NO874936L - Fremgangsmaate og anordning til temperaturregulering av katalysatorsjikt i ammoniakksynteseanlegg. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for temperaturregulering av katalysatorsj ikt i ammonlakksynteseanlegg, ved hvilken det anvendes en kretsløpgass og hvor det tilføres en mengde med frisk gass tilsvarende i hovedsaken den utskilte ammoniakken.

Ved en slik prosess må det forefinnes en mengde med regu-leringsmuligheter med hensyn til katalysators;] iktene. Således starter først fremgangsmåten ved ammoniakksyntesen først når det hersker en bestemt temperatur i et første katalysatorsjikt. For dette formål blir f.eks. tilført fremmedenergi utenfra, f.eks. ved hjelp av en tilformet oppvarmer. Først når prosessen en gang er startet må den som regel opprett-holdes derfra på grunn av den eksoterme reaksjonen i katalysatorsj iktet uten at det er nødvendig med ytterligere tilførsel av fremmed energi. For forvarming blir derfor kretsløpgassen som regel tilført en varmeveksler koblet etter det første katalysators,] iktet, som blir oppvarmet av krets-løpgassen som forlater det første kretsløpsjiktet. Deretter kommer et ytterligere katalysatorsjikt, som igjen kan bli fulgt av et tredje katalysatorsjikt.

Et reguleringsproblem består nå deri at en forholdsvis stor mengde med prosessgass blir ført som kretsløpgass slik at det må sørges for at denne store mengden ved inngangen til katalysatorsjiktet blir holdt på de respektive temperaturene, som på ene siden skal være høye nok og må holde reaksjonen i gang og på den andre siden være slik at det blir tilveiebragt en høy omsetting og videre skal utgangstemperaturen fra katalysatorsjiktet være så lav at den beskytter kataly-satoren, noe som i enkelte tilfeller kan kun tilveiebringes ved hjelp av endring i temperaturen og/eller sammensetting av prosessgassen, dvs. ved hjelp av en form for kjøling. Herved fremkommer en regulering av de enkelte katalysatorsjiktene i avhengighet av hverandre.

Oppgaven for oppfinnelsen er å tilveiebringe en løsning ved hjelp av hvilken det er mulig såvel fremgangsmåtemessig som også innretningsmessig å kunne foreta en mest mulig individuell regulering av de enkelte katalysatorsjiktene.

Ved fremgangsmåten av den innledningsvis nevnte art blir denne oppgaven ifølge foreliggende oppfinnelse løst ved at for regulering av minst en delmengde av kretsløpgassen som forlater det nest siste katalysatorsjiktet blir tilført en dampfrembringer som varmeveksler og/eller en forbiførende ledning som omgår denne varmeveksleren, idet en delmengde av kald kretsløpgass kan tilføres for oppvarming og tilførsel som det første katalysatorsjiktet til nevnte forbiførende ledning som et kjølemiddel (Quentschmittel).

Oppfinnelsen sørger for at reguleringen av det første katalysatorsjiktet blir foretatt dels over kjølingen (Quent-sche). Med denne utformingen kan det ved hjelp av forholdsvis enkle midler tilveiebringes at reguleringen av det første katalysatorsjiktet ikke påvirker umiddelbart det etter-følgende katalysatorsjiktet, hvorved det ved denne regu-leringstypen må også bli tatt hensyn til et lite vinsttap, med noe som kan tillates når man ser på den totale forenk-lingen av reguleringen.

Oppfinnelsen angår også en innretning for gjennomføring av fremgangsmåten som er kjennetegnet ved at den er utformet som dampfrembringende rørbuntvarmeveksler og har et forbi-ledningsrør som går gjennom rørbunten, idet det i området av samlekammeret er sørget for en tilblanding av den kjølte prosessgassen av den varme prosessgassen som strømmer gjennom forbiføringsrøret.

Den med et forbiføringsrør utførte rørbuntvarmeveksleren utgjør en spesiell hensiktsmessig utforming av innretningen ifølge foreliggende oppfinnelse da det herved ved hjelp av dampfrembringelsen i avhengighet av utførelsen er mulig med en svært følsom styring av det etterfølgende katalysatorsj iktet.

Ved en utførelsesform av oppfinnelsen er det anordnet et i det vesentlige sylindrisk føringsrør med et aksialt eller radialt innstilbart styrestempel, idet det er anordnet tilblandingsåpninger i føringsrøret og i styrestempelet, som kan lukkes helt eller delvis ved hjelp av aksiale eller radiale bevegelser.

Ved hjelp av foreliggende oppfinnelse er det mulig ved en enkel aksial og radial forskyvning å kunne stille inn respektive forhold mellom varm og avkjølt gass.

Ved en ytterligere utførelsesform er forblførlngslednlngen eller strømningsbanen for den kjølte prosessgassen lukket i en endestilling til styrestempelet.

Ved en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen er styrestempelet i det indre av sylinderen aksialt bevegelig med et sentrisk tetningselement for forbiføringsrøret.

En ytterligere utforming av oppfinnelsen ved varmevekslere med like innløps- og utløpsstusser såvel for varm som også for avkjølt gass består deri at styrestempelet er utformet som et potteformet styreelement som griper over den frie enden til sentralrøret som leder de varme gassene til varmeveksleren, idet det i den ytre veggen til det potteformede styreelementet er anordnet tilblandingsåpninger. Oppfinnelsen sørger også for at den ytre veggen til sentral-røret har utoverpekende tetningssteg, som i bruksstillingen griper inn i tilblandingsåpningene og i avhengighet av endestillingen sentralrøret eller ringrommet tetter mellom sentralrøret og den ytre potteveggen som forbiføringsledning.

Oppfinnelsen skal i det påfølgende beskrives nærmere med henvisning til tegningene, hvor:

Fig. 1 viser et prinsippkretsdiagram av et anlegg for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge foreliggende opp-f innelse. Fig. 2 viser et utførelseseksempel på en innretning ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 3 viser et annet utførelseseksempel av innretningen ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 1 viser et første katalysatorsjikt 1, et andre katalysatorsj ikt 2 i en NH3~reaktor 3 såvel som symbolsk antydet en første varmeveksler 4 for forvarming av kretsløpgassen som strømmer gjennom ledningen 5 i retning av pilen 6. Etter gjennomstrømningen av det første katalysatorsjiktet og varmeveksleren 4 såvel som det andre katalysatorsjiktet 2 blir kretsløpgassen tilført et tredje katalysatorsjikt 7, idet det mellom det andre katalysatorsjiktet 7 og det tredje katalysatorsjiktet 3 er anordnet en reguleringsinnretning.

Denne reguleringsinnretningen består i det vesentlige av en dampfrembringer 8, en forbiføringsledning 9 og en "Quentsch-ledning" 10, som alternativt kan bli påvirket idet de mulige utformingene er nærmere beskrevet nedenfor. Kretsløpgassen blir så tilført fra det tredje katalysatorsj iktet 7 over en ytterligere dampfrembringer 11 til ene gass-/gassvarmeveksler 12, en kjøler 13 og til slutt en utskiller 14 for å kunne tilføres kretsløpkompressoren 15, som ikke skal nærmere beskrives her.

Fig. 2 viser muligheten av å kunne bygge inn reguleringsinnretningen i en dobbelt varmeveksler, hvor det ifølge fig.

2 dette ville være den rommessige sammenfatningen av dampfrembringeren 8 med dampfrembringeren 11. For oppfinnelsen er fremfor alt dampfrembringeren 8 viktig, som har et forkammer 16, en rørbunt 17 såvel som et forbiføringsrør 18 sentrert i midten, hvilken ene ende kan lukkes fra et styrestempel 19 via en tetningskjegle 20.

Styrestempelet 19 er anbragt i et føringsrør 21, som har tilblandingsåpninger 22 slik som styrestempelet, idet tilblandingsåpningene til styrestempelet er betegnet med henvisningstallet 23 og som kan bli åpnet helt eller delvis eller fullstendig bli lukket av styrestempelet 19 tilsvarende stillingen til støtfangeren 24 på styrestempelet 19. I avhengighet av åpningsstillingen fremkommer i føringsrøret 21 en blanding av varm ikke-avkjølt prosessgass, som gjennom-strømmer forbiledningsrøret 18, og avkjølt prosessgass, som går inn i et ikke nærmere vist tredje katalysatorsjikt.

De respektive gasstrømningene er vist på fig. 2 såvel som på fig. 3 med små piler.

Fig. 3 viser en noe annen oppbygning, idet her er varmeveksleren 8 kun antydet. Over den nedre høyre antydede tilførselsledning 25 blir den varme prosessgassen innført. Den strømmer ved den viste stillingen til styrestempelet 19a inn i en sentral tilførselsledning 26 til varmeveksleren 8, strømmer gjennom denne og kommer etter kjølingen gjennom ringrommet 27 tilbake for å strømme gjennom en ytterligere ledning 28.

En del av den varme gassen strømmer imidlertid også mellom den indre veggen til styrestempelet 19a og den ytre veggen til det sentrale røret 26 gjennom en form for forbiførings-ledning direkte inn i ledningen 28 og blander seg der med den avkjølte gassen fra ringrommet 27.

For innstilling av de respektive tilblandingsforholdene har den frie enden til senteralrøret tetningsskiver 29, som griper inn i en sliss 30 i den ytre veggen til styrestempelet 19a. Blir nå f.eks. styrestempelet 19a trukket helt ned i samsvar med dobbeltpilen 31 så støter den øvre begrensnings- kanten til slissen 30 på respektive skiver 29 og sperrer fullstendig forblførlngslednlngen mens sentralrøret 26 står til rådighet på det fulle strømningstverrsnittet. Ved omvendt stilling, dvs. ved en forskyvning av styrestempelet 19a helt opp i samsvar med dobbeltpilen 31 støter den nedre sliss-begrensningen mot skiven 29 og sperrer således fullstendig tilgangen til sentralrøret 26 slik at den totale varme gassmengden strømmer gjennom forblførlngslednlngen direkte inn i stussen 28.

Dessuten er det anordnet en ytterligere rørstuss 32, til hvilken kan tilsluttes en kjøleledning ("Quentsch-ledning") betegnet med henvisningstallet 10 på fig. 1, gjennom hvilken ubehandlet kretsløpsgass kan bli tilført ledningen 28 henholdsvis forblførlngslednlngen.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for temperaturregulering av katalysatorsjiktet i ammonlakksynteseanlegg, ved hvilken det anvendes en kretsløpgass og hvor det tilføres en friskgassmengde tilsvarende den i det vesentlige utskilte ammoniakken, karakterisert ved at for regulering tilføres minst en delmengde av kretsløpsgassen som forlater det nest siste katalysatorsjiktet til en dampfrembringer som varmeveksler og/eller til en forbiføringsledning som går forbi varmeveksleren, idet en delmengde kald kretsløpgass kan tilføres før oppvarmingen og tilførselen til det første katalysatorsjiktet den nevnte forbiføringsledning som "Ouentschmittel" ("kjølemiddel" ).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at for regulering av det første katalysatorsjiktet foretar i det minste delvis over en "Quentsch".

3. Innretning for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den er utformet som en dampfrembringende rørbuntvarmeveksler (8) og at den har et forbiføringsrør (18) som går gjennom rørbunten (17), idet det i endeområdet av samlekammeret sørges for at den avkjølte prosessgassen tilblandes en varm prosessgass gjennomstrømmende forblførlngslednlngen (18).

4 . Innretning ifølge krav 3, karakterisert ved at som tilblanding er anordnet et i det vesentlige sylindrisk føringsrør 21 med aksialt eller radialt innstillbart styrestempel (19), idet det i føringsrøret (21) og i styrestempelet (19) er anordnet tilblandingsåpninger (22) hen holdsvis (23), som kan lukkes helt eller delvis ved aksial eller radial bevegelse.

5. Innretning ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved at i endestillingen til styrestempelet (19) er forblførlngslednlngen (18) eller strømningsbanen for den avkjølte prosessgassen lukket.

6. Innretning ifølge kravene 3-5, karakterisert ved at styrestempelet (19) kan beveges aksialt i det indre av føringsrøret (21) med et sentrisk tetningselement (20) for forbiføringsrøret (18).

7. Innretning ved varmevekslere med samme innløps- og utløps-stuss såvel for varm som også for avkjølt gass, karakterisert ved at styrestempelet (19) er utformet som et potteformet styreelement som griper om den frie enden til sentralrøret (26) som leder den varme gassen til varmeveksleren (8), idet det er anordnet tilblandingsåpninger (30) i det potteformede styreelementets vegg.

8. Innretning ifølge krav 7, karakterisert ved at det på den ytre veggen til sentralrøret er anordnet utoverpekende tetningssteg, som i brukerstillingen griper inn i tilblandingsåpningen (30) og i avhengighet av endestillingen avtetter sentralrøret (26) eller ringrommet mellom sentralrøret (26) og den pottelignende ytterveggen til styreelementet som forbiføringsledning.