Способ синтеза аммиака

П С АН ИЕ 2ЗОБРЕТЕНИЯ оюз Соеетски иалистическиз Республик АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ авт. свидетельства М ависимо лено 05.1.1969 ( 1303613/23 М. К 1 с 1/ с присоединение явки Хе ПриоритетОпубликованоДата опублик Комитет по делам изобретений и открытий,Х 11,1971. Бюллетень Хр 1за 1972 ния описания 6,111.1972 при Совете Министров СССРихтовник явител СПОСОБ СИНТЕЗА АММИАКА синтезаеакции Изобретение относится к способуаммиака с использованием тепла р синтеза,Известен способ синтеза аммиака с отводом тепла реакции образования аммиака из зоны катализа путем испарения аммиака, подаваемого под давлением, и расширения перегретых паров аммиака.Однако степень использования тепла реакции для получения механической работы на турбине составляет не более 10 - 13% .С целью увеличения степени использования тепла реакции для получения механической энергии расширение перегретых паров аммиака осуществляют в несколько ступеней на многоступенчатой турбине с промежуточным перегревом паров между ступенями до 400 - 430 С путем многократного пропускания жидкого аммиака через зону катализа. Жидкий аммиак, конденсируемый после последней ступени расширения, возвращают в зону кагализа при замкнутой циркуляции аммиака через систему: зона катализа - многоступенчатая турбина - рекуператор - конденсатор. Жидкий аммиак перед подачей в зону катализа подогревают до 100 в 1 С в межступенчатых холодильниках газовых компрессоров за счет тепла, выделяющегося при сжатии свежей азот-водородной смеси. Степень превращения теплоты реакции синтеза аммиака в механическую энергно увеличиваетспримерно в 2,5 - 3 раза. На чертеже показана схема осуществления 5 предложенного способа.Жидкий аммиак из хранилища 1 засасывается насосом 2 (с его помощью давление аммиака повышается с 13 до 300 ат) и смешивается с жидким аммиаком, выделенным из 10 циркуляционного газа в конденсационной колонне 8.Жидкий аммиак делится а два потока,один из которых отводится в теплообменникрекуператор 4, Там он подогревается до 100 - 15 120 С за счет тепла, выделяющегося при сжатии азот-водородной смеси в компрессоре б.Другой поток жидкого аммиака подогревается в теплообменнике-рекуператоре б за счет тепла парсв аммиака, отходящих с третьей 20 ступени расширения, Далее оба потока аммиака сливают в один общий и он по линии 7 направляется для использования тепла реакции в устройства 8 (змеевик и трубчатки), установленные непосредственно в зоне реак ции синтеза аммиака (катализаторной коробке).В этих устронствах происходит испарениеи перегрев (за счет тепла реакции синтеза аммиака) паров аммиака под рабочим давле- ЗО нием синтеза до 400 С./б Корректор О, Тюрина Подписное Тпрамс 448 Изд,108 Заказ 244113 Типография, пр. Сапунова, 2 3Затем пары аммиака поступают в систему многоступенчатого расширения с промежуточным перегревом (в примере три ступени расширения).Перегретые пары проходят первую ступень расширения 9 (давление падает с 300 до 106 ат, а температура паров снижается с 400 до 295 С), затем поступают в устройства 8 для использования тепла реакции (температура поднимается до 400 С) и подвергаются расширению во второй ступени 10 (давление 38 ат, температура до 320 С). Пары аммиака после второй ступени вновь перегреваются в устройствах 8 (за счет тепла реакции) до 400 С и поступают на третью ступеньрасширения 11, где их давление снижается до 13 ат, а температура - до 322 С. Далее пары аммиака проходя г теплообменник-рекуператор б, где их тепло используется для предварительного нагрева жидкого аммиака,Пары аммиака конденсируются в конденсаторе 12 водой или воздухом, и образовавшийся жидкий аммиак сливается в хранилище 1, откуда насосом 2 вновь возвращается в систему использования тепла реакции синтеза аммиака. Так создается замкнутая система.Количество циркулирующего аммиака может быть различным в зависимости от потребной мощности турбины и достигает 4260 кг на 1000 кг аммиака, вырабатываемого в системе синтеза,Указанный пример осуществления предложенного способа можно реализовать и без использования тепла, выделяющегося присжатии свежей азот-водородной смеси в компрессоре 5,Циркуляционный газ по линии 13 поступает5 в колонну 14, где происходит образование аммиака из смеси водорода и азота, Из газовойсмеси жидкий аммиак конденсирует я в водяном холодильнике 15 и испарителе 1 б и отделяется от газа в конденсационной колон 10 не 3. Газ возвращается в колонну синтеза 14циркуляционным компрессором 17, и цикл замыкается,Свежий газ поступает по линии 18 в компрессор 5 и после сжатия в последнем до15 300 ат по линии 19 поступает в цикл синтезааммиака. Предмет изобретения 20 Способ синтеза аммиака из азот-водородной смеси с отводом тепла реакции из зоны катализа путем испарения аммиака под давлением и расширения перегретых паров аммиака, отличающийся тем, что, с целью уве личения степени использования тепла реакции для получения механической энергии, расширение перегретых паров аммиака осуществляют в несколько ступеней с промежуточным перегревом паров между ступенями 30 до 400 - 430 С путем многократного прохождения жидкого аммиака через зону катализа с предварительным подогревом его за счет тепла, выделяющегося при сжатии свежей азот-водородной смеси.