Синтез аммиака температурный режим

В качестве критерия оптимальности использовалась производительность единицы объема реактора. Задача оптимизации заключается в нахождении температурного режима, наиболее близкого к оптимальному. Для обратимой экзотермической реакции синтеза аммиака оптимальный режим соответствует снижению температуры при росте выхода продукта [2]. Для синтеза метанола, где скорость обратной реакции невелика, оптимальный режим — изотермический В реакторах с внутренним теплообменом температурный режим, никогда не совпадая с оптимальным, может быть [c.146]

Окисление аммиака до элементарного азота, глубокое окисление метанола до СО2, наличие побочных реакций при окислении нафталина и в процессе окислительного аммонолиза пропилена предъявляют довольно жесткие требования к технологическому режиму процесса. Все перечисленные факторы и обусловливают температурный режим окислительных процессов. Очевидно, для экзотермических процессов, протекающих вблизи термодинамического равновесия (окисление SOg, H l и др.), надо добиваться понижения температуры с увеличением степени превращения. Для процессов во внешнедиффузионной области (нанример, окисление СНдОН) желателен режим, близкий к изотермическому, особенно для избирательного катализа, при котором отклонение температуры на 10—20 град от заданной (нанример, нри синтезе высших спиртов) приводит к резкому возрастанию скорости побочных реакций или к снижению скорости основной. Очень часто термостойкость продуктов реакции диктует условия температурного режима. [c.138]

Основное направление развития азотной промышленности состоит в создании агрегатов большой мощности (до 3000 т/сут ЫНз на одной технологической нитке). Назревшим вопросом является разработка новых более производительных конструкций аппаратов, например с радиальным ходом газа в слое катализатора, что значительно снижает гидравлическое сопротивление агрегата. Практический интерес представляет применение взвешенного (псевдоожиженного) слоя катализатора. Во взвешенном слое катализатора можно значительно увеличить поверхность соприкосновения газа с катализатором, улучшить температурный режим катализа и в результате сильно интенсифицировать процесс. Автоматизация производства синтетического аммиака позволит вести процесс в оптимальных условиях и сделать его стабильным. Все эти мероприятия повысят интенсивность работы аппаратов, увеличат производительность труда и улучшат условия труда на заводах синтеза аммиака. Большое значение имеет разработка новых более активных и устойчивых к отравлению и перегревам низкотемпературных катализаторов синтеза аммиака. [c.99]

Рассмотрим теперь задачу стабилизации температурного режима реактора синтеза аммиака, которая следует из необходимости обеспечить найденный оптимальный режим реактора. Задача автоматической оптимизации этого реактора была сформулирована выше. [c.365]

Синтез аммиака N2 + ЗН2 = NN3 представляет собой экзотермическую реакцию, в течение которой объем смеси уменьшается. В соответствии с принципом Ле-Шателье, процесс целесообразно проводить при повышенном давлении. Температура синтеза с одной стороны ограничена активностью катализатора, с другой - его термостойкостью. По этой причине режим процесса не должен выходить за рамки температурного интервала 700-830 К. Промышленный интерес представляет процесс с выходом продукта более 20%. На рис. 3.5, а представлены зависимости равновесной концентрации аммиака от температуры при разных значениях давления. Выполнение требуемых условий достигается на затемненном участке фафика. Из проведенного термодинамического анализа можно сделать вывод, что ддя данной реакции целесообразно создание давления, превышающего значение 20 МПа. В промышленности процесс ведут при 30 МПа. [c.70]

Образование азотно-водородной смеси. На функциональной схеме производства аммиака (см. рис. 6.37) в месте ввода азота поставлен знак вопроса. В шахтном конверторе подачей воздуха, точнее, кислорода воздуха обеспечивается нужный температурный режим процесса, но так как с воздухом вводится и азот, необходимый для синтеза аммиака, шахтный конвертор еще выполняет функцию выделения азота из воздуха. Количество подаваемого воздуха должно быть таким, чтобы соотношение водород азот было стехиометрическим для синтеза аммиака, т.е. соответствовало 3 1. [c.402]

Синтез метанола протекает с более интенсивным выделением тепла, чем синтез аммиака. К тому же наиболее оптимальным режимом синтеза метанола является изотермический режим в катализаторной зоне. Близкий к такому температурный режим [c.433]

Отводить теплоту реакции из слоя катализатора можно не только посторонним теплоносителем, но и свежей реакционной смесью (рис. 2.82,з). В целом процесс протекает адиабатически, но организация теплообмена между потоками позволяет устанавливать нужный температурный режим процесса. Реактор, называемый автотермическим, был рассмотрен в разд. 2.8.4. Особенность процесса в таком реакторе - возможность появления неустойчивых режимов. Автотермические реакторы используются в синтезе аммиака и метанола. [c.171]

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]

Назревшим вопросом является разработка новых более производительных конструкций аппаратов и переход на укрупненные агрегаты. Большое значение имеет изучение и разработка овых более активных и устойчивых к отравлению и перегревам катализаторов для конверсии СО, СН4 и синтеза аммиака. Практический интерес представляет применение взвешенного слоя катализатора. Во взвешенном слое катализатора можно весьма сильно увеличить поверхность соприкосновения газа с катализатором за счет измельчения последнего, улучшить температурный режим синтеза и в результате сильно интенсифицировать процесс. [c.253]

Подход к нахождению оптимальных значений А и Ур т различен для различных процессов и реакторов. В противоточном реакторе с увеличением А восходящая ветвь температурной кривой (до горячей точки ) поднимается, а нисходящая опускается. Поэтому существует оптимальное значение А, при котором температурный режим наиболее близок к оптимальному, а производительность максимальна. Оно отыскивалось как для моль м час синтеза аммиака, так и для синтеза метанола. [c.147]

Однако выбор температуры процесса определяется не столько условиями равновесия, сколько тем, что применяемые в настоящее время катализаторы синтеза аммиака проявляют достаточную активность при температуре не ниже 400—450° С. Поэтому практически синтез аммиака ведут в интервале температур 450—550° С (и даже в более узких пределах — 470—540° С). Оптимальный температурный режим определяется совместным влиянием кинетических и равновесных факторов (стр. 33). [c.23]

Температурный режим зоны катализа в значительной мере определяет производительность колонны синтеза аммиака. [c.33]

Температурный режим в катализаторной зоне регулируется по наиболее высокой температуре (температуре горячей точки ) путем изменения количества циркуляционного газа, подаваемого по холодному байпасу, т. е. помимо теплообменника. Регулирование температуры осуществляется с центрального пульта управления. Для измерения температуры по зонам катализаторной коробки в верхней крышке колонны синтеза установлены две трехзонные термопары. Заданное содержание остаточного аммиака в циркуляционном газе перед колонной синтеза обеспечивается путем автоматического регулирования уровня жидкого аммиака в испарителе с коррекцией показаний по температуре выходящего из него циркуляционного газа. [c.243]

На Новомосковском химическом комбинате изготовлена, смонтирована и испытана промышленная колонна синтеза аммиака внутренним диаметром 700 мм с пятью взвешенными слоями катализатора. В качестве катализатора использован гранулированный железный катализатор средним ситовым размером частиц 1,5 мм (разработан Новомосковскими филиалами ГИАП и Новомосковским химическим комбинатом). Для отвода тепла из зоны реакции применены специальные змеевиковые холодильники, одновременно позволяющие приблизить температурный режим по высоте слоев катализатора к оптимальному. [c.191]

Небольшие гидравлические сопротивления теплообменных устройств и слоев катализатора, оптимальный температурный режим по высоте насадки, практически полное использование внутренней поверхности частиц катализатора, а также простота конструкции насадки указывают на перспективность данного метода синтеза аммиака. [c.191]

Синтез проводится при 180" С, 210 ат и стехиометрическом соотношении аммиака и двуокиси углерода. Степень превращения карбамата аммония в карбамид в колонне синтеза достигает 40%. Смесь карбамида, масла, воды и карбамата аммония дросселируется до 5—6 ат в верхнюю часть колонны 7, где происходит разложение основного количества карбамата аммония. Соответствующий температурный режим в колонне поддерживается с помощью подогревателя 16. Далее смесь дросселируется до атмосферного давления и подвергается дистилляции в колонне 8. Жидкая фаза после дистилляции (смесь водного раствора карбамида и масла) разделяется в декантаторе 15, откуда нижний слой — раствор карбамида концентрацией 80% подается на выпарку, верхний (масляный) — после повторной декантации направляется на поглощение аммиака и двуокиси углерода в реактор 10. В последнем аммиак и двуокись углерода, поступающие с газовой [c.207]

Газовая смесь проходит через колонну синтеза аммиака с фильтрующими слоями катализатора в режиме вытеснения. Температурный режим — политермический. [c.203]

Рис. 171. Температурный режим колонны синтеза аммиака с катализатором в трубках.

Влияние размеров зерен катализаторов. Первоначально изучалось влияние размеров зерен йз на характеристики стационарных режимов процесса синтеза аммиака. Расчеты выполнялись для первого слоя двухполочного аппарата со временем контакта 0,064 с. Скорость фильтрации реакционной смеси, пересчитанная на нормальные условия, 4,56 м/с. При увеличении размеров зерна катализатора с 5 до 10 мм степень превращения на выходе из первого слоя уменьшалась с 13,2 до 9,7%, что связано с уменьшением степени использования внутренней поверхности зерна катализатора, обусловленного наличием диффузионного торможения. Температурные градиенты внутри зерна в стационарном режиме невелики и в зоне максимальных температур градиентов по слою не превышают 1 (для зерна 2 мм) и 3°С (для 5 мм зерна). Для зерна катализатора размером 10 мм температурный перепад в зерне достигает 6°С в стацпонарном режи.ме. Однако перенос тепла внутри зерна не оказывает заметного влияния на характеристики стационарного процесса. Например, были выполнены расчеты стационарного режима (для зерна 2 мм) и 3°С (для зерна 5 мм). Для зерна катализатора проводности Яз = 0,5-10 ккал/(м с град). При этих значениях параметров в зерне образуется перепад температур между поверхностью и центром 6° (если зерно находится в зоне максимальных температурных градиентов по длине слоя). На выходе из первого слоя двухполочного реактора оптимальная степень превращения достигала 2 = 9,7% аммиака, а температура Г = 474°С. Для изотермического зерна катализатора выходные характеристики первого слоя составляли соответственно 2 = 9,6% и Г = 472°С. Таким образом, при расчетах стационарных режимов зерна катализатора можно считать изотермическими. [c.212]

Проведение синтеза аммиака в кипящем слое позволяет снизить размер зерен катализатора, т. е. избежать внутридиффузионное торможение процесса, а также приблизить температурный режим в зоне катализа к оптимальному [14, 15]. Гидродинамический, кинeVичe кий и тепловой расчет колонн синтеза аммиака с кипящими слоями катализатора изложен в работах [13, 16]. Критическую скорость газа при любых давлении и температуре можно определить по формулам (1.3) и (1.4) или по следующим зависимостям при Ке <15 и Аг (1—е ) < [c.213]

Основные недостатки полочных колонн — несовершенный температурный режим в адиабатических слоях катализатора и разбавление прореагировавшего газа холодным байпасным газом с низким содержанием аммиака (3—4 %), что снижает эффективность аппарата. В связи с этим степень превращения азотоводородной смеси в аммиак в таких колоннах невысока. Кроме того, аксиальные полочные насадки обладают сравнительно высоким гидравлическим сопротивлением поэтому используют крупнозернистый катализатор, что, в свою очередь, снижает производительность колонн синтеза. В последние годы получили распространение колонны с радиальным потоком газа через слои катализатора, что позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление и исполь-вать более эффективный мелкозернистый катализатор. [c.292]

Основной аппарат технологической схемы — колонна синтеза, представляющая собой реактор РИВ-Н. Колонна состоит из корпуса и насадки различного устройства, включающей ка-тализаторную коробку с размещенной в ней контактной массой, и систему теплообменных труб. Для процесса синтеза аммиака существенное значение имеет оптимальный температурный режим. Для обеспечения максимальной скорости синтеза процесс следует начинать при высокой температуре и по мере увеличе- [c.204]

Процесс синтеза протекает в состоянии, далеком от равновесия, и, в отличие от синтеза аммиака и метанола, здесь не проявляется термодинамическое торможение скорости реакции по мере накопления в газовой смеси синтезируемого продукта. Поэтому при синтезе высших спцртов нет необходимости в снижении температуры (по ходу газа) в слое катализатора. В этом случае оптимальным является изотермический режим близ верхней границы благоприятного температурного интервала, т. е. 185—190° С. [c.69]

На рис. 1У-4 показаны основные узлы автоматического регулирования в агрегате синтеза аммиака (см. также раздел VI). Оптимальный температурный режим в колонне синтеза аммиака 2 автоматически поддерживают ре гулированием заслонками Рг подачи холодного газа на каждую полку с ката лизатором. Автоматическая выдача жидкого аммиака из сепаратора 6 и конденсационной колонны 9 в сборник 13 осуществляется при помощи регуляторов уровня Рг и Рз, связанных с регулирующими клапанами на линии выхода жидкого аммиака из этих аппаратов. Уровень жидкого аммиака в испарителях 10, 12, 18 автоматически поддерживают регуляторами уровня Р , Ри Рю, связанными с регулирующими клапанами на линии подачи жидкого аммиака в эти аппараты. На выходе продувочных газов из конденсационной колонны 11 установлен регулятор Ре, поддерживающий давление перед колонной синтеза 2 и соответственно регулирующий содержание инертных газов в цикле синтеза. Постоянное давление в сборнике жидкого аммиака 1 автоматически поддерживают регулятором Рд, регулирующим отвод газов, растворенных в аммиаке. Автоматическая выдача жидкого аммиака и сборника 13 в расширительный сосуд 16 осуществляется при помощи регулятора уровня Ра, связанного с регулирующим клапаном на линии выхода иэ переохладителн 14. При максимальном значении уровня в сборнике 13 открывается отсечной клапан Рп на выдаче жидкого аммиака в аварийное хранилище. Уровень жидкого аммиака в расширительном сосуде 19 поддерживают регулятором уровня Рц, связанным с регулирующим клапаном на линии выдачи аммиака от насоса 20. [c.364]

При низких давлениях (85—100 атм) ранее применялся высокочувствительный катализатор, приготовленный из железисто-синеродистого калий-алюминия. Этот катализатор был уже достаточно активен при 400°С и ниже. Поэтому данные системы работали при температурах 400—450°С. При высоких давлениях (800—1000 атм и более) температуры в зоне контактирования достигают 550—6О0°С и вьпле. Такие высокие температуры обусловлены тем, что при этих давлениях невозможно организовать эффективный отбор тепла из зоны катализа. В колоннах синтеза высоких давлений в сравнительно малом реакционном объеме выделяется большое количество тепла, которое полностью невозможно передать свежему газу. Наиболее оптимальные температуры синтеза аммиака — 485—525°С—соответствуют средним давлениям 280—325 атм. При них обеспечивается длительный срок работы катализатора, автотермичная работа колонны синтеза и наиболее выгодный температурный режим во всех звеньях технологической установки. [c.240]

Наибольшая производительность и наиболее устойчивый режим достигается в колоннах синтеза с падающим температурным режимом . Для устойчивой работы колонны TeMnepatypa газа на входе в катализатор должна поддерживаться на уровне 460—480° (в зависимости от объемной скорости газа, содержания аммиака и ядов в газе), а температура газа на выходе из катализатора должна быть такой, при которой получался бы максимальный выход аммиака при заданных условиях (давления, температуры, объемной скорости и других факторов). [c.326]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология