Система синтеза аммиака высокого давления

Упрощенная схема производства карбамида с жидкостным рециклом показана на рис. 62. Диоксид углерода после сжатия в многоступенчатом компрессоре до 20 МПа подается в смеситель и затем в реакционное пространство колонны синтеза. В смеситель подаются также с помощью насосов, под давлением 20 МПа, жидкий аммиак и возвратный водный раствор углеаммонийных солей. Синтез карбамида происходит в основном химическом реакторе системы—колонне синтеза. Реактор состоит из стального корпуса высокого давления, внутри которого имеются два внутренних защитных цилиндра их назначение — предохранять корпус от агрессивной реакционной среды и от перегрева. Для этого в [c.158]

СИСТЕМА СИНТЕЗА АММИАКА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ [c.133]

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]

После колонны синтеза аммиак извлекается из циркулирующего газа конденсацией. В системах синтеза, работающих под давлением 250—300 атм, этот процесс осуществляется в две ступени — сначала отделяется основное количество N [3 путем охлаждения газа в водяном холодильнике до 20—35° С, а затем более глубокое выделение нроизводится в конденсационной колонне и испарителе путем охлаждения газовой смеси испаряющимся жидким аммиаком. В системах, работающих под высоким давлением, ограничиваются одноступенчатой конденсацией аммиака в водяных конденсаторах. [c.215]

В системах синтеза аммиака, работающих под высоким давлением (750—1000 ат), для циркуляции газов очень часто применяют инжекторы — аппараты, выполняющие функции насоса. [c.231]

Производство синтетического аммиака является огне- и взрывоопасным. Оборудование системы синтеза работает под давлением порядка сотен атмосфер, при высоких и весьма низких температурах. [c.257]

В зависимости от давления различают промышленный синтез аммиака низкого давления (100 ат), среднего давления (200— 550 ат) и высокого давления (600—1000 ат). Наибольшее распространение в промышленности имеют системы со средним давлением. [c.75]

Давление, как и температура, может оказывать значительное влияние на протекание реакций. Общие указания о направлении изменения равновесия системы с изменением давления даются принципом Ле-Шателье увеличение давления способствует протеканию процессов, связанных с уменьшением объема, и наоборот. Поэтому для процессов синтеза аммиака, метанола и высших спиртов, а таклсе для гидрирования высокие давления являются благоприятными факторами. Наоборот, для процессов, связанных с увеличением объема (дегидрирование, распады аммиака или метанола на компоненты), давления оказывают отрицательное действие. При конкурирующих реакциях, связанных с уменьшением объема, давления наиболее благоприятны для реакции, идущей с максимальным уменьшением объема. [c.44]

Системы синтеза аммиака высокого давления работают без вторичной конденсации. [c.268]

Промышленные способы синтеза аммиака. В производстве синтетического аммиака применяется давление от 10 до 100 МПа. В зависимости от применяемого давления различают системы низкого давления (10—15 МПа), среднего давления (25—60 МПа) и высокого давления (60—100 МПа). Наиболее распространены системы, работающие при среднем давлении, так как при этих условиях удачно решаются вопросы выделения аммиака при достаточной скорости процесса в контактном аппарате. Азотоводород- [c.91]

И. применяют для сжатия вторичных паров с це- лью их использования в выпарных аппаратах, работающих ио принципу теплового насоса (см. Выпаривание), в системах синтеза аммиака под высоким давлением (заменяют циркуляционные компрессоры) для подъема и перекачивания жидкостей с глубин, превышающих всасывающую способность жидкостных насосов ири нагревании жидкостей голым паром, являющимся в этом случае инжектирующим агентом, обеспечивая хорошее перемешивание нагреваемой среды и конденсата. Кроме того, И. применяются в системах пневматич. транспорта, в абсорбционных и экстракционных аппаратах, создавая хороший контакт контактирующихся фаз (жидкость — газ, жидкость — жидкость) и способствуя процессу массообмена. [c.135]

На большей части заводов синтетического аммиака, построенных в капиталистических странах за послевоенный период, в стадии синтеза аммиака применяют давление от 250 до 350 ат. Наряду с этим строились и установки высокого давления (88]. В СССР применяют системы синтеза аммиака, работающие при высоких и, преимущественно, при средних давлениях. На рис. 12 [c.95]

Сконденсировавшийся метанол в схемах синтеза при высоком давлении отделяют в сепараторах таких же конструкций, какие используют в производстве аммиака . В системах, работающих при низком давлении, применяют сепараторы со специальными устройствами для улавливания брызг и лучшего отделения метанола-сырца. [c.102]

В соответствии с принципом смещения равновесия увеличение давления сдвинет равновесие в сторону реакции, приводящей к уменьшению давления. В случае рассматриваемой реакции синтеза аммиака увеличение давления сдвигает равновесие вправо, в сторону увеличения концентрации аммиака и уменьшения концентраций азота и водорода. Такой сдвиг равновесия сопровождается понижением давления, т. е. ослаблением произведенного в системе изменения. Применение высокого давления, достигающего 1000 атмосфер, сделало экономически выгодной обратимую реакцию синтеза аммиака, осуществляемую в технике в очень широком масштабе. [c.74]

В целом получение карбамида — гетерогенный процесс в системе Г—Ж, протекающий в кинетической области, причем скорость его лимитируется протекающей наиболее медленно стадией дегидратации карбамата аммония в расплаве. На равновесие и скорость синтеза карбамида влияют давление, температура и состав системы. Поскольку карбамат аммония обладает высоким давлением паров и, кроме того, синтез в целом протекает с уменьшением объема газа, то равновесный выход карбамида растет с увеличением давления (рис. 59). Скорость процесса и фактический выход карбамида также резко увеличиваются с повышением давления в результате возрастания движущей силы процесса, т. е. возрастания концентрацин газообразных реагентов. Скорость процесса, в частности скорость лимитирующей стадии (б), резко возрастает с повышением температуры, в результате чего растет фактический выход карбамида. Из рис. 60 видно, что выше 180°С кривые выхода проходят через максимум. При дальнейшем увеличении времени пребывания реакционной смеси в зоне нагрева выход карбамида падает из-за усиления побочных реакций. Выход продукта можно также увеличить применением избытка аммиака в исходной смеси по отношению к стехиометрическому соотношению [c.157]

Описанное влияние давления на равновесный состав также является иллюстрацией проявления более общего принципа Ле-Шателье— Брауна (V.10). Так, увеличение давления в системе, содержащей равновесную смесь азота, водорода и аммиака, вызовет процесс, связанный с уменьшением объема, т. е. общего числа молей газов, иначе говоря, сдвинет равновесие реакции (V.153) слева направо. Именно по этой причине синтез аммиака в промышленности проводят при высоких давлениях, достигающих 1000 атм. [c.142]

В 1907 г. Ф. Габер вернулся к прерванным исследованиям. В своих новых опытах он применял давление до 2-10 Па, температуры 500—600 °С, а также новые катализаторы — уран и осмий. Были внесены существенные усовершенствования в аппаратуру высокого давления, в частности он применил циркуляционный насос, обеспечивающий циклический круговорот газа и отделение продукта реакции без понижения давления в системе. В этих опытах Ф. Габеру удалось получить выход аммиака в 9—11%, что открывало возможность создания промышленного синтеза. После этого Ф. Габер вступил в договорные отношения с Баденской анилиновой фабрикой и начал конструировать небольшую промышленную установку для получения аммиака. [c.271]

Основным фактором безопасности и надежности работы крупных установок, включающих колонны высокого давления (производства синтеза аммиака, мочевины и др.), является автоматизация системы защиты, обеспечивающей надежный автоматический перевод всего агрегата в безопасное состояние при возникновении аварийных ситуаций. Для наиболее ответственных органов управления предусматривают так называемый третий автономный источник питания. К нему, например, подключают электроприводы вентилей, установленных на основных технологических потоках, контрольно-измерительные приборы системы сигнализации и блокировок, дублирующие приборы для измерения параметров наиболее опасных в аварийном отношении систем. Следует отметить, что в перспективе намечается включить в автоматическую систему защиты электронно-вычислительные машины. [c.430]

Промышленные способы синтеза аммиака. В производстве синтетического аммиака применяются давления от 100 до 1000 ат и, в зависимости от применяемого давления, различают -системы низкого давления (100 аг), среднего давления (200— 350 ат), высокого давления (750—1000 ат). [c.246]

Последнее обстоятельство ограничивает область применения разработанных диффузионных элементов (с толщиной стенки а = 0,1 мм) процессами, не требующими больших затрат драгоценных металлов и наиболее эффективно использующими специфические свойства этих мембран. К таким процессам относятся прежде всего процессы получения водорода высокой чистоты из углеводородов, включающие их паровую конверсию и диффузионное разделение образующейся смеси. Полимерные мембраны, как отмечалось выше, не обладают необходимой селективностью в системе Н,—СО,. Поэтому мембраны из палладиевых сплавов могут быть эффективно использованы для разделения отходящих газов при высоких давлениях, например продувочных газов синтеза аммиака и метанола, и в ряде других процессов разделения газовых смесей. [c.219]

Была разработана оригинальная конструкция проточно-циркуляционной системы с сильфонным насосом для реакций при высоких давлениях [1096] (рис. 40). В работах [523, 1152] проточно-циркуляционный метод был применен для изучения кинетики синтеза аммиака при низких давлениях (0,25—0,5 атм) с созданием двойной циркуляции (рис. 41) одним насосом и возвращением непрореагировавших исходных веществ в систему. Последнее оказалось особенно удобным при малых равновесных выходах продуктов реакции, т. е. в условиях, когда изменения концентраций исходных веществ незначительны. [c.532]

Давление в системах синтеза аммиака раньше поддержива лось в пределах 750— 1000 ат. При этом давлении за рубежом в настоящее время работают лишь старые заводы. Построенные в последние годы системы синтеза аммиака при высоком давлении работают при 450—600 ат. Это связано с внедрением экономичных способов тонкой очистки газа от контактных ядов и повышением активности катализатора синтеза аммиака при этих условиях отпадает необходимость вести процесс под давлением 750—1000 ат. [c.248]

Промывка синтез-газа жидким азотом позволяет достигнуть такой чистоты, что устраняется необходимость в продувке газа из системы циркуляции. Устанавливается равновесие, при котором небольшое количество балластных примесей, поступающих с синтез-газом, выводится из сепаратора высокого давления в виде раствора в жидком аммиаке. Если содержание балластных примесей в свежем синтез-газе не превышает 0,025%, это равновесие сохраняется длительно. [c.28]

Схемы синтеза аммиака при высоком и при среднем давлении в общем сходны. Применяется также циркуляционная система, которая может быть значительно упрощена в случае исключения аммиачного охлаждения, так как при 1000 ат и 20— 30° достигается вполне достаточная полнота конденсации аммиака. Присутствие некоторого количества аммиака в газе, возвращаемом на катализатор, даже полезно, поскольку при этом уменьшается интенсивность начальной стадии реакции. [c.570]

Меньшие габариты установки, меньшие капиталовложения и более простая система циркуляции (из-за отсутствия аммиачного охлаждения) являются важными преимуществами метода синтеза аммиака при высоком давлении. [c.571]

Основной фактор безопасности и надежности ра боты крупных установок, включаюш,их колонны высокого давления (производства аммиака, мочевины, органического синтеза),— автоматизация системы. Предусматривается так называемый третий автономный источник питания для наиболее ответственных органов управления к этому источнику, например, подключают электроприводы вентилей, установленных на основных технологических потоках, контрольно-измерительные приборы, системы сигнализации и блокировок, дублирующие приборы для измерения параметров наиболее опасных в аварийном отношении систем. Предстоит внедрение в автоматическую систему безопасности электронно-вычислительных машин. [c.266]

В настоящее время изготовляются центробежные турбокомпрессоры, которые захменят первые три ступени поршневого компрессора в системах синтеза аммиака высокого давления. [c.134]

Недостатком инжектора является невысокий коэфициент полезного действия и, как следствие этого, излишний расход энергии и очень высокое давление рабочего газа, особенно при большом сопротивлении системы н при небольшом количестве свежего газа по сравнению с возвращающимся а циркуляцию. Последний фактор показывает, что системы синтеза аммиака низкого давления неблагоприятны для работы инжектора, так как процент превращения азотоводородной смеси при этом давлении невелик и, следовательно, количество поступающего свежего газа мало по сравнению с общей его массой, находящейся в цикле. [c.165]

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]

Ла установках синтеза аммиака под низким и средним давлением проблема содержания инертного метана и аргона в газовых потоках играет более важную роль, чем на установках синтеза под высоким давлением, где эти компоненты растворяются в продукте и, таким образом, выводятся из системы. На заводе синтеза аммиака под низким и средним давлением эти инертные компоненты накапливаются до концентрации 20% и выше в колонном аппарате и настолько снижают эффективное парциальное давление, что для г.оддержания тре-буемо11 производительности становится необходимым периодическ[1 продувать систему. Потери от продувки можно снизить или полностью устранить, разумеется, за счет некоторых дополнительных расходов на очистку. [c.434]

Промышленный синтез аммиака проводят в специальных колоннах при различных абсолютных давлениях высоких (450—600 ат), средних (200—350 ат) и низких (100 ат). Все системы синтеза аммиака работают с циркуляцией азото-водородной смеси. Аммиак, образова ,-шшйся в колонне синтеза, отделяют от не вступивших в реакцию РЬ и N2, которые после добавления порции све -кей с есп возвращают в цикл. Установки, работающие под средними давлениями, гораздо эконолничиее остальных, поэтому они получили наибольшее распространение. [c.60]

Если вернуться к реакции синтеза аммиака, выражаемой уравнением (1.1), следует напомнить об ее обратимости и зависимости равновесных концентраций реагентов от условий, т. е. в первую очередь от температуры (Г) и общего давления (Р). В табл. 1 приведены равновесные концентрации аммиака (в мольных процентах) для двух температур и трех давлений, полученные Ф. Габером в начале текущего века. Они показывают, что равновесная концентрация аммиака увеличивается с давлением. При повышении давления от 1 до 600 атм это увеличение характеризуется отношениями ПО (400° С) и 360 (500° С). Таким образом, синтез аммиака следует проводить при возможно более высоком давлении. Как известно, это требование соблюдается в методах синтеза, применяющихся в промышленности, где давления достигают 1000 атм. С другой стороны, повышение температуры уменьшает равновесную концентрацию (выход) аммиака. Следовательно, его синтез надлежало бы проводить при возможно более низкой температуре, у вторую рекомендацию, вытекающую из изучения тепловых явлений и термических свойств, не удается использовать в полной мере. Дело в том, что приведенные в таблице данные характеризуют равновесное, т. е. конечное, состояние реагирующей системы и ничего не говорят, за какое время это состояние может быть достигнуто. Фактор времени учитывается в другом разделе физической химии — химической кинетике. Она подсказывает, что скорость химической реакции очень быстро уменьшается с понижением температуры. Поэтому может оказаться, что при какой-то температуре хороший выход может быть достигнут за слишком продолжительное время, скажем за миллиард лет. С другой стороны, согласно данным кинетики скорость реакцин можно увеличить применением катализаторов. В итоге комплексного физико-химическоге изучения, реакцию синтеза аммиака проводят при температуре 450— —500° С на катализаторах, состоящих из металлического железа, содержащего некоторые активаторы (промоторы). [c.6]

Если числовое значение AG° невелико, то независимо от его знака нельзя сделать каких-либо выводов о направлении процесса. Ясно лишь, что при соответствующих условиях реакция может быть проведена в желательном направлении, иными словами, существует возможность двухсторонних изменений в системе. Так, если для синтеза аммиака А0б7з = 5780 (при 400 °С с помощью катализатора уже удается осуществить процесс), то можно говорить о термодинамической неустойчивости аммиака при атмосферном давлении и указанной температуре. Но для реакции синтеза аммиака AV <0 и в соответствии с уравнением (д АО/дР)т = AV, вытекающим из уравнения (V, 25), при высоких давлениях следует ожидать уменьшения AG (а не AG°). Действительно, практическое осуществление синтеза аммиака связано с применением высоких давлений. [c.461]

При атмосферном давлении (0,1 МПа) превращение очень мало. Область давлений синтеза, при которых степень превращения представляет промышленный интерес (более 20%), находится выше 20 МПа. Оптимальным же будет осуществление процесса при 30-32 МПа - эти данные были получены из технико-экономического обоснования синтеза. Реализация более высокого давления резко увеличивает затраты на оборудование и компрессию, а понижение давления увеличивает затраты, связанные с малым выходом аммиака. Эти условия используются в современных афегатах производства аммиака. Далее при анализе процесса в системе синтеза будем использовать не традиционную степень превращения азотоводородной смеси х, а концентрацию аммиака г в реакционной смеси, связаные соотношением [c.408]

На заводе синтеза аммиака в Белле (фирма Дюпоп , Западная Виргиния, США) применена оригинальная система для использования энергии воды высокого давления [И]. Вода из скрубберов, работающих под давлением 30 ат, подается на вершину холма высотой 180 м, расположенного рядом с заводом. Здесь из воды при атмосферном давлении извлекается СО2 окончательная десорбция осуществляется отдувкой воздухом. Положение воды на определенной высоте над уровнем моря после окончательной десорбции из нее СО 2 обеспечивает высокое давление иа приеме пасосов, подающих [c.119]

При высоком давлении циркуляционные насосы заменяют иногда инжекторами [36]. На рис. 86 показан инжектор к установке синтеза аммиака (см. рис. 2). Свежий газ вводится в отверстие 1 и, пройдя через регулируемое иглой отверстие сопла 2, поступает в диффузор 3. У входа в диф-фуэор за счет кинетической энергии давление газа понижается. Вследствие этого отработавший газ засасывается из системы через отверстие 4 и со свежим газом, увлекающим его, вновь поступает в цикл. [c.165]