Конвертер синтеза аммиака

НАЦИОНАЛЬНОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(72) Хальдор Фредерик Аксель Топсе и Эрик Анреас Гам(ВК)(54)(57) конвввтвр СИНТЕЗА АММИАКА,включающий корпус с несколькими вводами синтез-газа, несколько кольцевых слоев каталиэатора с радиальным распределением сырья, расположенных вертикально один под другими симметрично относительно центральнои оси и имеющих кольцевые наружные и внутренние газовые канал, промежуточный трубчатый теплообменник,расположенный вдоль центральной оси,трубное пространство которого соединено С одним из газовых вводов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения энергетических зат рат за счет увеличения концентра ции аммиака в газах, отходящих из конвертера, и уменьшения объема газов, рециркулируемых в конвертер,внутри конвертера выполнен газовый коллектор для объединения всех подаваемх в конвертер потоков синтезгаза соеднненныи с наружным кольцевым каналом первого по ходу газа слоя катализатора, с трубным пространством промежуточного теплообменника.Изобретение относится к конвертерам синтеза аммиака и может быть ис 4 польэовано для осуществления способов синтеза аммиака при повысином давлении и температуре.В технике известны конвертеры синтеза аммиака, содержащие в корпусе два или более отдельных слоев катализатора. Внутри катализатора или между его слоями размещены промежуточные теплообменники, которые служат для поддержания оптимального режима синтеза за счет охлаждения реакционного газа, содержащего аммак холодным синтезгазом подаваемым в конвертер, или другим охлаждающим агентом 1.Недостатком конструкций конвертеров такого типа является в основном, усложнение оборудования и увеличение его размеров, так как встроенные теплообменники требуют значительного дополнительного объема для их размещения.Другие известные технические ре-шения, направленные на поддержание оптимального режима синтеза аммиака заключаются в том, что в конвер тере содержащем два или более слоя катализатора, между слоями выполняют вводы для подачи холодного синтезгазаНаиболее близким к предлагаемому является конвертер синтеза аммиака, включающий корпус с несколькими вводами синтезгаза, два кольцевых слоя каталиэатора с радиальным распределением сырья, расположенных вертикально один под ДРУГИМ и симметрично центральной оси и имеющих кольцевые наружные и внутренние газовые каналы, промежуточный трубчатый теплообменник, расположенный вдоль центральной оси, трубное пространство которого соединено с с одним из газовых вводов и предварительный теплообменник 2.Недостатком этого конвертера является разбавление реакционного газа непрореагировавшим синтезгазом,что приводит к снижению концентрации амммака в газах, отходящих из конвертера, увеличению объема газов,рециркулируемх в конвертер, и к повышению энергетических затрат в процессе производства аммиака.Цель изобретения снижение энергетических затрат за счет увеличения концентрации аммиака в газах, отходящих из конвертера, и уменьшения объема газов, рециркулируемх в конвертер.Это достигается тем, что внутри конвертера выполнен газовый коллектор для объединения всех подавае мнх в конвертер потоков синтез-газа, соединенный с наружным кольцевым каналом первого по ходу га 4за слоя катализатора с трубным пространством промежуточного теплооб менника и с предварительным тепло обменником.Предпочтительный вариант исполнения включает ввод синтез-газа в предварительный теплообменник в виде кольцевого Канала вдоль внутренней стенки корпуса.на фиг. 1 показан вариант выполнения конвертера со встроенным предварительным теплообменником,на Фиг. 2 4 варианты исполнения без встроенного предварительного теплообменника.Конвертер синтеза амиака (фиг.1) вклчает корпус 1 с вводами синтезгаза 2 4, два слоя катализатора 5 и 6 с радиальным распределением сырья, расположенных вертикально один под другим и симметрично относительно центральной оси и имеющих наружные кольцевые каналы 7 и 8, внутренние газовые каналы 9 и 10, промежуточный теплообменник 11, трубное пространство которого соединено с газовым вводом 3 н предварительный теплообменник 12. Внутри конвертера выполнен газовый коллектор 13, соединенный с кольцевым каналом 7 слоя 5, с трубным пространством промежуточного теплообменника 111 тс предварительным теплообменником 12. Канал 14 для подачи синтеэгаза в предварительныйтеплообменник 12 выполнен кольцевым и соединен с вводом синтезгаза 2. Согласно фиг. 2 конвертер выполнен без встроенного предварительного теплообменника 12, кольцевой канал 14 соединен с промежуточным теплообменником 11 в связи с чем исключает газовый ввод 3.на фиг. 3 изменено расположение промежуточного теплообменника 11,который размещен на уровне второго слоя катализатора 6, в связи с чем сокращена длина подводящего газового канала, а кольцевой канал 10 выполнен с помощью перегородки 15на фиг. 4 первый по ходу газа слой катализатора 5 расположен выше слоя 6 и на одном уровне с промежуточным теплообменником 11, что несколько упрощает конструкцию конвертера за счет исключения перегородки 16, показанной на фиг. 2 н 3.Работа и принцип действия конвертера состоят в следующем.Технологический поток сннтеэга за, который проходит через слои катализатора, образуется в коллекторе 13 путем объединения в кем всех подаваемх в конвертер потоков синтез-газа. Эти потоки подают через вводы 2 д или 2 и 4 в зави 3584симости от используемого варианта исполнения. при этом один из потоков всегда подают вдоль внутренней стенки корпуса по каналу 14.В данном случае один из потоков всегда подают в коллектор 13 че рез ввод 2 и кольцевой канал 14, и другой поток через ввод 4 непос редственно в коллектор 13.Прииспольэовании вариантов с тремя потоками третий поток подают в трубки промежуточного теплообменника 11 через ввод фиг.1 и 4 . В этом случае газ из канала 14 проходит в коллектор 13 или непосредственно, или через предварительный теплообменник 12, где смешивается с потоком синтезга за, выходящим из трубок теплообменника 11 и газом, подаваемым через ввод 4. далее, объединенный поток газа проходит кольцевой канал 7, 3слой катализатора 5, кольцевой канал 9, попадает в межтрубное пространство теплообменника 11, где охлаждается газом, проходящим внутри трубок, проходит кольцевой канал 10, второй слой катализатора6, кольцевой канал 8 и выходит из конвертера в частном случае (фиг.17 по трубкам предварительного теплообменника 12.В случае-использования вариантов с двумя потоками, когда из конструкции конвертера исключен предвари тельный теплообменник, поток газа из канала 14 направляется в трубки промежуточного теплообменника для охлаждения промежуточного потока реакционного газа, выходящего из первого слоя катализатора 5 через канал 9. При этом дальнейшее движение объединенного потока газов не отличается от описанного выше.