Синтез аммиака оптимальный режим

Исследования [1,2] показали целесообразность применения адсорбционного способа для выделения аммиака из продувочных газов. Выявлено [1], что наиболее экономично выделять аммиак адсорбцией его силикагелем КСС (средний диаметр пор 32,6 А), динамическая емкость которого по аммиаку в условиях цикла синтеза аммиака достигает 50% вес. Десорбция аммиака из силикагеля КСС в условиях, при которых предполагается проводить десорбцию в промышленной установке. при этом не изучалась. Процесс десорбции в любом замкнутом адсорбционном цикле является не менее важной стадией, чем сама адсорбция и в значительной мере влияет на экономику выделения аммиака из продувочных газов. Чтобы найти оптимальный режим работы адсорбционной установки и подобрать рациональное аппаратурное оформление процесса, необходимо знать закономерности процесса десорбции. [c.129]

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]

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]

Рис. 10.1. Диаграмма г — Т синтеза аммиака. 3 = 5 мм, т = 0,3 с Р = 30 МПа, 2дх= 0,02 = = 0,1. 1 — равновесная кривая 2 — линия теоретических оптимальных температур 3 — оптимальный режим в трехслойном реакторе с промежуточным вводом холодных байпасов 4 — нестационарный процесс (момент переключения направления подачи реакционной смеси) Твх = 40°С.

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 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]

Таким образом, применяемый в настоящее время режим восстановления катализатора синтеза аммиака не является оптимальным. Для нахождения оптимальных условий восстановления катализатора необходимы дальнейшие исследования. [c.131]

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]

В настоящее время наибольшая производительность установок для синтеза аммиака, работающих под давлением 1000 ат, составляет около 5 т МНз на 1 катализатора в час. При такой интенсивности процесса активность катализатора быстро снижается, вследствие чего приходится заменять его через каждые 2—3 месяца. Общее количество аммиака, выработанного на 1 ж катализатора, составляет около 10 000 т. При меньшей нагрузке, например 0,9—1 т аммиака на 1 в час, под давлением 300 ат срок службы катализатора может быть очень длительным. Поддержание оптимальных условий процесса в этом случае не представляет трудности, и при применении тщательно очищенного газа катализатор может работать более трех лет. Количество выработанного аммиака на 1 катализатора в этом случае составляет 20 ООО т и более. Промежуточный режим ра боты при давлении 300 ат характеризуется нагрузкой порядка 1,2—1,3 т аммиака в час на 1 катализатора. [c.533]

В практике с целью увеличения производительности аппарата в каждом отдельно.м случае устанавливается свой оптимальный режим, т. е. свое время пребывание реагирующих веществ в реакционной зоне в зависимости от конкретных условий работы. Другими словами, в практическом осуществлении каждой химической реакции устанавливается своя практическая степень достигнутого равновесия, которая для значительного числа реакций, осуществляемых в промышленности, равна 85—90%. Поясним это примером реакции синтеза аммиака [c.168]

Практически путь математическому моделированию был открыт с появлением злектронно-счетных устройств. В настоящее время на подобных машинах рассчитаны и рассчитываются оптимальные конструкции химических реакторов и оптимальный режим работы многих технологических процессов производства серной кислоты, аммиака, получения дивинила из бутилена, прямого синтеза высших спиртов из окиси углерода и водорода и т. д. При этом выход продукции в ряде случаев увеличивается чуть ли не вдвое. [c.318]

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]

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]

Для защиты стенок корпуса от действия высоких температур холодный газ, поступающий в колонну, подают в кольцевой зазор между внутренней стенкой корпуса и насадкой. При нормальной работе колонны температура стенок не поднимается выше 60— 70°. Оптимальная температура реакции синтеза аммиака снижается по мере увеличения степени превращения, поэтому наиболее рациональным для колонны синтеза является падающий режим, при котором температура в конце процесса снижается на [c.275]

Оптимальный технологический режим работы колонн синтеза карбамида поддерживают путем автоматического регулирования давления в аппарате и соотношения расхода аммиака и двуокиси углерода. Для получения карбамида обычно используют двуокись углерода в виде экспанзерного газа — отхода производства аммиака. Следовательно, расход СОг зависит от производительности цеха синтеза аммиака в каждый данный момент. В связи с этим заданный режим в колоннах синтеза карбамида поддерживают, изменяя расход аммиака и давление в колонне в соответствии с колебания- [c.74]

При выборе условий для проведения конверсии метана важно учитывать также состав конвертированного газа на выходе. Необходимо, чтобы остаточное содержание метана в нем не превышало 0,5% (по объему), так как метан, постепенно накапливаясь в агрегатах на стадии синтеза аммиака, затрудняет проведение в них процесса. Содержание метана в конвертированном газе зависит от давления, температуры и соотношения СН4 Н20. Оптимальный режим для содержания метана не более 0,5 % соответствует температуре 800—1000 °С, давлению 0,1 МПа и соотношению СН4 НоО = 1 2. [c.197]

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]

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]

Задача из многомерной свелась к одномерной. При заданных и Ха выбирают некую степень превращения Х) после первого слоя. Затем последовательно рассчитывают начальную температуру Г2н во втором слое из (2.182) превращение во втором слое Х2, интефируя по х (2.181) до достижения нулевого значения интефала Гз,, из (2.182) и хз из (2.181) и так далее, вплоть до х . Если значение х совпадает с х , то оптимальный режим найден, если же нет, то ищут новое значение только одного параметра Х . На этом алгоритме построены задачи оптимизации многослойных реакторов окисления диоксида серы, синтеза аммиака, конверсии оксида углерода и других. [c.158]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология