178560. lajstromszámú szabadalom • Reaktor ammóniaszintézishez
7 178560 8 zisgáz csere áramához rendelt 13 belépőcsonkot elhagyhattuk és a 42 szállítócsövet úgy kötöttük be, hogy a köpenyáramot bevezesse a 41 közbenső hőcserélőbe, ahol az csereáramként működik. Minden más szempontból a 3. ábrán bemutatott kiviteli változat azonos az 1. ábra szerintivel, azzal az eltéréssel, hogy a 61 hőcserélőt elhagytuk. További következményként azt kell megjegyeznünk, hogy az 53 gyűrűs tér a 41 közbenső hőcserélő és a 27 belső fal között, a 42 szállítócső és a 23 belső fal között pedig az 52 gyűrűs tér van kiképezve. A 4. ábrán feltüntetett példakénti kiviteli alaknál a 21 első katalizátorágy a 22 második katalizátorágy fölött van elrendezve, azaz a 21 első katalizátorágy töltetét a 26 lemez hordja, illetve a 29 lemezzel van lezárva, miközben a 22 második katalizátorágy töltetét a 25 lemez hordja és a 26 lemezzel van lezárva. Egyébként a 25, 26 és 29 lemezek ugyanazt a feladatot látják el, mint az 1. ábra szerinti kiviteli alaknál. A 41 közbenső hőcserélő a 21 első katalizátorágy magasságában van elhelyezve. A 4. ábrából kitűnően a katalizátor viszonylagos helyzete jelentős mértékben leegyszerűsíti a szintézisgáz különböző áramainak átjáróit úgy, hogy a 32 hengeres köpeny feleslegessé válik az 51 gyűrűs tér kialakítására vagyis elhagyható. Az 5. ábra szerinti kiviteli alaknál az első 21 katalizátorágy, a 22 második katalizátorágy és a 41 közbenső hőcserélő viszonylagos helyzete azonos a 4. ábrán bemutatott helyzettel. Azonban a szintézisgáz egyes áramainak átrendezésével egy olyan megoldáshoz jutottunk, amelynél a technológiai áram befelé halad és a 22 második katalizátorágyon áthaladó része az 54 gyűrűs térből az 53 gyűrűs térbe jut. Ezen intézkedés megvalósítására a 4. ábra szerinti megoldás 26 lemeze helyett az 5. ábra szerinti kiviteli változatban két önálló - 26a és egy 26b - lemez van beépítve azért, hogy a 21 első katalizátorágy és a 22 második katalizátorágy között átjárócsatoma jöjjön létre. A 4. ábra szerinti kiviteli változatnál elhagyott 32 hengeres köpenyt viszont a 21 első katalizátorágy körül kialakítandó 51 gyűrűs tér létrehozására beépítettük. Végül a 6. ábrán bemutatott kiviteli változat az 5. ábra szerinti kiviteli változattól abban különbözik, hogy fel van szerelve a 61 hőcserélővel is. A találmány szerinti reaktornak az 5. és 6. ábrákon feltüntetett kiviteli változatoknál két egymástól független 26a és 26b lemeze van a 21 első katalizátorágy és a 22 második katalizátorágy közötti átjáró kialakítására, és így lehetőség nyílik a 21 első katalizátorágynak a reaktorból való független kiemelésére, ellenőrzés, üzemvitel és katalizátorcsere elvégzésére. A találmány szerinti eljárással nagy nyomáson és magas hőmérsékleten foganatosított ammóniaszintézist a továbbiakban az 1—6. ábrákon bemutatott változatok vonatkozásában ismertetjük. A szintézisgáz technológiai áramát úgy vezetjük át a katalizátor-ágyakon, hogy azokat előbb két vagy több tápáram kombinálásával állítjuk elő. Ezek a tápáramok a 12 belépőcsonkon bevezetett köpenyáramból, a 13 belépőcsonkon bevezetett csereáramból és a 14 belépőcsonkon bevezetett kerülőáramból állnak össze. Azokban az esetekben, ahol a reaktor nincs a 61 hőcserélővel kiegészítve, a köpenyáram a technológia során időben később csereáramként is szolgál, ami egyet jelent azzal, hogy a reaktornak a 2., 3. és 5. ábrákon feltüntetett kiviteli változatait nem kell 13 belépőcsonkkal felszerelni. Megjegyzendő azonban, hogy még abban az esetben is, ha a reaktor nincs 61 hőcserélővel felszerelve, a technológia rugalmassága szempontjából célszerűbb az, ha külön tápáramok szolgálnak köpenyáramként és csereáramként, ahogy azt az 5. ábra szerinti kiviteli alaknál feltüntettük. Minden olyan esetben, amikor a reaktor 61 hőcserélővel el van látva, külön tápáramok képezik a köpenyáramot és a csereáramot, így az 1. és 6. ábrák szerinti változatoknál. A szintézisgáz technológiai áramait, amelyet a különböző áramok fajlagos mennyiségének és hőmérsékletének figyelembevételével kapunk, olyan hőmérsékletre kell beállítani, amelyet a 21 első katalizátorágy töltetének anyaga szab meg. Ezt az 51 gyűrűs térből radiális értelemben befelé vezetjük keresztül a 21 első katalizátorágyon az 52 gyűrűs térbe. Ezután a szintézisgáz technológiai áramát keresztül vezetjük a 41 közbenső hőcserélő melegoldalán és lehűtjük a szintézisgáz csereáramának indirekt hőcseréje révén, mielőtt bevezetnénk az 1—4. ábrák szerinti 53 gyűrűs térbe, vagy az 5-6. ábrák szerinti 53 gyűrűs térbe. Innen a szintézisgáz technológiai áramát radiális irányba vezetjük keresztül a 22 második katalizátorágyon és a szintézisgáz termékáramához az 1—4. ábrák reaktorának 54 gyűrűs terében vagy az 5—6. ábrák reaktorának 53 gyűrűs terébe jutunk. A találmány szerinti eljárást az alábbi példák segítségével ismertetjük: 1. példa A találmány szerinti, és az 1. ábrán feltüntetett reaktort alkalmazó 1000Mp/nap kapacitású ammóniaüzem lényeges termelési jellemzőit ismertetjük e példánkban. A találmány szerinti reaktorba bevitt reaktorágyak töltetének szemcsemérete 1,5-3,0 mm között, a 21 első katalizátorágy köbtartalma 12 m3, a 22 második katalizátorágy köbtartalma 29 m3 volt. A szintézisgáz kompozícióját az I. táblázatban megadott különböző tápáramok eredőjeként kaptuk, ahol a termékáram összetétele és más adatai az 1. példára vonatkoznak. Az 1. példában a találmány szerinti reaktor mintegy 270kp/cm2 nyomáson működött. Köpenyáramként 151,480 Nm3/óra mennyiségű és 120 °C hőmérsékletű szintézisgázt vezettünk be a 12 belépőcsonkon. A köpenyáramot először az 55 gyűrűs téren vezettük keresztül, hogy megakadályozzuk a H köpeny túlhevülését. Ezt követően a köpenyáramot átvezettük a 61 hőcserélőn. A 61 hőcserélőben a köpenyáramot a termékáram indirekt hőcseréjével hevítettük fel, majd a termékáramot a berendezés reaktorából a 15 kilépőcsonkon keresztül letávolítottuk. Csereáramként 191,450 Nm3/óra mennyiségű és kereken 120°C hőmérsékletű szintézisgázt a 13 belépőcsonkon és a 42 szálitócsövön keresztülvezettük 5 10 15 20 2'5 30 35 40 45 50 55 60 65 4
