Контактный аппарат для синтеза аммиака и метанола

Контактный аппарат для синтеза аммиака и метанола

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СССР

Класс 12 k, 3

Хо 51150

OllVICAHME ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ЗАВИСИМОМУ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, ВЫДАННОМУ НАРОДНЫМ КОМИССАРИАТОМ ТЯЖЕЛОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Зарегистрировано в Государственнолт бюро последующей регистааиии изобретений при Госплане СССР

К. 8. Троицкий.

Контактный аппарат для синтеза аммиака и метанола.

Основное авторское свидетельство на имя того же лица от 30 сентября 1935 года М 44239.

Заявлено 28 ноября 1935 года за N 181163, Опубликовано 31 мая 1937 года. скорость, необходимую для распыления мелких частиц катализатора в газовом потоке, а также для перемешивания катализаторной пыли с реагирующими газами. Так как все гетерогенные каталитические реакции синтеза зависят от величины поверхности катализатора, находящегося в данном объеме контактной камеры, реакция синтеза аммиака будет протекать энергично и, следовательно, в предлагаемом контактном аппарате возможно работать при больших объемных скоростях газа, получая высокую производительность.

На чертеже предлагаемый контакт нь1й аппарат для синтеза аммиака с применением пылевидного катализатора изображен в продольном и поперечном разрезах. Аппарат состоит из стальной цилиндрической колонны высокого давления 1, рассчитанной для работы при 800 атм. давления.

Сжатая азотоводородная смесь (1; 3) тора во взвешенном состоянии (см, основное авторское свидетельство № 44239 того же заявителя).

В основном авторском свидетельстве № 44239 дана конструкция аппарата, работающего при средних давлениях (от 250 до 300 атмосфер); описываемая в настоящем авторском свидетельстве конструкция дает возможность применять для синтеза аммиака и более высокие давления (порядка 700 — 800 атм.), Способ, при котором должно быть применено предлагаемое устройство контактного аппарата для производства синтетического аммиака, заключается в том, что некоторая часть катализатора измельчается до пылевидного состояния и загружается в стальные трубки, установленные в камере, заполненной кусками катализатора. При прохождении через трубки, заполненные пылевидным катализатором азотоводородной смеси, Предлагаемая конструкция является, сжатой до 800 атм. давления и нагреформой выполнения контактного anna-, той до 450 — 525, происходит распырата синтеза аммиака и метанола с ление мелких частиц катализатора. применением пылевидного катализа- ., Поступающий в трубки газ имеет через канал 17 в нижней крышке аппарата посгупает в колонну синте за и затем проходит через кольцевое пространство между трубами 4 и о.

Здесь происходит подогрев поступающих газов за счет использования тепла газов после синтеза. Затем предварительно подогретые газы поступают в трубу 11, где находится нагревательный элемент †металлическая спираль 12, подогреваемая электрическим током. В трубе 11 происходит дополнительный нагрев газов до температуры реакции синтеза аммиака (450 — 500 ). Нагретые газы поступают в камеру 14 и затем направляются в серию труб 9, наполненных пылевидным катализатором.

Эти трубы внизу имеют конусооб ..Ф " разное сечение, и газы поступают че,,д,у: рез сопло 15, приобретая большую

„ -""„,: скорость (30 — 50 л/сек). В трубках 9 происходит интенсивное распыление пылевидного катализатора 13.

При этом осуществляется интенсивная реакция синтеза аммиака с выделением значительного количества тепла. Выделяющееся тепло реакции удаляется через стенки трубки 9.

Степень измельчения катализаторной пыли (диаметр частиц от 0,1 до 0,01лм) выбирается в зависимости от давления, температуры и скорости движения r, çîB через трубки с пылевидным катализатором. Все эти факторы так подбираются, чтобы катализаторная пыль все время, под действием струи газа, подбрасывалась вверх в трубке 9 и затем частицы пыли, под влиянием силы тяжести, падали обратно на конусообразное дно трубки; при этом струя газа непрерывно подбрасывает эти частицы катализатора вверх и обеспечивает движение частиц катализатора в трубке 9.

Размер частиц катализаторной пыли и скорость газа выбираются такими, чтобы частицы пыли не выбрасывались из трубки 9 потоком газа и не поднимались выше, чем на /, высоты трубки 9.

Выполнение этих условий вполне возможно, так как плотность сжатия до

800 атм. газа очень велика. Для улавливания незначительного количества очень тонкой катализаторной пыли, увлекаемой потоком газов, вверху в трубе 9 установлен асбестовый фильтр 10. Затем синтезированный газ проходит через кольцевое пространство между трубками 8 и 9, направляется вниз и поступает в слой кускового катализатора 7, находящийся в катализаторной коробке 6.

Газы затем поднимаются вверх, проходя через слой кускового катализатора, где происходит также дополнительно реакция синтеза аммиака, так что реагирующие газы приближаются к равновесному состоянию.

Из катализаторной камеры горячие газы проходят через кольцевое пространство между трубами 5 и 6, где происходит охлаждение газов за счет теплообмена с поступающим на синтез холодным газом.

Охлажденные газы удаляются из контактного аппарата через канал 18 и поступают в водяной холодильник для выделения жидкого аммиака.

К внутренней стенке колонны 1 плотно прилегает изолированная труба 4, которая предохраняет стенку контактного аппарата от разрушения горячей азотно-водородной смесью.

Труба 6 имеет рифленые стенки (с ребристой поверхнсстью) для увеличения поверхности теплопередачи.

В верхней крышке 3 контактного аппарата имеются два изолированных контакта для питания спирали нагрева 12 электрической энергией.

Кроме того в верхней крышке 3 контактного аппарата установлены азе термопары 16, а в нижней крышке 2 установлена одна термопара.

Так как трубки 9 с пылевидным катализатором помещены в камеру, наполненную кусками катализатора, температура в трубках сохраняется устойчивой и после кратковременных остановок аппарата гарантируется возобновление реакции синтеза аммиака в трубках с взвешенным пылевидным катализатором.

При повышении температуры в зоне реакции выше оптимального значения необходимо выключить или уменьшить подогрев металлической спирали 12.

Производство синтетического аммиака в предложенном контактном аппарате имеет, по мнению автора, следующие преимущества:

1) большая поверхность катализатора на единицу объема контактной камеры, в виду применения пылевидного катализатора в взвешенном состоянии, создающая высокую интенсивность процесса синтеза аммиака;

2) работа контактного аппарата при больших объемных скоростях газа (30 — 100 тысяч мз газа на 1 м катализаторного объема в час) с ббльшей производительностью;

3) высокий процент NH3 в газе после синтеза;

4) возможность получать высокие выходы аммиака при более низких температурах синтеза, что имеет следствием удлинение времени работы катализатора и лучшее сохранение металла колонны от коррозии;

5) в виду более высокой активности катализатора в взвешенном пылевидном состоянии получается лучшая устойчивость процесса против отравления катализатора небольшими количествами контак ных ядов

Предмет изобретения.

Форма выполнения контактного аппарата для синтеза аммиака и метанола, описанного в авторском свидетельстве М 44239, отличающаяся тем, что в целях проведения контактируемых газов сначала через пылевидный катализатор, а затем уже через зернистый, сопла 15 трубок 9, заполняемых пылевидным катализа ором, выведены в камеру 14, сообщающуюся с трубой 11, снабженной нагревательным элементом 12 для подогрева направляемых на контактирование газов.

Е авторскому свидетельству К. В, Троицкого М 5 i 150 иг фиг2

Тип.,Промполиграф". Тамбовская 12 Зак, 3445 †5