165607. lajstromszámú szabadalom • Eljárás a szintézisreaktort elhagyó gázok ammóniatartalmának elválasztására
5 165607 6 A kapott gázáramot 14 vezetéken keresztül a 3 hőcserélőbe vezetjük be, ahol hőtartalmának nagy része felszabadul és a hőtartalom a 4 szeparátorbői származó és 18 vezetéken keresztül bevezetett lehűtött, szárított gázárammal vezethető el. A hűtőhatás a gázokban levő víztartalom főtömegének kondenzálását idézi elő, így a 3 hőkicserélő alján a 15 vezetéken keresztül gyenge ammóniaoldat vezethető el. A szárítást injektá- 10 lássál tesszük teljessé, vagyis a 3 hőcserélőből 17 vezetéken érkező gázokhoz cseppfolyós ammóniát adagolunk, amely adiabatikus elpárologtatós útján a gázáram lehűlését váltja ki és a bennelevő víztartalom kondenzálódik. Cseppfolyós ammóniát 15 16 csonkon keresztül adagoljuk a 17 bevezetéshez. A képződött keverék a 4 szeparátorba lép be, a szeparátor alján 19 vezetéken keresztül koncentrált ammóniaoldat vezethető el, míg a 20 szeparátorból 18 vezetéken keresztül legfeljebb 2—3 ppm vizet tartalmazó szárított gázáram távozik és ezt hűtőfolyadékként a 3 hőkicserélőbe vezetjük be. A gázokat ezt követően 20 és 21 vezetéken keresztül az 5 kompresszor közbeikta- 25 tásával az 1 szintézisreaktorba recirkuláltatjuk. Az eljárás további részleteinek szemléltetésére az alábbi példát közöljük anélkül, hogy a találmány oltalmi körét erre korlátoznánk. Ebben a példában az alkalmazott reakciókörülményeket 30 és az ammóniaszintézisnél képződött gázok kezelésének előnyeit ismertetjük. Példa 35 Az alábbi példa 1200 tonna/nap kapacitású ammóniaszintézis-üzemre vonatkozik. A szintézisreaktorból 780930 Nm3 /hr mennyiségű gáz távozik. A gázáram összetétele 125 40 abszolút atmoszféranyomáson a következő: 45 hidrogén 58,99 térfogat% nitrogén 19,68 térfogat% metán 7,58 térfogat% argon 3,25 térfogat% ammónia 10,5 térfogat% A gázáramot lehűtés után 40 C°-on a 2 filmabszorber alján bevezetjük. Az abszorber felső részéhez 48 969 kg/hr mennyiségű 10 súly%-os ammóniaoldatot vezetünk. A 2 abszorberből a 7 vezetéken keresztül 108 865 kg/hr mennyiségű 60 súly%-os ammóniaoldat, míg a 8 vezetéken keresztül 701 190 Nm3 /hr mosott gáz távozik. A gázok összetétele 45 C°-on — száraz állapotra számítva — a következő: hidrogén 65,59 térfogat% nitrogén 21,90 térfogat% metán 8,40 térfogat% argon 3,61 térfogat% ammónia 0,50 térfogat% A gázáram 529 kg/hr mennyiségű vízgőzzel telített. A fenti gázokból a 9 csonkon 10 900Nm3 /hr mennyiséget lefúvatunk. A 13 csonkon keresztül bevezetett friss szintézisgázkeverék mennyisége és összetétele a következő: 50 55 60 65 áramlási sebesség 142 170 Nm3 /hr összetétel: hidrogén 74,17 térfogat% nitrogén 24,92 térfogat% metán 0,82 térfogat% argon 0,29 térfogat% A vízgőzzel való telítés mértéke 60 kg/hr. A két gázáramot a 3 hőkicserélőbe történő belépés előtt elkeverjük, így az egyesített gázáram tulajdonságai a következők: áramlási sebesség nyomás hőmérséklet 832 460 Nm3 /hr 122 abszolút atmoszféra 44 C° összetétel (száraz komponensekre számítva): hidrogén nitrogén metán argon ammónia 68,08 térfogat% 22,35 térfogat% 7,12 térfogat% 3,04 térfogat% 0,41 térfogat% A vízgőzzel való telítés mértéke 607 kg/hr. A hőkicserélőből távozó anyagáramok összetétele a következő: a) gáz hőmérséklet -18,5 C° víztartalom 35 kg/hr >) ammóniaoldat áramlási sebesség 818 kg/hr ammónia tartalom 30 súly% víztartalom 70 súly% Az injektált cseppfolyós ammónia mennyisége 10 665 kg/hr, ez csaknem télies mértékben elpárolog és a gázáramot -18,5C-ról -28C°-ra hűti. A 4 szeparátorban a következő anyagösszetételnek megfelelő egyensúlyi helyzet alakul ki: a) 350 kg/hr 90 sulymos ammóniaoldat b) 846 000 Nm3 /hr alábbi összetételű gáz: hidrogén 66,0 térfogat% nitrogén 22,0 térfogat% metán 7,0 térfogat% argon 3,0 térfogat% ammónia 2,0 térfogat% víz 3 ppm-nél kevesebb, A fenti adatokból a találmány szerinti eljárás gazdasági és technológiai előnyei jól kitűnnek. 3
