Способ синтеза аммиака
° вйВХ у
О П САН И Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
280460
Союа Соеетскиа
Социалистическими
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 05.I 1.1969 (,рг 1303613/23-26) с присоединением заявки №
Приоритет
М. Кл. С 01с 1/04
Комитет по делам изобретений и открытий
Опубликовано 10.Х11.1971. Бюллетень № 1 за 1972
Дата опубликования описания 6.III.1972
УДК 661.534(088,8) при Совете Министров
СССР
Авторы изобретения
А. А. Рылов, Я. С. Теплицкий, Б. И. Пихтовников и П. П. Мехренгин
3 аявитель
СПОСОБ СИНТЕЗА АММИАКА
Изобретение относится к способу синтеза аммиака с использованием тепла реакции синтеза.
Известен способ синтеза аммиака с отводом тепла реакции образования аммиака из зоны катализа путем испарения аммиака, подаваемого под давлением, и расширения перегретых паров аммиака.
Однако степень использования тепла реакции для получения механической работы на турбине составляет не более 10 — 13%.
С целью увеличения степени использования тепла реакции для получения механической энергии расширение перегретых паров аммиака осуществляют в несколько ступеней на многоступенчатой турбине с промежуточным перегревом паров между ступенями до 400—
430 С путем многократного пропускания жидкого аммиака через зону катализа. Жидкий аммиак, конденсируемый после последней ступени расширения, возвращают в зону кагализа при замкнутой циркуляции аммиака через систему: зона катализа — многоступенчатая турбина — рекуператор — конденсатор. Жидкий аммиак перед подачей в зону катализа подогревают до 100 — 120 С в межступенчатых холодильниках газовых компрессоров за счет тепла, выделяющегося при сжатии свежей азот-водородной смеси. Степень превр ащения теплоты реакции синтеза аммиака в механическую эцергн|о увеличивается примерно в 2,5 — 3 раза.
На чертеже показана схема осуществления
5 предложенного способа.
Жидкий аммиак из хранилища 1 засасывается насосом 2 (с его помощью давление аммиака повышается с 13 до 300 ат) и смешивается с жидким аммиаком, выделенным из
10 циркуляционного газа в конденсационной колонне 8.
Жидкий аммиак делится па два потока, один из которых отводится в теплообменникрекуператор 4. Там он подогревается до 100—
15 120 C за счет тепла, выделяющегося при сжатии азот-водородной смеси в компрессоре т.
Другой поток жидкого аммиака подогревается в теплообменнике-рекуператоре б за счет тепла парсв аммиака, отходящих с третьей
20 ступени расширения. Далее оба потока аммиака сливают в один общий и он по линии 7 направляется для использования тепла реакции в устройства 8 (змеевик и трубчатки), установленные непосредственно в зоне реак25 ции синтеза аммиака (катализаторной коробке) .
В этих устройствах происходит испарение и перегрев (за счет тепла реакции синтеза аммиака) паров аммиака под рабочим давле30 нием синтеза до 400 С.
280460
/б
Корректор О. Тюрина
Подписное
Тирам< 448
Изд. № I08
Заказ 244/13
Типография, пр. Сапунова, 2
Затем пары аммиака поступают в систему многоступенчатого расширения с промежуточным перегревом (в примере три ступени расширения).
Перегретые пары проходят первую ступень расширения 9 (давление падает с 300 до
i06 ат, а температура паров снижается с
400 до 295 С), затем поступают в устройства
8 для использования тепла реакции (температура поднимается до 400 С) и подвергаются расширению во второй ступени 10 (давление
8 ат, температура до 320 С). Пары аммиака после второй ступени вновь перегреваются в устройствах 8 (за счет тепла реакции) до
40u Ñ и поступают на третью ступеньрасширения 11, где их давление снижается до 13 ат, а температура — до 322 С. Далее пары аммиака проходя г теплообменник-рекуператор б, где их тепло используется для предварительного нагрева жидкого аммиака, Пары аммиака конденсируются в конденсаторе 12 водой или воздухом, и образовавшийся жидкий аммиак сливается в хранилище
1, откуда насосом 2 вновь возвращается в систему использования тепла реакции синтеза аммиака. Так создается замкнутая система.
Количество циркулирующего аммиака может быть различным в зависимости от потребной мощности турбины и достигает 4260 кг на 1000 кг аммиака, вырабатываемого в системе синтеза.
Указанный пример осуществления предложенного способа можно реализовать и без использования тепла, выделяющегося при сжатии свежей азот-водородной смеси в компрессоре 5.
Циркуляционный газ по линии 18 поступает
5 в колонну 14, где происходит образование аммиака из смеси водорода и азота. Из газовой смеси жидкий аммиак конденсирует я в водяном холодильнике 15 и испарителе 1б и отделяется от газа в конденсационной колон10 не 8. Газ возвращается в колонну синтеза 14 циркуляционным компрессором 17, и цикл замыкается.
Свежий газ поступает по линии 18 в компрессор 5 и после сжатия в последнем до
15 300 ат по линии 19 поступает в цикл синтеза аммиака.
Предмет изобретения
20 Способ синтеза аммиака из азот-водородной смеси с отводом тепла реакции из зоны катализа путем испарения аммиака под давлением и расширения перегретых паров аммиака, отличающийся тем, что, с целью уве2S личения степени использования тепла реакции для получения механической энергии, расширение перегретых паров аммиака осуществляют в несколько ступеней с промежуточным перегревом паров между ступенями
30 pо 400 — 430 С путем многократного прохождения жидкого аммиака через зону катализа с предварительным подогревом его за счет тепла, выделяющегося при сжатии свежей азот-водородной смеси.
