Колонна синтеза с катализатором в трубках

Синтез аммиака осуществляется в контактном аппарате, называемом колонной синтеза (рис. 42). Азотоводородная смесь, предварительно сжатая в компрессоре до необходимого давления и очищенная от брызг масла и других примесей в соответствующих фильтрах, поступает в колонну синтеза. Здесь она предварительно нагревается в теплообменнике (между трубками), а затем через центральную трубу подается на катализатор. Смесь газов — аммиак, а также непрореагировавшие азот и водород — выходит из колонны синтеза через трубки теплообменника. [c.231]

Одна из наиболее ранних конструкций, внедренных в производство метанола,— колонна синтеза с трубчатой катализаторной коробкой. Температуру в зоне катализатора поддерживают с помощью исходного газа, подаваемого по теплообменным трубкам, которые расположены непосредственно в слое катализатора. Подачей холодного газа можно изменить температуру поступающего газа только до поступления его на катализатор. В нижней части слоя поддерживается оптимальная температура синтеза. В зоне наиболее интенсивного протекания реакции необходимый отвод тепла не обеспечивается. [c.326]

Ответ на этот вопрос вы можете дать сами, вспомнив, как решается эта задача при производстве серной кислоты. Нужно поместить в колонну синтеза аммиака трубчатый теплообменник, в котором азотоводородная смесь подогревается за счет покидающей катализатор горячей смеси. Теплоты в этом процессе выделяется столько, что внутри колонны синтеза часто помещают и трубки парового котла. Благодаря этому получают одновременно водяной пар и более точно поддерживают оптимальную температуру. [c.63]

При конструировании контактных аппаратов часто применяют комбинирование нескольких приемов теплообмена. Встречаются, например, трубчато-полочные аппараты с загрузкой катализатора на полках и в трубках, расположенных между полками, полочные с совмещением в одном аппарате разных приемов охлаждения между стадиями контактирования, например установка теплообменных труб и ввод холодного газа в колонне синтеза аммиака [c.244]

Для увеличения производительности колонн синтеза метанола и создания оптимального температурного режима их работы, при котором не только повышается съем Д% СНзОН и удлиняется пробег катализатора, но и улучшается качество метанола-сырца, необходимо усовершенствовать существующие насадки. Катализаторные коробки с одинарными нротивоточными трубками не обеспечивают достаточного отвода реакционного тепла [c.436]

Колонна синтеза с трубчатой катализаторной коробкой — одна из наиболее ранних конструкций, внедренных в производство метанола (рис. 3.39). Температуру в зоне катализатора поддерживают с помощью исходного газа, подаваемого по тепло-обменным трубкам, которые расположены непосредственно в слое катализатора. Подачей холодного газа можно изменить температуру поступающего газа только до поступления его на катализатор, [c.119]

Для очистки газа применяют как специальные колонны предкатализа, так и конструкции, отличающиеся от колонн основного синтеза только технологическим режимом проводимого в них процесса. Так, например, в качестве колонн предкатализа работали описанные выше колонны синтеза (рис. 11), замененные впоследствии колоннами с 12 двойными теплообменными трубками в катализаторной коробке. Катализатором служил отработанный катализатор синтеза аммиака, и температурный режим поддерживался близким к температурному режиму колонн синтеза. В колоннах предкатализа наряду с очисткой образовывался аммиак, содержание которого на выходе из колонны было б—7%, [c.64]

В нижней части колонны синтеза расположен теплообменник 7, в верхней части — катализатор ная коробка 2 с трубками 8, отводящими тепло реакции. Теплообменник и катализаторная короб- [c.244]

Колонны синтеза различаются по типу насадки. В полочной колонне катализатор расположен на нескольких полках и газ последовательно проходит один слой за другим. На рис. 183 приведена схема колонны синтеза, в которой в одном корпусе совмещены катализаторная коробка, электроподогреватель и теплообменник. Синтез-газ вводится сверху и проходит по кольцевому пространству между корпусом колонны и катализаторной коробкой. Затем газ поступает в межтрубное пространство теплообменника, где подогревается за счет тепла контактных газов, проходящих по трубкам теплообменника. В колонне такого типа лучше осуществляется теплообмен и тем самым обеспечивается изотермичность процесса. [c.506]

Азото-водородная смесь, сжатая до 450 ат в отделении компрессии, поступает в угольный фильтр 1 и далее смешивается с циркуляционным газом перед колонной синтеза 4. Смесь циркуляционного и свежего газа, имеющая температуру 35° С, через штуцер в верхней крышке входит в колонну 4 и движется вначале по кольцевой щели вдоль корпуса колонны, нагреваясь здесь до 50° С. Далее смесь направляется в трубки теплообменника, где температура газа повышается до 280—350° С. Затем газ проходит цен-гральную трубку, в которой находится электронагреватель, и при 125° С поступает на катализатор. [c.223]

Пройдя последовательно четыре слоя катализатора, газовая смесь, со держащая 14—16% (об.) аммиака при температуре 480—530 °С по центральной трубе поднимается вверх, проходит по трубкам теплообменника, где охлаждается до 335 °С и выходит из колонны синтеза. Далее газовая смесь-проходит по трубкам подогревателя воды 3, охлаждается до 215 °С, нагрева питательную деаэрированную воду от 102 до 286 °С, проходит по трубкам выносного теплообменника 4, охлаждаясь до 60—75°С, и поступает в аппараты воздушного охлаждения 5. [c.362]

Синтез аммиака может осуществляться в колонне, конструкция которой отличается от изображенной на рис. 1У-4. Для отвода тепла реакции в катализаторе размещают двойные теплообменные трубки, под слоем катализатора устанавливают предварительный теплообменник. Для разогрева системы Б период пуска и восстановления катализатора используют электрический подогреватель, размещенный в центральной трубе катализаторной коробки колонны синтеза аммиака. [c.363]

Рис. 1У-10. Распределение температур по высоте слоя катализатора колонны синтеза аммиака с двойными теплообменными трубками.

Химические реакторы в производстве аммиака — это аппараты с неподвижным катализатором в виде твердых гранул, на которых протекают газофазные реакции. К ним относятся трубчатый и щахтный конверторы углеводородов, конверторы оксида углерода, реактор метанирования, колонна синтеза аммиака. За исключением трубчатого конвертора углеводородов, где к реакционным трубам с катализатором подводится тепло, остальные реакторы состоят из одного или нескольких адиабатических слоев катализатора й слоев катализатора с теплоотводящими трубками с аксиальным или радиальным ходом газа через слои. Конструкции реакторов синтеза аммиака с теплоотводящими трубками подробно рассмотрены в работе [12]. [c.435]

На рис. 192 показаны схемы различных колонн синтеза. Насадка колонны с одинарными теплообменными трубками в катализаторной зоне (рис. 192, а) состоит из теплообменника и катализаторной коробки, вокруг корпуса которой намотана спираль электроподогревателя. Исходную азото-водородную смесь вводят через нижний штуцер и в небольшом количестве через верхний. Нижний (основной) поток газа проходит по трубкам теплообменника, где нагревается за счет тепла отходящих газов, смешивается с верхним потоком, проходящим по кольцевой щели между корпусом и катализаторной коробкой. Смесь затем поступает в теплообменные трубки, расположенные в катализаторной коробке. В трубках газ нагревается до 450—500°С и направляется на катализатор, помещенный в межтрубном пространстве. [c.276]

Смесь азота с водородом, имеющая температуру 20—30° С, поступает в колонну сверху, опускается по кольцевому пространству между стенками колонны и катализаторной коробкой и снизу входит в теплообменник 2. В теплообменнике в пространстве между трубками газ поднимается и нагревается за счет тепла прореагировавших газов, которые движутся вниз внутри трубок теплообменника. Из теплообменника подогретый газ по центральной трубе 4, в которой расположен электроподогреватель 5, включаемый при пуске колонны, поступает в катализаторную коробку 3. Для того чтобы поддерживать на катализаторе 6 необходимую температуру и не допускать его перегрева, в слой катализатора погружены двойные теплообменные трубки 7. Вначале газ проходит по узкой внутренней трубке сверху вниз и затем поднимается по кольцевому пространству между узкой и широкой трубками. При этом он отводит тепло, выделяющееся на катализаторе при взаимодействии азота с водородом, сам нагревается и поступает на катализатор. За счет тепла реакции синтеза температура повышается примерно до 500° С. Прореагировавшие газы с катализатора направляются в трубки теплообменника 2, где их тепло используется для подогрева свежего газа, и выводятся из колонны синтеза аммиака. [c.100]

В последнее время получили распространение витые и сварные корпуса колонн синтеза. Внутреннее устройство (насадка) колонн синтеза обычно оформляется в виде трубчатого контактного аппарата с двойными теплообменными трубками. Широко применяются также полочные насадки с аксиальным ходом газа в слое катализатора, а в последнее время — с радиальным. На рис. 18 показана трубчатая колонна синтеза аммиака для систем среднего давления. Колонна представляет собой стальной цилиндр с толщиной стенки 176— 200 мм и высотой 12—20 м. В современных колоннах внутренний диаметр составляет 1,0—2,8 м. Колонна устанавливается вертикально. Сверху и снизу колонна закрывается стальными крышками, укрепленными при помощи фланцев. [c.48]

Более удачны по конструкции и чаще применяются контактные аппараты с двойными теплообменными трубками и размещением контактной массы в межтрубном пространстве. Схема одного из элементов контактного аппарата такого типа приведена на рис. 38. Двойные теплообменные трубки пронизывают слой катализатора /, лежащий на решетке 2. Газ, поступающий в контактный аппарат, проходит по внутренним трубкам 3 и кольцевому пространству 5 между внутренними и внешними 4 теплообменными трубками. При этом газ подогревается до температуры реакции, охлаждая контактную массу, и затем входит в слой катализатора. Примером контактных аппаратов подобного типа является колонна синтеза аммиака при среднем давлении. [c.129]

Конструктивно колонны различаются, главным образом, размерами корпуса и устройством внутренней насадки. В представленной на рис. 56 колонне среднего давления в верхней части находится катализаторная коробка 3, а в нижней — теплообменник 4, обеспечивающий автотермичность процесса. Катализатор загружается на колосниковую решетку 6. Для обеспечения равномерного распределения температуры в слой катализатора вводятся двойные трубы 7, выполняющие функции теплообменника. Газ, поступающий в колонну синтеза сверху, проходит вдоль стенок внутреннего стакана в межтрубном пространстве теплообменника 4 и, нагреваясь за счет тепла процесса катализа, по центральной трубе 8 поднимается в над-катализаторное пространство. Затем азотоводородная смесь распределяется по теплообменным трубкам (см. рис. 38), опускается по центральной теплообменной [c.173]

Азотоводородная смесь поступает в колонну синтеза через штуцер верхнего тройника 2 и движется вниз, обтекая насадку по кольцевому зазору между ней и стенкой корпуса 8. В нижней части колонны через кольцевой зазор в кожухе катализаторной коробки азотоводородная смесь поступает в межтрубное пространство катализаторной коробки и охлаждает находящийся там катализатор. Затем газ проходит по центральной трубе теплообменника и попадает в трубное пространство теплообменника, далее в трубки Фильда катализаторной коробки, где происходит реакция, и через нижний тройник покидает колонну. [c.212]

Реакторы высокого давления. Как отмечено, такие реакторы (колонны синтеза) имеют толстостенный цилиндрический корпус, закрытый плоскими крышками 0 охлаждаемый изнутри холодным газом. Внутри с зазором относительно корпуса помещена насадка , состоящая из предварительного теплообменника и катализаторной коробки. Наилучший тепловой режим обеспечивается при установке теплообменных элементов непосредственно в слое катализатора. Колонна синтеза с двойными трубками Фильда показана на рис. 4.45. Газ поступает в аппарат сверху, проходит кольцевой зазор между корпусом колонны 3 и кожухом насадки 4, затем межтрубное пространство теплообменника 5, где нагревается прореагировавшим газом. Нагретый газ через центральную трубу 8 поступает в верхнюю полость катализаторной коробки, проходит внутренние 1 и затем наружные 7 трубки, слой катализатора 2 и трубки теплообменника 5 и выходит из колонны снизу. Для пуска колонны в центральной трубе 8 установлен электро-подогреватель. Температуру регулируют подачей холодного (байпасного) газа снизу по трубе 6 в верхнюю часть теплообменника, где он смешивается с нагретым основным газом. [c.290]

На рис. 8.12 показан реактор для синтеза углеводородов из СО и Нг в жидкой фазе. В реакторе такого типа превращение газа протекает на измельченном железном катализаторе, суспендированном в жидкости. Наиболее подходящей жидкой средой является фракция синтетических углеводородов с высокой температурой кипения (парафиновый гач или твердый парафин). Реактор представляет собой барбот жную колонну диаметром 1,5 м с реакционным объемом 10 Внутри колонны находятся охлаждающие трубки, соединенные с паросборником. В результате утилизации реакционного тепла получают водяной пар с давлением 5 МПа. Регулируя давление в паросборнике, можно поддерживать температуру синтеза в заданных пределах. Перепад температуры по высоте реактора небольшой вследствие принудительного перемешивания катализаторной суспензии и хорошего теплоотвода. Для отвода тепла, выделяющегося на 1000 превращенного газа, требуемая поверхность теплообмена составляет всего 50 м . Загрузку и выгрузку катализаторной суспензии осуществляют с помощью насосов. Каждая операция занимает примерно 20 мин. [c.299]

На рис. 12 изображен контактный аппарат для синтеза аммиака, работающий при сравнительно низких давлении и температуре. Синтез при этом давлении проводится в присутствии высокоактивного катализатора, очень чувствительного к ядам и требующего поэтому сложной очистки азотоводородной смеси перед поступлением ее в аппарат. Колонна рассчитана на рабочее давление 100 ат. Корпус ко.понны имеет кованое сферическое днище, а сверху закрывается крышкой, крепящейся болтами. Колонна синтеза имеет высоту 7,0 Л1, внутренний диаметр мм и внешний— 1430 мм вес ее 55 г. В межтрубное пространство помещается 5 т катализатора. Вследствие невысокой температуры реакции и относительно низкого давления, выполнена колонна из обычной углеродистой стали. Внутреннее устройство состоит из катализаторной коробки, снабженной двойными теплообменными трубками. [c.47]

Азотоводородная смесь поступает в колонну синтеза сверху, проходит вниз в кольцевом пространстве между стенками основного корпуса и катализаторной коробки и снизу вверх поступает в межтрубное пространство теплообменника 4. Затем по центральной трубе 8 проходит к верху катализаторной коробки 5 и поступает в двойные трубы, погруженные в слой катализатора, вначале по узкой внутренней трубке сверху вниз, затем поднимается вверх по кольцевому пространству между узкой и широкой трубой, откуда поступает через слой катализатора сверху вниз и, пройдя по трубам теплообменника 4, выходит снизу колонны синтеза. Для регулирования температуры в колонне синтеза предусмотрена возможность подачи холодной азотоводородной смеси снизу по центральной трубе в катали-заторную коробку, минуя теплообменник. [c.250]

В колонне синтеза аммиака применяется очень простая и эффективная защита стенок от действия высокой температуры и водородной коррозии — поступающий холодный газ пропускают вдоль стенок колонны по всей ее высоте. Благодаря этому температура стенок не достигает даже 100°. Колонны могут быть изготовлены из качественной мартеновской стали, применение легированных сталей не является необходимостью. При такой простой защите стенок колонньг полезный объем ее значительно увеличивается. Количество загружаемого катализатора соста в-ляет 6 т (2,2 лiS). Внутренняя часть колонны (насадка) —трубчатого типа, в верхней ее части близко раз мещенные трубки заполнены катализаторохм на высоту 9 м, нижняя часть представляет собой теплообменник высотой 2,5 м. [c.553]

Схема тювейшей насадки систем Габера—Боша, работающей под давлением 325 ат, локазана на рис. 231. Как в любой современной Колонне синтеза, здесь также соблюден принцип охлаждения стенки колонны с внутренней ее стороны газом, поступающим в колонну. Газ, входящий в колонну сверху, движется в зазоре между стенкой колонны и кожухом насадки, затем проходит между трубками теплообменника в нижней части аппарата и попадает в пространство между трубами, содержащими катализатор. Суженные концы этих труб плотно вставлены в две камеры— верхнюю и нижнюю. Газ подымается вверх, омывая трубки с катализатором, затем стекает по узкой концентрической щели вниз и входит снизу в центральную трубу, в которой помещен электрический подогреватель мощностью 150— 250 кет. По центральной трубе газ поступает в верхнюю центральную камеру, откуда входит в слой катализатора. Через нижнюю камеру газ направляется в трубки теплообменника и далее через выходную трубу удаляется из колонны. [c.602]

На рис. 161 показана одна из многих конструкций колонн синтеза аммиака. Работает эта колонна следующим образом. Газовая смесь (азотно-водородная) входит внутрь колонны через штуцер, расположенный в ее нижней части, и движется снизу вверх по кольцевой щели между корпусом и кожухом 3 катализаторной коробки. Стенки кожуха нагреты до температуры около 500° С, поэтому газ в кольцевой щели частично нагревается. Поток газа в кольцевой щели является своеобразной тепловой защитой для стенок корпуса колонны при нормальной работе колонны температура стенок ее корпуса не поднимается выше 60—70° С. Далее газ через ряд отверстий проникает для подогрева в верхний коллектор теплообменника 2, откуда через трубки теплообменника поступает в ката-лизаторную коробку. Здесь газ вначале проходит пустотелые теплообменные трубки 4, где нагревается до температуры реакции (490—530° С), отбирая тепло от засыпанного между трубками катализатора 7. В периоды [c.218]

Газ входит на I полку при 400—425 °С с содержанием NHj около 3% (об.), проходит три полки с катализатором и выходит из колонны при 500°С с содержанием NH3 около 16% (об.). Для регулирования температуры газа на входе во II и III полки в основной поток вводят газ при 140 °С из линии от теплообменника 6. После колонны синтеза газ поступает в вертикально установленный теплообменник 3, охлаждается до 340 °С и идет в подогреватель питательной воды 5, состоящий из двух соединенных встык вертикальных аппаратов с U-образными трубками, где охлаждается до 170—160 °С. Затем газ идет в теплообменник 6, состоящий из двух вертикально установленных кожухотрубчатых аппаратов, охлаждается до 57 °С, проходит аппарат воздушного охлаждения 7 и при 40 °С поступает в холодообменник 8, из которого при 21 °С поступает в центробежный сепаратор 9, где отделяется сконденсировавшийся аммиак, а газовая фаза, содержащая 6,4% (об.) NH3, каправляется в циркуляционное колесо центробежного компрессора. [c.366]

Колонна синтеза аммиака (рис. IV-18). Вертикальный аппарат состоит из корпуса высокого давления и размещенной в нем насадки. Корпус высокого давления с внутренним диаметром 1650 мм и высотой 15,3 м и толщиной стенки 175 мм выполнен из стали 25ХЗНМ. Расчетная температура корпуса 250 °С. Масса корпуса с деталями высокого давления 158 т. Насадка состоит из катализаторной коробки с тремя полками и теплообменника. На верхней— адиабатической — размещается 2 м катализатора, на средней — с теп-лообменными трубками в слое—размещается 5 катализатора, на нижней— адиабатической — 8 м катализатора. В центральной трубе размещен электроподогреватель мощностью 500 кВт. Теплообменник длиной 1400 мм размещен под катализаторной коробкой, имеет 2408 трубок диаметром 20Х Х2 мм. Насадка выполнена из стали 12Х18Н9С, ее масса без катализатора [c.378]

Схема такой установки с предварительной очисткой азотоводородной смеси от вредных примесей (с предварительным контактированием) изображена на рис. 89. Свежая азото-водородная смесь, поступающая в цех синтеза аммиака, содержит от 0,003 до 0,3 % СО. Сжатая в компрессоре 1 газовая смесь, пройдя маслоотделитель 2 и фильтр 3, поступает в теплообменник 4, в котором нагревается отходящими из колонны предварительной очистки 6 газами до 150°. Далее газ проходит паровой подогреватель 5, где дополнительно подогревается паром (16 ат) до 190—200°, а затем поступает в колонну предварительной очистки 6, в которой нагревается до 450°. При этой температуре, указанном давлении и объемной скорости 30 ООО газ в колонне очищается от СО и СОг примерно на 85—95%. По выходе из колонны 6 газ с температурой около 300° проходит теплообменник 4 (по трубкам), затем водяной холодильник 7 и водоотделитель 8, после чего очищенная азото-водородная смесь через дополнительный фильтр 9 поступает в инжектор /6>, смешивается с циркуляционным газом и далее поступает в колонну синтеза И, где при давлении 750—775 ат и температуре 500—530° в присутствии катализатора часть азота и водорода (до 20%) реагирует с образованием аммиака. Из колонны синтеза газовую смесь с температурой 220—230° направляют в водяной трубчатый холодильник 12. Благодаря высокому давлению и охлаждению газообразный аммиак сжижается и далее поступает в сепаратор 13 для отделения от непрореагировавшей газовой смеси. Из сепаратора 13 жидкий аммиак периодически передавливают в сборник 14, из которого его направляют в хранилище жидкого аммиака. [c.226]

Предварительно подогретый газ из межтрубного пространства теплообменника 4 поднимается по его центральной трубе в верхнюю часть катализаторной коробки 3 и поступает в двойные теплообменныё тру< бы 7, погруженные в катализатор. Вначале газ идет по узким внутренним трубкам сверху вниз, а затем по кольцевому пространству между узкими и широкими трубками поднимается вверх и, наконец, по трубам нижнего теплообменника 4 проходит сверху вниз слой катализатора, после чего покидает колонну синтеза. [c.270]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология