak elrendezve. Az egymástól elválasztott, külön egységeket képező katalizátor-ágyak a belső köpenyben egymás mellett helyezkednek el. A gázáramlás a katalizátor-ágyakon belül fentről lefelé irányul. A szomszédos katalizátor-ágyak közötti gázáramlást terelőelemek irányítják. Az említett kiadvány 1.28 ábrája olyan ún. Kellogg-rendszerű vízszintes konvertert mutat, amely három katalizátor-ágyat tartalmaz. A konverter hűtőrendszere alapvetően közvetlen, katalizátorrétegen belüli, vagy katalizátorrétegek közötti lehet. A fent említett Kellogg-rendszerű berendezésben például a katalizátor-ágyak között hideg szintézisgázt injektálnak a részben átalakított gázhoz, ily módon közvetlen hűtést érnek el. A követlen hűtés a katalizátorrétegekbe ágyazott vagy katalizátorrétegek között elrendezett hőcserélővel megvalósított rétegközi vagy rétegen belüli hűtéssel is kombinálható. Rétegen belüli és rétegközi hűtésre felületi vagy csöves hőcserélőket használnak. A követlen hűtési rendszerű berendezések egyszerűbb felépítésüknek köszönhetően - kisebb méretű, kevesebb felületi és csöves hőcserélőt alkalmaznak - alacsonyabb ráfordítással megvalósíthatók. Hátrányuk, hogy nagyobb szintézisgáznyomást tesznek lehetővé, mivel a szintézisgáz teljes mennyisége nem kerül kontaktusba a teljes katalizátortömeggel. Adott ammóniamennyiség előállításához ezért nagyobb gáztömeg áramoltatására van szükség.
A DE-2803945 számú közrebocsátási iratból ammóniaszintézis eljárás és hozzá tartozó berendezés ismerhető meg. A berendezés függőleges ammóniaszintézis-konverter, amelynek külső és belső köpenye van, amelyek gyűrűkeresztmetszetű áramlási csatornát képeznek. A belső köpenyben egy vagy több rétegből álló katalizátortőmeg van elrendezve. A konverternek csöves hőcserélő rendszere van, amelynek csövei a katali2 zátorrétegekbe vagy a katalizátorrétegek közé vannak ágyazva. A berendezés egyik változatánál a katalizátorrétegeket hőcserélő csőkötegek választják el egymástól, amelyek csőszakaszai a függőleges gázáramlási irányra merőlegesen, vízszintesen helyezkednek el. A hőcserélő csövek katalizátorral közvetlenül érintkező hatásos felülete a konverteren belül az ammóniakoncentráció növekedésének irányában folyamatosan csökken.
A teljes katalizátortömeg egyetlen katalizátorágyban való elrendezése egyrészt a reakcióegyensúly szempontjából, másrészt a katalizátor túlmelegedésének és károsodásának veszélye miatt sem előnyös. A hőcserélők katalizátorrétegbe vagy katalizátorrétegek közé ágyyazott elrendezése a berendezést bonyolulttá teszi, és vízszintes konverterekben nem alkalmazható.
A találmánnyal célunk az ammóniaszintézis hatékonyságának javítása, a fajlagos költségek csökkentése nagy teljesítményű vízszintes berendezésben.
A megoldandó feladat olyan vízszintes ammóniaszintézis-konverter kialakítása, amelyben a katalizátor különálló katalizátor-ágyakban van elrendezve, és a hűtőrendszer a katalizátor-ágyak közötti indirekt hűtést (indirect interbed cooling”) biztosít, ahol a hűtőközeg előnyösen friss szintézisgáz, és a szintézisgáz teljes mennyisége a katalizátor teljes tömegével maradéktalanul kapcsolatba lép.
A kitűzött feladat megoldására kialakított ammóniaszintézis-konverternek
- vízszintes helyzetű, kétoldalt lezárófejjel lezárt nyomásálló, hengeres külső köpenye és
- a külső köpenyen belül elrendezett hengeres belső köpenye van, amely a külső köpennyel gyűrűkeresztmetszetű csatornát képez, és mindkét alapja lezárással van ellátva, ahol a lezárások az azonos oldali lezárőfejjel telített gázteret képeznek, továbbá
- az egyik lezárófej környezetében kialakított gázbevezető nyüása van, amely az azonos oldali telített gáztérrel, a gyűrűkeresztmetszetű csatornával és az ellentétes oldali telített gáztérrel soros gázvezető kapcsolatban van, továbbá
- hőcserélői, és
- legalább három transzverzális áramlási rendszerű katalizátor-ágya van, amelyek a belső köpeny belsejében, annak két lezárása között vannak elrendezve, ahol
- a katalizátor-ágyakat keresztirányú oldalfalak és a belső köpeny szemközti palástfal felületrészei határolják;
- a katalizátor-ágyak felső gázbevezetéssel és alsó gázkivezetéssel vannak kialakítva;
- az első katalizátor-ágy a gázbevezető nyílással ellentétes lezárás közelében, a második katalizátorágy pedig az első és a harmadik katalizátor-ágy között van elrendezve, és
- az utolsó katalizátor-ágy gázkivezetése az ammóniaszintéziskonverter gázklvezető eszközével van kapcsolatban.
A találmány lényege, hogy
HU 203 706 Β
a) az első és a második katalizátor-ágy között függőleges helyzetben, felfelé néző bemenettel és kimenettel U-csöves első hőcserélő van elrendezve;
b) a második és a harmadik katalizátor-ágy között függőleges helyzetű csövekkel rendelkező csöves második hőcserélő van elrendezve.
c) a hengeres belső köpeny belsejében, annak alsó részén, az első és a második katalizátor-ágy alatt első hosszirányú gázvezeték van elrendezve, amely a gázbevezető nyílással ellentétes oldali telített gázteret a második hőcserélő bemenetével köti össze;
d) a hengeres belső köpeny belsejében, annak felső részén, a második katalizátor-ágy felett második hosszirányú gázvezeték van elrendezve, amely a második hőcserélő kimenetét az első hőcserélő bemenetével köti össze.
e) az első hőcserélő kimenetétől az első katalizátorágyon keresztül lefelé, az első hőcserőlő környezetében a második katalizátor-ágy fölé, a második katalizátor-ágyon keresztül lefelé, a második hőcserélő környezetében a harmadik katalizátor-ágy fölé, és a harmadik katalizátor-ágyon keresztül lefelé vezető kialakítású gázterelőelemei vannak;
f) a harmadik katalizátor-ágy alsó kivezetőrészétől az ammóniaszintézis-konverter gázkivezető eszközének bemenetéhez vezető kialakítású gázterelő eleme van.
A harmadik katalizátor-ágy alsó kivezető része és az ammóniaszintézis-konverter gázkivezető eszköze közé előnyösen egy további, transzverzális áramlási rendszerű katalizátor-ágy van beiktatva, amely a hengeres belső köpeny belsejében a gázbevezető nyílás felőli lezárás és a harmadik katalizátor-ágy között helyezkedik el.
A második hőcserélő célszerűen egyenes csövekből álló függőleges csőköteggel rendelkezik, amelynek csövein a hűtőközeg - az U-csöves kialakítással ellentétben - csak egy irányban, egyszer áramlik át.
A gázáramlási útja a következő: a nyomászáró külső köpeny lezárófején kialakított gázbevezető nyíláson keresztül a gáz a telített gáztérbe kerül, ahonnan a gyűrűkeresztmetszetű csatornán keresztül a szemközti telített gáztérbe, majd onnan az alsó hosszirányú gázvezetéken keresztül a második - csöves - hőcserélőbe, azon áthaladva a felső hosszirányú gázvezetéken keresztül az első - U csöves - hőcserélőbe, azon áthaladva pedig az első katalizátor-ágy felső bevezetőrészéhez áramlik.
A találmány szerinti ammóniaszintézis-konverternek a találmány szerint legalább három katalizátorágya van. Az első katalizátor-ágyon lefelé átáramoltatott gáz az első hőcserélő környezetében a második katalizátor-ágy fölé áramlik, onnan a második katalizátor-ágyon lefelé áthaladva a második hőcserélő környezetében a harmadik katalizátor-ágy fölé, onnan pedig a harmadik katalizátor-ágyon lefelé áthaladva alkalmas gázterelő elrendezésen, és adott esetben a negyedik katalizátor-ágyon keresztül az ammóniaszintézis-konverter gázkivezető eszközének bemenetéhez áramlik.
Amint a fentiekből kitűnik, a találmány szerinti konverterben sem a katalizátor-ágyak között, sem a katalizátor-ágyakon belül nem alkalmazunk külső hűtőgázt.
A találmány részletesebben a rajz alapján ismertetjük. A rajzon az
1. ábrán a találmány szerinti vízszintes ammóniaszintézis-konverter példakénti kiviteli alakját tüntettük fel függőleges metszetben; a
2. ábrán egy további példakénti kiviteli alakot tüntettünk fel, ugyancsak függőleges metszetben; a
3A ábrán az 1. ábra A-A metszetét, a
3B ábrán az 1. ábra B-B metszetét ábrázoltuk.
Amint az 1. ábrából kiti&iik, a találmány szerinti 15 konverternek nyomásálló 1 külső köpenye van, amely jobb oldalon 2 lezárófejjel, bal oldalon paiig 3 lezárófejjel van lezárva. Az 1 külső köpenyen belül, vele lényegében koaxiálisán hengeres 4 belső köpeny van elrendezve, amelynek hossza az 1 külső köpeny hosszá20 val megegyezik. Az 1 külső köpeny belső hengerfelülete a 4 belső köpeny külső hengerfelületével 5 gyflrűkeresztmetszetű csatornát határoz meg. A hengeres 4 belső köpeny jobboldali és baloldali 6, illetve 7 lezárásai az 1 külső köpeny jobboldali és baloldali 2, illetve 3 lezárófejeivel 8, illetve 9 telített gáztereket képeznek. Az 1 külső köpeny baloldali 3 lezárófejében 10 gázbevezető nyílás van kialakítva. A 10 gázbevezető nyíláson beáramló gáz a 9 telített gáztérből az 5 gyűrűkeresztmetszetű csatornán keresztül a 8 telített gáztérbe áramlik.
A hengeres 4 belső köpeny belsejében hosszirányban egymás mellett 11,12,13 és 14 katalizátor-ágyak vannak elrendezve. A 11, 12, 13 és 14 katalizátorágyaknak 15 keresztirányú oldalfalaik vannak. A 11 katalizátor-ágy közvetlenül a 4 belső köpeny 6 lezárásához, a 14 katalizátor-ágy pedig közvetlenül a 4 belső köpeny 7 Izárásához illeszkedik. A 6 és 7 lezárások tehát egyúttal all, illetve 14 katalizátor-ágyak keresztirányú oldalfalai.
All, 12, 13 és 14 katalizátor-ágyaknak felső 16 bevezetőrészük és alsó 17 kivezetőrészük van. Magát a katalizátort 18 rácsok, illetve a rajzon nem jelölt rostályok tartják. A 11, 12, 13 és 14 katalizátor-ágyak transzverzális áramlási rendszerűek, vagyis a konver45 tér hosszirányára merőleges, fentről lefelé irányuló gázáramláshoz vannak kialakítva.
A 11 katalizátor-ágy és a 12 katalizátor-ágy között függőleges U-csöves 19 hőcserélő van elrendezve, amelynek felfelé néző 20 bemenete és 21 kimenete van. Mivel a 11 katalizátor-ágyba belépő szintézis-gáz ammóniatanalma alacsony, az ammóniaátalakulás és a vele járó hőmérsékletnövekedés itt lényegesen nagyobb mértékű, mint áramlásirányban tovább haladva a következő katalizátor-ágykaban. A 11 katalizátor55 ágyat elhagyó gáz 12 katalizátor-ágyba történő belépését megelőző lehűtéséhez szükséges viszonylag nagymértékű hőcsere biztosítását szolgálja a 19 hőcserélő függőleges helyzetű U-csöves hőcserélőként történő kialakítása. Az U-csöves hőcserélő viszonylag nagy hőátadást biztosít, ami viszonylag kis méretű U-31
HU 203 706 Β csöves hőcserélő alkalmazását teszi lehetővé.
A 12 katalizátor-ágy és 13 katalizátor-ágy között elrendezett 22 hőcserélőnek 23 bemenete és 24 kimenete van. A csöves hőcserélő ugyancsak kialakítható U-csöves hőcserélőként (a 2. ábra szerint), de mivel a 12 katalizátor-ágy és a 12 katalizátor-ágy között az előzőnél kisebb mértékű hőcsere szükséges, a 22 hőcserélő előnyösen az 1. ábra szerint, függőleges csőköteg segítségével van megvalósítva. Az ilyen egyszerű átömlésű csöves hőcserélő alkalmazásává! a nyomásesés csökkenthető.
A hengeres 4 belső köpeny alsó részén a 11 és 12 katalizátor-ágyak teljes hosszában kiterjedő 25 hosszirányú gázvezeték van elrendezve, amely a 8 telített gázteret a 22 hőcserélő 23 bemenetének környezetével köti össze. A 22 hőcserélőben megy végbe a szintézisgáz előmelegítése.
A hengeres 4 beslő köpeny belsejében a 12 katalizátor-ágy felett, annak teljes hosszában 26 hosszirányú gázvezeték van elrendezve, amely a 22 hőcserélő 24 kimenetének környezetét a 19 hőcserélő 20 bemenetének környezetével köti össze. (3B ábra)
A 22 hőcserélőben előmelegített gáz a 26 hosszirányú gázvezetéken keresztül a 19 hőcserélőbe áramlik, ahol az előmelegítés folytatódik. Az előmelegített gáz a 19 hőcserélő 21 kimenetétől all katalizátor-ágy felső 16 bevezetőrészéhez áramlik.
Amint a rajzból kitűnik, a 11,12 és 13 katalizátorágyak, valamint a 19 és 22 hőcserélők hosszirányban történő elrendezése az alacsony nyomásesésű kívánt gázáramlás egyszerű biztosítását teszi lehetővé. A gázáramlás kívánt irányának biztosítására a hengeres 4 belső köpeny belsejében 27 gázterelőelemek vannak elrendezve, amelyek a gáznak all katalizátor-ágy alsó 17 kivezetőrészétől a 19 hőcserélő külső környezetén keresztül a 12 katalizátor-ágy felső 16 bevezetőrészéhez, majd a 12 katalizátor-ágyon keresztül lefelé és annak alsó 17 kivezetőrészétől a 22 hőcserélő külső környezetén át a 13 katalizátor-ágy felső 16 bevezetőrészéhez történő áramoltatását biztosítják.
Az 1. ábra szerinti kiviteli alaknál a gáz a 22 hőcserélő külső környezetén áthaladva 28 központi válaszfal nyílásán áramlik keresztül, majd felfelé haladva a szomszédos 15 keresztirányú válaszfalak által képezett csatornán keresztül áramlik a 13 katalizátor-ágy felső 16 bevezetőrészéhez.
Mivel a 2. ábra szerinti kiviteli alaknál a 22 hőcserélő is U-csöves hőcserélőként van kialakítva, a 25 hosszirányú gázvezeték 29 függőleges vezetékszakasszal van kiegészítve, amely a gázt az U-csöves 2 hőcserélő felső 23 bemenetéhez szállítja. Amint a 2. ábrán látható, a 22 hőcserélő 23 bemeneténél a 27 gázterelőelem 30 terelőelemmel telített gázteret határol.
A 2. ábrán hivatkozási számokkal külön nem jelölt elemek az 1. ábrán hivatkozási számmal jelölt megfelelő elemekkel megegyeznek.
Mivel a 13 és 14 katalizátor-ágyak között áramló gáz külön hűtést nem kap, a folyamat szempontjából ez a rész egyetlen adiabatikus átalakítási zónát képez, amely fizikailag egy, kettő vagy akár három katalizá4 tor-ággyal valósítható meg, a folyamatparaméterektől, a nyomáseséstől és az átalakulás mértékétől függően. A rajzon bemutatott példakénti kiviteli alakok esetében a gázt a 13 katalizátor-ágy alsó 17 kivezetőrészétől 31 gázkivezetőcső bemenetéhez vezető gázterelő elem a gázt 14 katalizátor-ágyon vezeti keresztül, amely a hengeres 4 belső köpeny baloldali 7 lezárása és a 13 katalizátor-ágy között van elrendezve. A 13 és 14 katalizátor-ágyakat a szomszédos 15 keresztirányú válaszfalak által képezett 32 gázcsatoma választja el egymástól.
Amint azt korábban említettük, a találmány szerinti megoldás a részben konvertált gáz hűtésére katalizátor-ágyon belüli hűtést nem alkalmaz. Opcionális lehetőség van azonban hűtött szintézis-gáz hőcserélő 20 bemenetének és 21 kimenetének környezetébe történő bevezetésére. Ily módon a 11 és 12 katalizátorágyakba belépő gáz hőmérsékletszabályozása pontosítható. Ennek biztosítására a hengeres 4 belső köpeny köpeny belsejében all katalizátor-ágy felett 33 és 34 kitérő csövek vannak elrendezve (3A ábra). A 34 kitérő cső az 1 külső köpeny 2 lezárófején, valamint a hengeres 4 belső köpeny 6 lezárásán keresztül van a hengeres 4 belső köpenybe vezezve.
Claims (3)
- SZABADALMI IGÉNYPONTOK1. Vízszintes ammóniaszintézis-konverter, amelynek- kétoldalt lezárófejjel lezárt nyomásálló hengeres külső köpenye, és- a külső köpenyen belül elrendezett hengeres belső köpenye van, amely a külső köpennyel gyűrűkeresztmetszetű csatornát képez, és a belső köpeny mindkét alapja lezárással van ellátva, ahol a lezárások az azonos oldali lezárófejjel telített gázteret képeznek, továbbá- az egyik lezárófej környezetében kialakított gázbevezető nyílása van, amely az azonos oldali telített gáztérrel, a gyűrűkeresztmetszetű csatornával és az ellentétes oldali telített gáztérrel soros gázvezető kapcsolatban van, továbbá- hőcserélői, és- legalább három transzveizális áramlási rendszerű katalizátor-ágya van, amelyek a belső köpeny belsejében, annak két lezárása között vannak elrendezve, ahol- a katalizátor-ágyakat keresztirányú oldalfalak és a belső köpeny szemközti palástfal felületrészei határolják;- a katalizátor-ágyak felső gázbevezetéssel és alsó gázkivezetéssel vannak kialakítva;- az első katalizátor-ágy a gázbevezető nyílással ellentétes lezárása közelében, a második katalizátorágy pedig az első és a harmadik katalizátor-ágy között van elrendezve, és- az utolsó katalizátor-ágy gázkivezetése az ammóniaszintéziskonverter gázkivezető eszközével van kapcsolatban, azzal jellemezve, hogyHU 203 706 Βa) az első és a második katalizátor-ágy (11,12) között függőleges helyzetben, felfelé néző bemenettel és kimenettel U-csöves első hőcserélő (19) van elrendezve;b) a második és a harmadik katalizátor-ágy (12, 13) között függőleges helyzetű csövekkel rendelkező csöves második hőcserélő (22) van elrendezve.c) a hengeres belső köpeny (4) belsejében, annak alsó részén, az első és a második katalizátor-ágy (11,12) alatt első hosszirányú gázvezeték (25) van elrendezve, amely a gázbevezető nyílással (10) ellentétes oldali telített gázteret (8) a második hőcserélő (22) bementével (230 köti össze;d) a hengeres belső köpeny (4) belsejében, annak felső részén, a második katalizátor-ágy (12) felett második hosszirányú gázvezeték (26) van elrendezve, amely a második hőcserélő (22) kimenetét (24) az első hőcserélő (19) bemenetével (20) köti össze.e) az első hőcserélő (19) kimenetétől (21) az első katalizátor-ágyon (11) keresztül lefelé, az első hőcserélő (19) környezetében a második katalizátor-ágy (12) fölé, a második katalizátor-ágyon (12) keresztül lefelé, a második hőcserélő (22) környezetében a harmadik katalizátor-ágy (13) fölé, és a harmadik katalizátor-ágyon (13) keresztül lefelé vezető kialakítású gázterelőelemei (27) vannak;5 f) a harmadik katalizátor-ágy (13) alső kivezetőrészétől (17) az ammóniaszintézis-konverter gázkivezető eszközének bemenetéhez vezető kialakítású gázterelő eleme van.
- 2. Az 1. igénypont szerinti vízszintes ammóniaszin10 tézis-konverter,azzalye//onezve,hogyahannadikkatalizátor-ágy (13) alső kivezetőrésze (17) és az ammóniaszintézis-konverter gázkivezető eszköze közé egy további, transzverzális áramlási rendszerű katalizátorágy (14) van beiktatva, amely a hengeres belső köpeny15 (4) belsejében, a gázbevezető nyílás (10) felőli lezárás (7) és a harmadik katalizátor-ágy (13) között van elrendezve.
- 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti vízszintes ammóniaszintézis-konverter, azzal jellemezve, hogy a máso20 dik hőcserélőnek (22) egyenes csövekből álló függőleges csőkötege van.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/885,620 US4696799A (en) | 1986-07-15 | 1986-07-15 | Ammonia synthesis converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUT46874A HUT46874A (en) | 1988-12-28 |
| HU203706B true HU203706B (en) | 1991-09-30 |
Family
ID=25387328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU872449A HU203706B (en) | 1986-07-15 | 1987-05-27 | Hoprisontal converter for ammonia synthesis |
Country Status (20)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4696799A (hu) |
| EP (1) | EP0256299B1 (hu) |
| JP (1) | JPH0449147Y2 (hu) |
| KR (1) | KR920004132Y1 (hu) |
| AR (1) | AR241079A1 (hu) |
| AT (1) | ATE66387T1 (hu) |
| AU (1) | AU582088B2 (hu) |
| BR (1) | BR8703669A (hu) |
| CA (1) | CA1272868A (hu) |
| DD (1) | DD262420A1 (hu) |
| DE (1) | DE3772294D1 (hu) |
| ES (1) | ES2025104B3 (hu) |
| GR (1) | GR3002775T3 (hu) |
| HU (1) | HU203706B (hu) |
| IN (1) | IN170731B (hu) |
| MX (1) | MX165267B (hu) |
| NO (1) | NO176210C (hu) |
| TR (1) | TR23871A (hu) |
| YU (1) | YU46051B (hu) |
| ZA (1) | ZA873640B (hu) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3643726A1 (de) * | 1986-12-20 | 1988-06-30 | Uhde Gmbh | Vorrichtung als nh(pfeil abwaerts)3(pfeil abwaerts)-reaktor |
| US5291942A (en) * | 1993-05-24 | 1994-03-08 | Gas Research Institute | Multiple stage sorption and desorption process and apparatus |
| CA2116081C (en) * | 1993-12-17 | 2005-07-26 | Ann Louise Mccormack | Breathable, cloth-like film/nonwoven composite |
| WO1995024961A1 (en) * | 1994-03-14 | 1995-09-21 | Methanol Casale S.A. | Horizontal reactor for heterogeneous exothermic synthesis, in particular for methanol synthesis |
| US5736116A (en) * | 1995-10-25 | 1998-04-07 | The M. W. Kellogg Company | Ammonia production with enriched air reforming and nitrogen injection into the synthesis loop |
| DK173023B1 (da) * | 1997-04-21 | 1999-11-15 | Topsoe Haldor As | Fremgangsmåde og reaktor til fremstilling af ammoniak |
| US6132687A (en) * | 1998-05-21 | 2000-10-17 | Kellogg Brown & Root, Inc. | Horizontal ammonia converter adapted for high activity catalyst |
| US6171570B1 (en) | 1998-10-12 | 2001-01-09 | Kellogg Brown & Root, Inc. | Isothermal ammonia converter |
| RU2174869C1 (ru) * | 2000-06-30 | 2001-10-20 | Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева | Газофазный каталитический полочный реактор для теплонапряженных химических процессов |
| US7081230B2 (en) * | 2002-11-15 | 2006-07-25 | Kellogg Brown & Root Llc | Split-flow, vertical ammonia converter |
| DK1464384T3 (da) * | 2003-03-20 | 2005-12-27 | Methanol Casale Sa | Horisontal kemisk reaktor især for methanolsyntese |
| RU2266781C2 (ru) * | 2004-01-14 | 2005-12-27 | ОАО "Стройтрансгаз" | Горизонтальный многополочный каталитический реактор для теплонапряженных процессов химического синтеза |
| US7435401B2 (en) * | 2004-07-02 | 2008-10-14 | Kellogg Brown & Root Llc | Pseudoisothermal ammonia process |
| US7892511B2 (en) * | 2004-07-02 | 2011-02-22 | 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 |
| CN100528320C (zh) * | 2004-12-14 | 2009-08-19 | 杭州林达化工技术工程有限公司 | 横向管式换热反应设备 |
| US7867465B2 (en) * | 2008-05-29 | 2011-01-11 | Kellogg Brown & Root Llc | Cold wall horizontal ammonia converter |
| EP3050849A1 (en) | 2015-01-27 | 2016-08-03 | Casale SA | A process for the synthesis of ammonia |
| DE102015104911A1 (de) | 2015-03-30 | 2016-10-06 | Thyssenkrupp Ag | Strömungsführung eines Fluids in einem Strömungsbehälter |
| US10960375B2 (en) | 2017-07-27 | 2021-03-30 | Kellogg Brown & Root Llc. | Method for revamping vertical converters having a flanged pressure shell extension for housing an internal heat exchanger |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2898183A (en) * | 1954-03-18 | 1959-08-04 | Montedison Spa | Process and apparatus for performing exothermic reactions under high pressure and at elevated temperature |
| US3440021A (en) * | 1966-07-05 | 1969-04-22 | Chemie Linz Ag | High pressure reactor |
| US3395982A (en) * | 1966-10-14 | 1968-08-06 | United States Steel Corp | Synthetic production of ammonia |
| NL161682C (nl) * | 1967-08-18 | Pullman Inc | Inrichting voor het uitvoeren van exotherme, katalytische reacties in de gasfase onder hoge druk en bij hoge temperatuur. | |
| PL83843B1 (hu) * | 1972-05-10 | 1976-02-28 | Instytut Nawozow Sztucznychpo | |
| US4452760A (en) * | 1982-01-18 | 1984-06-05 | The M. W. Kellogg Company | Horizontal ammonia converter |
-
1986
- 1986-07-15 US US06/885,620 patent/US4696799A/en not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-05-08 IN IN403/DEL/87A patent/IN170731B/en unknown
- 1987-05-20 ZA ZA873640A patent/ZA873640B/xx unknown
- 1987-05-26 YU YU94587A patent/YU46051B/sh unknown
- 1987-05-27 TR TR37287A patent/TR23871A/xx unknown
- 1987-05-27 CA CA000538068A patent/CA1272868A/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-05-27 HU HU872449A patent/HU203706B/hu not_active IP Right Cessation
- 1987-05-30 KR KR2019870008675U patent/KR920004132Y1/ko not_active Expired
- 1987-06-08 JP JP1987088484U patent/JPH0449147Y2/ja not_active Expired
- 1987-07-10 EP EP87110002A patent/EP0256299B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-07-10 DE DE8787110002T patent/DE3772294D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-07-10 ES ES87110002T patent/ES2025104B3/es not_active Expired - Lifetime
- 1987-07-10 AT AT87110002T patent/ATE66387T1/de active
- 1987-07-13 AU AU75579/87A patent/AU582088B2/en not_active Ceased
- 1987-07-13 DD DD87304897A patent/DD262420A1/de not_active IP Right Cessation
- 1987-07-14 NO NO872923A patent/NO176210C/no unknown
- 1987-07-14 BR BR8703669A patent/BR8703669A/pt not_active IP Right Cessation
- 1987-07-15 MX MX007358A patent/MX165267B/es unknown
- 1987-07-15 AR AR308156A patent/AR241079A1/es active
-
1991
- 1991-09-23 GR GR91401279T patent/GR3002775T3/el unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AR241079A1 (es) | 1991-10-31 |
| NO872923D0 (no) | 1987-07-14 |
| ATE66387T1 (de) | 1991-09-15 |
| ZA873640B (en) | 1987-12-30 |
| BR8703669A (pt) | 1988-03-22 |
| NO176210C (no) | 1995-02-22 |
| YU94587A (en) | 1988-10-31 |
| JPS6314535U (hu) | 1988-01-30 |
| DD262420A1 (de) | 1988-11-30 |
| EP0256299B1 (en) | 1991-08-21 |
| AU7557987A (en) | 1988-01-21 |
| AR241079A2 (es) | 1991-10-31 |
| CA1272868A (en) | 1990-08-21 |
| ES2025104B3 (es) | 1992-03-16 |
| MX165267B (es) | 1992-11-04 |
| YU46051B (sh) | 1992-12-21 |
| DE3772294D1 (de) | 1991-09-26 |
| KR920004132Y1 (ko) | 1992-06-22 |
| JPH0449147Y2 (hu) | 1992-11-19 |
| GR3002775T3 (en) | 1993-01-25 |
| TR23871A (tr) | 1990-10-16 |
| NO176210B (no) | 1994-11-14 |
| IN170731B (hu) | 1992-05-09 |
| NO872923L (no) | 1988-01-18 |
| HUT46874A (en) | 1988-12-28 |
| AU582088B2 (en) | 1989-03-09 |
| EP0256299A3 (en) | 1988-09-28 |
| US4696799A (en) | 1987-09-29 |
| EP0256299A2 (en) | 1988-02-24 |
| KR880002484U (ko) | 1988-04-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| HU203706B (en) | Hoprisontal converter for ammonia synthesis | |
| US4341737A (en) | Apparatus for carrying out catalytic exothermic and endothermic high-pressure gas reactions | |
| KR102295920B1 (ko) | 바이패스를 구비한 원통다관 장비 | |
| US6349566B1 (en) | Dephlegmator system and process | |
| US5161605A (en) | Tubular reactor and method | |
| US4735780A (en) | Ammonia synthesis converter | |
| US4423022A (en) | Processes for carrying out catalytic exothermic and endothermic high-pressure gas reactions | |
| US4482523A (en) | Ammonia synthesis converter | |
| CN104955558A (zh) | 利用内床冷却的隔热的多床催化转换器 | |
| US6568467B1 (en) | Helical type heat exchanger having intermediate heating medium | |
| US9120068B2 (en) | Isothermal chemical reactor with plate heat exchanger | |
| US6132687A (en) | Horizontal ammonia converter adapted for high activity catalyst | |
| IL28758A (en) | Reactor for the continuous performance of exothermic catalyzed reactions in the gas phase under high pressure | |
| US5277247A (en) | Heat exchanger having improved tube layout | |
| US3307921A (en) | Apparatus for controlling chemical reactor temperatures by means of superheated steam | |
| US4337224A (en) | Apparatus for conducting the catalytic oxidation of gaseous sulfur compounds to sulfur trioxide | |
| US2051774A (en) | Conversion process and apparatus for catalytic chemical reactions | |
| US2744813A (en) | Catalytic furnace | |
| EP0253350A2 (en) | Ammonia synthesis converter | |
| EP0254936A2 (en) | Ammonia synthesis converter | |
| US6719041B2 (en) | Heat exchanger system | |
| US3440021A (en) | High pressure reactor | |
| US5045568A (en) | Process and apparatus for performing chemical reactions under pressure in a multi-stage reaction zone with external intermediary thermal conditioning | |
| US5387402A (en) | Contact reactor for a quasi-isothermal catalytic oxidation of SO2 to SO3 and method of operating same | |
| US11007498B2 (en) | Layout for inter-bed cooling in sulfuric acid plants |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HMM4 | Cancellation of final prot. due to non-payment of fee |