Процесс - клод
Cтраница 2
Давления, при которых работают контактные аппараты в про -, мышлением масштабе, колеблются от 10 ат, применяемых Дю-Пар - ком, до 1000 ат, применяемых при процессе Клода; однако в настоящее время лишь несколько процентов общей годовой продукции синтетического аммиака получается при давлениях ниже 200 ат. Давление, выбираемое в каждом случае, зависит от применяемого типа аппаратов и конверторов и обычно настолько высоко, насколько это считается экономически выгодным. [16]
С другой стороны процесс Линде-Бронна является очень сложным, особенно в части получения азота в одном агрегате и его сжижения в другом. Процесс Клода не так громоздок и протекает при помощи более простой и дешевой аппаратуры, но он не дает возможности получить конечный продукт такой чистоты. Однако, если вести процесс синтеза аммиака при более высоком давлении, катализатор является менее чувствителен к содержанию СО. [17]
В отличие от метода Линде-Бронна, в процессе синтеза аммиака по методу Клода используется газ, содержащий 1 % и более окиси углерода. Размеры аппаратуры в процессе Клода значительно меньше, а схема процесса проще. Обслуживание установки несколько усложняется лишь вследствие применения детандера, работающего при низких температурах ( до 65 К), но это может быть устранено в случае использования усовершенствованного турбодетандера конструкции Капицы. [18]
За исключением разницы принципов, на которых основано охлаждение, процесс Клода сходен t процессом Линде. Коксовый газ после выделения бензола сжимается до 25 ат и промывается тяжелым маслом для окончательного улавливания бензола. Затем газ пропускается через башни противотоком с холодной водой для вымывания углекислоты. Последние следы углекислоты удаляются известковой водой. После этого сжатый газ входит в аппарат глубокого охлаждения, где он постепенно охлаждается, поднимаясь в колонне. Этилен, высшие углеводороды, метан, окись углерода и наконец азот конденсируются последовательно, оставляя один лишь водород. Азот конденсируется последним, вверху колонки, стекает вниз, вымывая при этом последние следы других газов, растворимых в жидком азоте. Выходящий водород расширяется в двигателе, производя внешнюю работу, и охлаждается при этом до - 210 С. Затем холодный водород проходит теплообменник противотоком с поступающим в аппарат для сжижения коксовым газом. Остаточный газ, как и в процессе Линде, сохраняет две трети начальной теплотворной способности коксового газа, и может сжигаться для получения энергии. Полученный водород свободен от всех каталитических ядов, за исключением 2 %, или меньше, окиси углерода. В системе сжижения Клода интересен его метод смазывания цилиндра детандера. Обычные смазывающие вещества для аппаратов с низкой температурой, как например петролейный эфир, застывающий, при - 90 С, являются бесполезными. В водороде остаются небольшие количества азота, который все равно нужен для синтеза аммиака; этот азот сжижается в цилиндре и образует превосходное смазочное вещество. [19]
 |
Схема установки для ожижения воздуха ( и и процесс ее работы з /, s - диаграмме ( б.| Схема колонны однократной ректификации. [20] |
Каждой из четырех указанных модификаций соответствует оптимальное с точки зрения расхода энергии давление р2 сжатия воздуха. В процессах Линде и Гейландта оно составляет 12 - 20 МПа, в процессе Клода 2 - 6 МПа и в процессе Капицы 0 5 - 0 8 МПа. [21]
 |
Американский процесс синтеза аммиака. [22] |
Применение форкоитакта, без сомнения, не является новыми и упоминалось выше три описании установки Габер-Боша в Мерзебурге и процесса Клода. Однако до сих пор в литературе повидимо. [23]
 |
Схема квазицикла L Капицы и его изображение на Т, s - диаграмме. [24] |
Сопоставление систем Клода, Гейландта и Капицы показывает, Ч 0 все они представляют собой модификации одного и того же процесса ожижения газа с внутренним охлаждением посредством детандера. Процесс Гейландта характеризуется наиболее высоким давлением сжатия газа ( воздуха) и наиболее высокой температурой входа части газа в детандер. Процесс Клода занимает промежуточное положение. [25]
В настоящее время разработано два общих метода сжижения воздуха, оба основанные на указанных выше принципах, но отличающиеся способом расширения. В процессе Линде газ сжимается до 200 ат и расширяется простым дросселированием, используя при этом только эффект Джауль-Томсона. В процессе Клода сжижение воздуха достигается путем расширения газов в двигателе ( детандере), причем холодильный эффект является следствием внешней работы, а также, эффекта Джауль-Томсона. Этот процесс имеет преимущество перед процессом Линде, так как он требует давления лишь около 30 ат и короткое время для достижения температуры сжижения. [26]
Процесс Линде основан на хорошо известном эффекте Джоуль-Томсона; газообразная смесь вначале сжимается до давления от 10 до 200 ат, затем расширяется до 1 ат без совершения внешней работы. Получающееся в результате охлаждение может накопляться путем теплообмена до наступления сжижения. В процессе Клода газу, сжатому до 30 - 40 ат, дается возможность расширяться в тепловом двигателе ( детандере) и производить внешнюю работу. Энергия для выполнения этой работы получается от сжатого газа, в результате чего имеет место охлаждение последнего, что приводит в конце концов к сжижению примененной газообразной смеси. [27]
За последние 17 лет предлагались многочисленные видоизменения первоначального процесса синтеза аммиака Габер-Боша. Таким образом были запатентованы и введены в эксплоатацию процессы Клода, Казале, Фаузера, Химической компании, Азотной инженерной корпорации, Американский, Дю-Парка, Карарра и другие. Детальное описание особенностей всех этих процессов вызывает много ненужных повторений, поэтому в настоящей главе сделана попытка прежде всего представить многочисленные основные черты процессов производства синтетического аммиака в целом, а затем кратко описать процесс Гэбер-Боша и некоторые из его различных модификаций. [28]
 |
Колонна синтеза Казале. [29] |
Главное отличие процесса заключается в метрде регулирования температуры катализатора, имеющем целью предохранение его от перегрева и от быстрой порчи, что в противном случае может иметь место в процессе, ведущемся под таким высоким давлением. После процесса охлаждения в газе остается от 2 до 3 % ам ( миака. Вследствие этого скорость образования аммиака замедляется и следовательно исключается чрезмерное нагревание катализатора. Это эквивалентно выходу лишь 0 5 - 0 6 кг аммиака а килограмм катализатора в час - - значение лишь немногим больше получаемого при процессе Га-бера и гораздо меньше получаемого в процессе Клода. [30]
Страницы: 1 2 3