Колонны синтеза аммиака выбор размеров

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]

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]

Синтез аммиака является типичным циклическим процессом, по-ЗВ0ЛЯЮЩ11М непрореагировавшую азотоводородную смесь снова возвращать в производство после выделения из нее образовавшегося аммиака. Поэтому в таком процессе возможно значительное увеличение объемной скорости. Первые заводы работали при Vo = 5000 — — 10 ООО ч . В настоящее время большинство заводов работают с объемной скоростью до 40 ООО ч . Выбор объемной скорости решается с учетом экономических соображений. С увеличением объемной скорости производительность в целом возрастает, но при этом возрастает и объем непрореагировавших газов, которые необходимо возвращать в цикл, что вызывает увеличение расхода электроэнергии на транспортировку газов, их нагревание, охлаждение, увеличение размеров трубопроводов и реакционной аппаратуры. Другим серьезным препятствием к увеличению V"o является нарушение автотермичности процесса синтеза. При больших объемных скоростях газа в реакцию вступает меньшая доля азота и водорода и теплоты реакции оказывается недостаточно для поддержания необходимой температуры в колонне синтеза. Большие объемные скорости в сочетании с соблюдением оптимального температурного режима (по кривой оптимальных температур, см. рис. 105), применением азотоводородной смеси высокой степени чистоты и использованием достаточно активных контактных масс должны обеспечить большую производительность цехов синтеза аммиака при высоких экономических показателях процесса. [c.241]