DK141842B - Apparat til syntese af ammoniak. - Google Patents

Description

(W, \Ra/ (11) FREMUEReELSESSKRIFT 1^1842 DANMARK (5'’lnt cl·' 0 01 c 1/04 f(21) Ansøgning nr. 6^1/¾ (22) Indleveret den 6. feb. 19¾ (23) Løbedag 6. feb. 19¾ (44) Ansøgningen fremtogt og fremteggelaeeeluriftet offentliggjort den * . Jun* *y°u

DIREKTORATET FOR

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (30) Prioritet begeeret fra den

8. feb. 1968, 1185/68, AT

(71) CHEMIE LINZ AKTIENGESELLSCHAPT, St. Peter 224, Linz/Donau, AT.

(72) Opfinder: Helmut HInriche, Gattermayretraese 12, LeonoLing, AT: Jo*» hann Nledetzky, Kéfergutstrasse 50, Linz/Donau, AT.

(74) Fuldmagtig under eegene behandling:

Advokat Vilh. Skouenborg.

(64) Apparat til syntese af ammoniak.

Opfindelsen angår et apparat til syntese af ammoniak. I katalytiske ammoniak-højtrykssynteseanlæg med flere efter hinanden anbragte, aksialt gennemstrømmede katalysatorstillinger er det kendt i strømningsretningen for den til behandling bestemte gas at tilkoble en ende-katalysatorstilling, som i forhold til de foran liggende stillinger er udformet med særlig stor længde. Selv om den hastighed, hvormed NHg-dannelsen foregår i den nævnte slutstilling, på grund af syntesegassens høje NH^-indhold ligger meget lavt, kan der dog endnu tilvejebringes en tilfredsstillende NH^-dannelse.

Det er endvidere kendt, at tryktabet I en sådan synteseovn i første række forårsages af katalysatoren, ocf at det især hidrører fra det lange katalysatorleje.

2 14T64Z

Fra tysk fremlæggelsesskrift nr. 1.256.2o5 kendes der en fremgangsmåde til fremstilling af ammoniak, der består i at syntesegassen føres radialt indefra og udefter eller omvendt gennem katalysatorlejet, idet katalysatoren i så fald må indsættes i forud reduceret tilstand. Såfremt man imidlertid vil gennemføre reduktionen i ovnen under ammoniaksyntesen, indtræder der uønskede følgevirkninger. Når gasstrømmen forløber udefra og indefter, opstår der indvendig langt større strømningshastigheder i gassen, og som følge heraf vil i et givet tidsrum en væsentlig større mængde hydrogen blive bragt i berøring med katalysatoren, så at der også ved noget lavere temperatur indtiæder en betydelig reduktion af kontakten.

Da reduktionen delvis også sker imod gassens strømningsretning, er den indvendig liggende kontakt allerede aktiv, medens kontakten i det udvendige lag stadig er genstand for reduktion. Ved formeringen af den ydre, inaktive katalysator opstår der imidlertid vand, som derpå strømmer indefter sammen med formeringsgassen, hvorved den indvendig liggende, allerede reducerede kontakt får sin aktivitet stærkt nedsat. Endvidere må det tages i betragtning, at det på grund af den korte radiale udstrækning kun er meget store enheder, der egner sig til anvendelse af radialstrøm, og at konstruktionen af sådanne anlæg er meget bekostelig.

Forsøg har imidlertid vist, at det er muligt at undgå en uønsket strømning af gassen udefra og indefter, som beskrevet ovenfor, og alligevel at opnå en nedsættelse af tryktabet i forhold til det tryk-tab, som indtiæder i ovne med aksial gennemstrømning. Dette opnås ifølge opfindelsen ved at kombinere aksialstrøm i de første katalysatorlejer med radialstrøm i slutkatalysatorlejet. Herved opnås tillige-en forøgelse af anlæggets kapacitet, da den i slutstillingen etablerede radialstrøm gør det muligt i denne stilling at anvende katalysatorer med mindre kornstørrelse og dermed større effekt til omsætning af gasblandingen, idet man i forbindelse hermed stadig opretholder den aksiale gennemstrømning af de første katalysator-lejer i anlægget. På denne måde er det muligt at opnå en forøget ammoniakudbytte, jfr. den i det vedføjede eksempel givne nærmere forklaring.

Opfindelsen angår herefter et apparat til syntese af ammoniak, omfattende en højtrykskappe, en i denne anbragt ovnindsats, hvis indre er opdelt i flere afsnit, der skiftevis er fyldt med katalysator og med varmevekslere til indirekte varmeudveksling med friskgas, samt et centralrør til styring af syntesegassen fra hoved- 3 141342 varmeveksleren til den anden ende af reaktoren, og det ejendommelige ved apparatet ifølge opfindelsen er, at der i gasstrømmens bane til mindst eet, aksialt gennemstrømmet og på kendt måde konstrueret katalysatorleje og til en påfølgende og på kendt måde konstrueret varmeveksler til indirekte varmeudveksling med friskgas, yderligere er sluttet et endekatalysatorleje, hvis længde udgør det 4-6 dobbelte af ovnens indvendige tværsnit, hvorhos det er anbragt i det ringformede rum mellem to, om centralrøret forløbende, gennemhullede metalkapper, og den øvre beholderbund tæt ved aksen har en åbning, og den nedre bund ud mod væggen har en åbning til passage for gassen.

Ved kombinationen ifølge opfindelsen af aksial og radial styring af gasstrømmen har det vist sig muligt at opnå en virkning udover den rent additive, idet forsøg har vist, at netop den ifølge opfindelsen anviste kombination er særlig egnet til at tilpasses efter de optimale betingelser ved aramoniaksyntesen med hensyn til temperatur og varighed og tillige bedst mulige kølingsvilkår uden en for kompliceret rørføring.

Apparatet ifølge opfindelsen forklares nænpere nedørxfor under henvisning til tegningen.

Den delvis til reaktion bragte syntesegasblanding kommer ud fra de aksialt gennemstrømmede, forrest liggende katalysetorlejer og træder derefter gennem den ved aksen liggende åbning 7 ind i det lange ende-katalysatorleje, som den gennemstrømmer radialt indefra og udefter. Endekatalysatorlejet befinder sig i det ringformede rum mellem to koncentrisk anbragte, gennemhullede metalkapsler 1 og 2 og er foroven lukket med en bund 3 og forneden ned en bund 4.

Den fuldstændigt reagerede syntesegas træder derRå ved 8 ud af ende-katalysatorlejet og gennemstrømmer den tilkoblede varmeveksler. På tegningen angiver 6 et centralt gasstyring6rør for den i hoved-varmeveksleren forvarmede gas, som føres til indgangskatalysatorlejet.

Eksempel:

Under anvendelse af et apparat til ammoniaksyntese af den på tegningen viste art føres 7o.ooo Nm3/h af en synteseblanding aksialt gennem de to første katalysatorlejer og radialt indefra og udefter gennem ende-katalysatorlejet. Ammoniaksyntesen foretages ved 3oo atm under anvendelse af en katalysator med en gennemsnitlig kornstørrelse på 6 mm og ved en temperatur på 400 - 500?C.