178560. lajstromszámú szabadalom • Reaktor ammóniaszintézishez
178560 MAGTAB népköztarsasAg SZABADALMI LEÍRÁS Bejelentés napja: 1977. III. 09. (HA-1037) Nemzetközi osztályozás: C 01 C 1/04, B 01 J 8/04 Nagy-Britannia-i elsőbbsége: 1976. III. 10. (9452/76) ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL Közzététel napja: 1981. IX. 28. Megjelent: 1983. IV. 30. Feltalálók: Szabadalmas: Topsoe Frederik Axel mérnök, Vedbaek, Gam Erik Andreas mérnök, Hum- Haldor Topsee A|S, lebaek, Dánia Lyngby, Dánia Reaktor ammóniaszintézishez 1 A találmány tárgya reaktor nagy nyomáson és magas hőmérsékleten végzett ammóniaszintézishez. Az 1 356 151. és 1425 271. számú brit szabadalmakban ismertetett reaktoroknál a szekunder katalizátorágyban egy sereg koncentrikus elrendezésű hőcserélő csövet alkalmaznak a szintézis céljára alkalmazott gáz melegítésére. A melegítő hőáram a második katalizátorágyon axiális irányban áramlik. Ez a szerkezeti kialakítás nem teszi lehetővé, hogy a szintézisgáz hőmérsékletét úgy az első mint a második katalizátorágy bemenetének környezetében külön külön is szabályozni lehessen, azaz, hogy a reaktor működését optimálisan lehessen beállítani. Ezen túlmenően ezen ismert reaktoroknál az első katalizátorágyban radiális irányban átáramló hő olyan nagy, hogy az a nyomásálló köpeny maximális hőállóképességének küszöbét eléri. A katalizátorágyak között egy külön keverőteret kell alkalmazni, hogy a második katalizátorágy bemenetén homogén gáz áramolhasson be. Ezen keverőtér alkalmazásának szükségessége a hasznos katalizátorteret csökkenti. Célunk olyan reaktor kialakítása, amelynél a rendelkezésre áló terek a lehető leggazdaságosabban használhatók ki és ahol a legmagasabb hőmérsékletű zónák a reaktor közepén vannak, amelyben a hőmérséklet beállítható és szabályozható, úgy az első mint a második katalizátorágy bemenetének környezetében. A találmány szerinti reaktor nyomásálló köpenyében radiális átömlésű katalizátorágyak vannak tengelyszimmetrikusan elrendezve, ahol a katalizátorágyak perforált, belépő és kilépő oldalaként kiképzett köpenyek között vannak elrendezve. A reaktornak a szintézisgáz részáramaihoz rendelt belépő- 5 csonkjai és egy pontba egyesített csatornái vannak. Az egyik csatornában egy közbenső hőcserélő van beépítve. A találmány szerinti megoldás lényege, hogy a perforált gázbevezetés az első katalizátorágy külső 10 oldalán van kialakítva. Az első katalizátorágy belépőoldala egy radiális járaton keresztül van a szintézisgáz részáramainak keverési pontjával összekötve. A közbenső hőcserélő célszerűen csöves hőcserélőként van kiképezve, amely a katalizátorágyak egyi- 15 kével belső gyűrűs terében van elrendezve és, hogy a primér oldala a bevezetőcsatomához van csatlakoztatva, továbbá hogy a második katalizátorágyon is a gáz radiális irányban halad át. 2o Az ammóniaszintézis ismert megoldásainál három térfogatrész hidrogénből és egy térfogatrész nitrogénből álló szintézisgázt nagy nyomáson és magas hőmérsékleten működő reaktorban egy vagy több katalizátorágyon vezetik keresztül. Még ha a szinté- 25 zisgáz hidrogén és nitrogén koncentrációja meg is közelíti a sztöchiometrikus arányt, a reakció teljes lejátszódása nem biztosítható a technológiai gázáram egyszeri átvezetésével. Ezért a termék áramának a kilépését követően az ammónia legnagyobb részét 30 elkülönítik, a szintézisgáz maradékát, bizonyos 178560
