Синтез аммиака аппаратура

Промышленные химические реакторы отличаются большим конструктивным разнообразием. На конструкцию химического реактора и связанного с ним оборудования для физических процессов решающим образом влияет характер проводимой в нем реакции. Например, если реакция протекает с достаточной скоростью лишь при высоких температуре и давлении, следует выполнить реактор в виде цилиндра с толстыми стенками и включить в технологическую схему машины и аппараты для сжатия и нагревания газовой реакционной смеси. Если реакция протекает на катализаторе, необходимо применение аппаратов для тщательной очистки реакционной смеси от веществ, отравляющих катализатор. Если реакция обратима и, следовательно, протекает не полностью, требуется аппаратура для непрерывного выделения продукта из циркулирующей в системе реакционной смеси и возвращения непрореагировавших веществ в реактор (например, синтез аммиака). [c.243]

Углеводородные газы (природные, попутные, коксовый) содержат примеси — сернистые соединения, способные отравлять катализаторы, вызывать коррозию и загрязнение аппаратуры. Одной из первых стадий переработки газов для синтеза аммиака является очистка от сернистых соединений. В промышленности применяют несколько способов очистки газа от сернистых соединений абсорбционный, мышьяково-содовый, сухой очистки активным углем, каталитический, очистки поглотителями на основе окиси цинка. [c.46]

В четвертом разделе, посвященном синтезу аммиака, показаны физико-химические основы этого процесса синтеза, рассмотрены применяемые катализаторы, приведены промышленные схемы, аппаратура систем синтеза, методика расчета насадки колонн. В пятом разделе освещены те же вопросы применительно к процессу синтеза метанола. [c.8]

Химическая коррозия вызывается непосредственным действием на металл агрессивной среды. Чаще всего такой средой являются сухие газы, действующие на металл при высоких температурах (например, в двигателях внутреннего сгорания, в аппаратуре синтеза аммиака и др.). При температуре выше 350 °С сероводород вступает в непосредственное химическое соединение с железом, вследствие чего образуется сернистое железо [c.171]

Широкое и эффективное применение высоких и сверхвысоких давлений (синтезы аммиака, метанола, мочевины и других веществ, конверсия окиси углерода, процессы гидрогенизации, разделение коксового газа, получение концентрированной азотной кислоты, электролиз воды и т. д.) обусловлено не только тем, что многие промышленно важные реакции протекают с уменьшением объема. Режим повышенного давления ускоряет процессы, позволяет уменьшить размеры аппаратуры, улучшить теплопередачу и т. д. — словом, интенсифицировать процесс. [c.134]

Метанол получают из окиси углерода и водорода при температуре около 316 °С и давлении 200 ат, причем аппаратура аналогична применяемой в синтезе аммиака. Техническим ката- [c.332]

Катализаторы конверсии бензиновых фракций с водяным паром при средних температурах, средних и высоких давлениях, с целью получения газа для синтеза аммиака и метанола. Среднетемпературная паровая каталитическая конверсия бензина, ориентированная на получение водорода, по условиям осуществления и аппаратур- [c.45]

Монография посвящена одной из самых актуальных проблем современной химической технологии — расчету аппаратуры каталитических процессов на основе количественного описания физико-химических явлений в реакторах. В книге подробно рассмотрены теория и методы расчета химических реакторов для контактных процессов, вопросы использования математического моделирования и методов теории подобия при оптимальном проектировании и проектировании конкретных аппаратов для процессов синтеза аммиака, окисления двуокиси серы, каталитического крекинга нефтяных фракций и др. [c.4]

Реакторы с неподвижным слоем для синтеза аммиака являются предметом постоянного изучения, а конструкция их непрерывно совершенствуется. Существует несколько конструкций таких реакторов. Все они работают при давлениях до 1000 ат и относятся к аппаратуре высокого давления. [c.313]

Системы синтеза аммиака низкого давления сейчас применяются редко из-за увеличенных габаритов аппаратуры и необходимости дополнительного оборудования на стадии конденсации жидкого аммиака. Однако не исключено, что экономически будет оправдано по- [c.215]

В первом томе справочника под общей редакцией Е. Я. Мельникова приведены физико-химические свойства газообразных и жидких веществ, применяемых и получаемых на предприятиях азотной промышленности. Описаны различные методы получения и очистки технологических газов (азото-водородной смеси, синтез-газа). Рассмотрены физикохимические основы процессов синтеза аммиака и метанола, промышленные схемы и принципы автоматизации их производства даны некоторые методы технологических расчетов, приведены характеристики катализаторов, описана применяемая аппаратура. [c.4]

При синтезе аммиака из азота и водорода в качестве катализатора применяется железо 0,01 % серы в железе заметно снижает каталитическую активность железа, а при 0,1% серы железо полностью теряет каталитические свойства. Некоторые веш,ества отравляют одни катализаторы и не отравляют другие. В обш,ем каждый катализатор имеет свой список ядов. Каталитические яды ограничивают, снижают срок службы катализаторов. В технологии очень важно тш,ательно предохранять катализаторы от отравления, предъявляя специальные требования к аппаратуре и очистке исходных веществ. Иногда действие яда удается использовать для ведения процесса в желательном направлении. Так, например, гидрирование хлористого бензоила в бензольном растворе над платиной приводит через ряд последовательных стадий к образованию толуола [c.430]

Поскольку эта реакция экзотермическая, то понижение температуры будет смещать равновесие в сторону образования аммиака. Однако при низких температурах скорости всех реакций крайне малы. Поэтому синтез аммиака приходится вести при температурах 450—500° Сив присутствии катализатора. А так как катализатор ускоряет прямую и обратную реакции одинаково, а повышение температур смещает равновесие влево, то эти условия невыгодны для промышленного производства. Следовательно, в соответствии с принципом Ле Шателье, для противодействия этому влиянию повышенной температуры необходимо использовать высокое давление. Обычно давление применяют такое, которое выдерживает материал аппаратуры,— до 1000 атм. [c.238]

Побочный водород риформинга. Для использовапия побочного газа с высоким содержанием водорода, образующ егося при риформинге на платиновом катализаторе, в качестве сырья в производстве жидкого аммпака или в некоторых каталитических процессах нефтепереработки требуется эффективная его осушка. На установках синтеза аммиака присутствие воды приводит к вымерзанию или образованию гидратов в низкотемпературных узлах секции очистки, что ухудшает условия теплопередачи и гидравлические характеристики аппаратуры. При каталитических процессах нефте- [c.80]

Промышленное использование природного газа началось позже, чем нефти. Вначале газ считался нежелательным спутником нефти, создававшим пожароопасные условия на нефтяных промыслах. Затем газ стали использовать как топливо на месте его добычи (для обогрева аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов). Когда была разработана техника передачи газа по трубопроводам на дальние расстояния, его стали широко применять как очень удобное, высококалорийное и дешевое топливо для бытовых целей и в промышленности. Широкое использование газа как топлива в США началось в 30-х годах. В СССР природный газ стал потребляться в больших масштабах в последние годы войны, в 1960 г. потребление газа приблизилось к 50 млрд. в год и в ближайшие годы будет увеличиваться быстрее потребления других видов топлива. В 1964 г. в СССР добыча природного газа составила 110 млрд. м . Особое значение приобретает все развивающееся использование природного газа в качестве химического сырья в промышленности органического синтеза и для синтеза аммиака. [c.21]

Высокие давления нашли широкое применение при осуществлении каталитических процессов. Реакции, не идущие совсем или протекающие очень медленно при атмосферном давлении, могут проходить с достаточной скоростью при высоком давлении. Примерами могут служить такие процессы, как синтез аммиака, синтез метанола и гидрирование угля (см. также книгу [59]). Одновременно с промышленным осуществлением контактных процессов под давлением непрерывно совершенствовалась лабораторная техника проведения реакций при высоком давлении. Изложенный в этом разделе материал имеет целью дать некоторое представление об основных принципах техники работы при высоких давлениях и содержит описание аппаратуры, применяющейся в лабораторных условиях для проведения каталитических реакций под давлением. При этом рассматривается аппаратура для осуществления как периодических, так и непрерывных процессов. [c.39]

Металлические материалы широко применяют в аппарато- и машиностроении, катализе, электротехнике, радио- и электронной промышленности. Действительно, чтобы осуществить любой процесс, например химико-технологический, необходимо располагать соответствующей аппаратурой. Использование представлений макрокинетики, теории химических реакторов, а также методов математического и физического моделирования в принципе позволяет найти оптимальную для данного процесса конструкцию и размеры аппарата. Но тогда возникает вопрос, из каких материалов следует делать эту аппаратуру, чтобы она была способна противостоять разнообразным агрессивным воздействиям, в том числе химическим, механическим, термическим, электрическим, а в ряде случаев также радиационным и биологическим. Выбор конструкционных материалов осложняется, когда перечисленные воздействия сопутствуют друг другу. Кроме того, в последнее время требования к материалам, используемым только в химической технологии, повысились по двум причинам. Во-первых, значительно шире стали применять экстремальные воздействия, такие, как сверхвысокие и сверхнизкие температуры и давления, ударные и взрывные волны, ионизирующие излучения, биологические ферменты. Во-вторых, переход к аппаратам большой единичной мощности по производству основных химических продуктов создает исключительно сложные проблемы в изготовлении, транспортировке, монтаже и эксплуатации подобных установок. Например, на современном химическом предприятии можно видеть контактные печи для производства серной кислоты диаметром 5 м, содержащие до 5000 различных труб, реакторы синтеза аммиака и ректификационные колонны высотой более 60 м. Сочетание механических свойств, таких, как прочность, вязкость, пластичность, упругость и твердость, с технологическими свойствами (возможность использования приемов ковки, сварки, обработки режущими инструментами) делает металлические материалы незаменимыми для построения химических реакторов самой разнообразной формы и размеров. [c.135]

Дальнейшие шаги в развитии промышленного синтеза кристаллов кварца были сделаны на пути реорганизации аппаратурной базы производства и оптимизации физико-химических параметров процесса синтеза. В этот период по инициативе И. И. Воробьева в качестве кристаллизаторов были предложены серийные крупногабаритные автоклавы, использовавшиеся ранее в химической промышленности для синтеза аммиака и рассчитанные на средние и высокие давления (20—100 МПа). Институтом от различных организаций были получены колонны аммиачного синтеза рабочим объемом от 200 л до нескольких кубических метров с различным удлинением корпуса на рабочее давление 20—40 МПа с допустимой рабочей температурой стенки 400°С и установлены на опытном производстве. Первые пробные циклы кристаллизации кварца на крупногабаритных автоклавах показали, что новая аппаратура обладает рядом преимуществ по сравнению с ранее применяемой. Существенно снизились удельные энерго- и трудозатраты. Появилась возможность получения больших партий кристаллов практически в идентичных термобарических условиях. Это дало возможность в каждом кристаллизационном цикле производить продукцию, однородную по качеству в объеме всей партии. Значительная толщина стенок и большая масса крупногабаритного сосуда высокого давления обеспечивали большую тепловую инерционность, позволяющую управлять процессом стабилизации температуры в автоклаве. Указанные преимущества обеспечили и лучшие экономические показатели эксплуатации данного оборудования. [c.10]

Схемы процессов гидрогенизации и их аппаратурное оформление могут быть весьма различны в зависимости от характера гидрируемого сырья и конечных продуктов его переработки. Вся аппаратура, используемая в процессе гидрогенизации, работает под высоким давлением и сходна с аппаратами, применяемыми в промышленном синтезе аммиака. [c.118]

Поэтому основное содержание настоящего пособия — материальные и тепловые расчеты (балансы) производственных процессов или их отдельных элементов, а также расчеты некоторых производственных аппаратов, не относящихся к типовой химической аппаратуре. Расчеты составлены в соответствии с действующей программой курса технологии неорганических веществ и охватывают основные разделы этого курса (серная кислота, синтез аммиака и азотная кислота, фосфорная кислота, минеральные удобрения, кальцинированная и каустическая сода). [c.3]

По количеству работающих установок наиболее распространен синтез аммиака под высоким давлением. Это объясняется, Б основном, тем, что схемы процессов под высоким давлением упрощаются, а также уменьшаются габариты аппаратуры и зданий. [c.16]

Типы промышленных реакторов весьма разнообразны. Это вполне естественно, если учесть длительное развитие этой области техники и сложность химических процессов. Иногда выбор типа аппаратуры определялся удобством его применения в данных конкретных условиях и закреплялся традицией. Здесь имели иногда значение личные вкусы изобретателей, не сдерживаемые достаточно большими познаниями в соответствующей области технологии. Кроме того, до разработки жаропрочных и коррозионностойких сплавов выбор конструкции и условий проведения процесса ограничивался свойствами конструкционных материалов. Это иногда случается и в настоящее время. УЙнтересными примерами самого различного аппаратурного оформления одних и тех же процессов являются реакторы окисления сернистого ангидрида, синтеза аммиака и окисления аммиака, применявшиеся в различное время (см. рис. Х1-8, XI-10 и XI-18). Указанные примеры далеко не единственные. [c.353]

Дня этих условий нередко вообще невозможно подобрать достаточно прочные жароупорные металлы и возникает необходимость нагрева сырья и охлаждения продуктов реакции в одной и той же реакционной колонне с тем, чтобы температура в коммуникациях (Присоединяемых к аппаратуре) не превышала пределов, допускаемых соображениями прочности. По такому принципу конструируются, например, колонны для синтеза аммиака под высоким давлением (см. фиг. 78) и многих других процессов. [c.289]

Химическая коррозия наблюдается при действии на металл сухих газов, главным образом при высоких температурах (например, в двигателях внутреннего сгорания, газовых турбинах, аппаратуре синтеза аммиака идр.), а также при воздействии на металл некоторых неэлектролитов. Например, жидкий бром химически воздействуя при обычной температуре на металлы, разрушает углеродистые стали и даже титан. Расплавленная сера реагирует почти со всеми металлами, особенно сильно разъедая мель, олово, свинец. Высокую коррозийную активность сообщают нефтепродуктам растворенные в них сернистые соединения, особенно сероводород. При попадании в неэлектролиты воды значительно активизируется действие находящихся в них примесей, прп этом изменяется механизм коррозионного процесса (химическая коррозия переходит в электрохимическую). [c.357]

Для таких крупных потребителей водорода, как синтез аммиака или метанола, необходим газ под давлением 300 ат и более. В ряде стран ведутся работы по созданию электролизеров для работы под давлением порядка сотен атмосфер, однако сведений об их промышленном использовании пока не опубликовано. Большинство более мелких потребителей удовлетворяет сравнительно невысокое давление чистого водорода (10—40 ат). При разработке электролизеров на такое давление найдены удовлетворительные конструктивные решения, позволяющие избежать слишком большого увеличения габаритов и удорожания аппаратуры. [c.166]

Наводороживание стали и опасность взрыва аппаратуры существует и в случае работы с водородом в условиях высокой температуры. Синтез аммиака, синтез метанола, процессы гидрирования в нефтехимических и других гидрогенизационных процессах, получение газов, богатых водородом, например методами газификации, конверсии и др. В этих случаях наблюдается частичная термическая диссоциация молекул водорода с образованием атомного водорода, который поглощается металлом и может затем вступать в соединение с карбидами — в стали, оксидами — в меди и с другими соединениями. [c.495]

Метод синтеза аммиака все время усовершенствуется. Продолжаются поиски новых, более активных и устойчивых катализаторов, не остается без внимания и аппаратура. Даже малое увеличение производительности этого процесса дает большой экономический эффект, так как количество аммиака, вырабатываемое для производства удобрений, огромно. [c.115]

Книга является монографией, посвященной технологии синтетического аммиака. В ней описаны процессы получения и очистки газов, применяемых в производстве аммиака и в некоторых других синтезах, рассмотрены теоретические основы и промышленные методы синтеза аммиака, а также даны сведения о применяемой аппаратуре и катализаторах процесса. [c.2]

Состав газа 3 регулируется применительно к условиям процесса синтеза аммиака путем добавки газообразного азота. Получаемый таким образом продукт И проходит последовательно через систему теплообменников 3, 2 я 1 я выводится из установки. Жидкость, собирающаяся на дне азотного промывателя,— фракция окиси углерода Ж — испаряется в теплообменнике 3 под давлением, близким к атмосферному, и, пройдя через теплообменники 2 и 9, покидает аппаратуру. [c.376]

Аппаратура производства азотной кислоты (абсорбционные ба ини, теплообменники, реакторы в производстве НЫОз из солей, насосы, трубопроводы, баки для хранения кислоты). Аппаратура синтеза аммиака и метанола (ответственные детали, например шпильки, внутреннее оборудование колонн синтеза аммиака) Аппаратура лакокрасочной промышленности (автоклавы, мешалки, перегонные кубы). Сосуды для хранения и перевозки фосфорной кислоты. Аппаратура суль-фитцеллюлозного произподства и производ-, ства 50о и сульфитов (котлы, крыи ки, насосы, клапаны). В угольной промышленности-насосы и аппараты для работы в кислых шахтных водах. [c.119]

Холод получают в абсорбционно-холодильных установках. Их работа основана на использовании низкопотенциального тепла конвертированной парогазовой смеси и отпарного газа разгонки газового конденсата. Предусмотрена тонкая очистка газа от СО и следов СО2. С этой целью устанавливается один агрегат метанирования 44. Он состоит из метанатора 44, двух подогревателей воды 43 и 42, аппарата воздушного охлаждения 41 и влагоотделителя. Очистка газа идет в присутствии катализатора. Агрегат синтеза аммиака при 32-10 Па работает с высокой степенью использования азотоводородной смеси при повышенной концентрации инертных газов в цикле, повышенной производительности катализатора, в нем происходит полная отмывка азотоводородной смеси от следов СО2. Последнее предотвращает опасность попадания твердых частиц аммиачно-кар-бонатных солей в аппаратуру высокого давления. Температура корпуса колонны синтеза 38 не должна превышать по расчету 250 °С. Колонна конструктивно выполняется из рулонированных и цельнокованных царг, сваренных между собой. Колонна синтеза 38 загружается гранулированным железным катализатором, который механически более прочен, чем кусковой, и создает меньшее гидравлическое сопротивление. [c.206]

Работы П. Сабатье н его сотрудников явились стимулом для разработки различных методов гидрирования (С. А. Фокин, Р. Вилль-штеттер, К. Пааль, А. Скита, А. Броше и др.). В 1901 г. В. Н. Ипатьев сконструировал простую и удобную аппаратуру для проведения каталитических реакций под высокими давлениями ( бомба Ипатьева ), которая легла в основу всех современных установок, работающих при повышенных давлениях (синтез аммиака, синтез метилового спирта, гидрировани е и т. д.). [c.16]

Применение очень высоких давлений ограничивается техническими трудностями, связанными с изготовлением аппаратуры. На скорость процесса синтеза аммиака отрицательно влияют вредные примеси [сероводород, оксид углерода (II), пары воды и др.], понижающие активность катализатора. Поэтому азотоводородную смесь, только часть из которой превращается в аммиак, подвергают тщательной очистке. Все системы синтеза аммиака работают с использованием принципа циркуляции, т. е. для более полного использования Н2 и N2 образовавшийся аммиак сжижают под действием низких температур и отделяют, а непрореагировавшую часть азотоводородной смеси вновь направляют в колонну синтеза аммиака. [c.43]

Последний способ получил наибольшее распространение в промышленности. Уравнение реакции показывает, что химическое равновесие должно смещаться в сторону образования аммиака при повышении давления, а также при понижении температуры (табл. 21). Однако при низкой температуре скорость достижения равновесия делается очень малой. Поэтому необходим катализатор. Катализатор состоит из губчатого железа (получаемого восстановлением магнетита Рез04) и небольшого количества (около 3%) активирующих добавок AI2O3 и К2О. Синтез аммиака ведут при 450—550 °С и давлении 15—100 МПа. При давлении 450 МПа и 850 °С выход аммиака составляет 97%, причем реакция протекает без катализатора. Однако применение очень высоких давлений ограничивается большими техническими трудностями, связанными с изготовлением специальной аппаратуры. [c.315]

В процессе синтеза аммиака коррозия аппаратуры связана с действием на ее азотоводородной смеси, обычно содержащей большее или меньшее количество аммиака. [c.359]

Раньше установки синтеза аммиака работали с применением объемной скорости Fh. у. 5 000—10 000. В настоящее время применяются объемные скорости Fh. у. 50 000 и выше. Вопрос о выборе размера объемной скорости решается с учетом экономических соображений. Для увеличения производительности катализатора желательно объемную скорость увеличивать, но при этом будет увеличиваться объем непрореагировавшей азотоводородной смеси, который необходимо возвращать обратно в процесс. Это вызывает увеличение расхода энергии на транспорт газа, его нагревание и охлаждение, увеличение размеров трубопроводов, холодильников и другой аппаратуры установки синтеза аммиака. Однако основным препятствием к увеличению V является нарушение автотермичности процесса синтеза. При больших объемных скоростях газов тепла, выделяющегося в процессе синтеза, может быть недостаточно для поддержания необходимой температуры в колонне синтеза. [c.245]

В отличие от метода Линде—Бронна, в процессе синтеза аммиака по методу Клода используется газ, содержащий 1 % и более окиси углерода. Это допустимо благодаря высокому дав лению в колонне синтеза аммиака (800—1000 ат). Размеры аппаратуры в процессе Клода значительно меньше, а схема процесса проще. Обслуживание установки несколько усложняется лишь вследствие применения детандера, работающего при низких твхМ пературах (до 65°К), но это может быть устранено в случае использования усовершенствованного турбодетандера конструкции Капицы. [c.380]

Конец XIX в. и начало XX в. являются эпохой бурного развития физической химии. В этот период были установлены и экспериментально исследованы закономерности протекания химических реакций, а также основные принципы химической термодинамики. Ле-Шателье в 1901 г. впервые сформулировал условия, при которых возможен синтез аммиака. Исходя из принципа, лазв анного впоследствии его именем, Ле-Шателье установил, что аммиак должен образовываться при высоких давлениях, так как его объем меньше объема исходной азотоводородной смеси. Принимая во внимание увеличение скорости реакции при повышении температуры (эта зависимость имеет характер показательной функции), Ле-Шателье подтвердил необходимость применения при синтезе аммиака высоких температур. Патент, в основу которого были положены работы Ле-Шателье, рекомендовал применение давления до 100 ат и использование для инициирования реакции электрической искры или металлов (губчатая платина и железо). Экспериментало-ная проверка исследований Ле-Шателье не удалась, так как аппаратура была уничтожена взрывом, вызванным прониканием в азотоводородиую смесь воздуха из компрессора. [c.454]