Реактор - синтез - аммиак
Cтраница 3
Вопросы прочности и деформации отдельных элементов и сосуда в целом, подбора рулонной стали и условий ее намотки, сварки отдельных обечаек, контроль сварных соединений были в короткие сроки решены совместными научно-исследовательскими, опытно-конструкторскими и производственными работами завода Уралхиммаш, Института электросварки им. В результате было организовано промышленное производство экономичных и надежных сосудов высокого давления различных размеров и параметров ( с внутренним диаметром до 3000 мм и весом до 480 т), что позволило на 5 - 7 лет ускорить изготовление корпусов высокого давления для реакторов синтеза аммиака большой единичной мощности. [31]
Как уже отмечалось в предыдущей главе, реакторы с неподвижным слоем также могут быть адиабатическими. В других случаях тепло реакции может отводиться или подводиться через стенку реактора. В аппаратах с неподвижным слоем стенка не всегда соответствует стенке трубы. Например, в реакторе синтеза аммиака катализатор помещен между множеством узких трубок, параллельных оси большой трубы ( диаметр - 1 5 м); эта труба и является в данном случае трубчатым реактором. Такое устройство реактора дает возможность регулировать температуру по всему сечению аппарата, а не только по его периметру. При этом предположение об однородности условий по всему сечению реактора становится более оправданным. Мы будем исследовать только стационарные режимы такого рода одномерных реакторов, для которых единственной независимой переменной является расстояние от входа в реактор. Более сложные задачи связаны с чрезвычайными математическими трудностями и до сих пор изучены плохо. [32]
 |
Стационарные режимы в автотермическом реакторе. Пояснение в тексте. [33] |
В некоторой области изменения Тн существуют три режима. Если при этом процесс реализован в высокотемпературном режиме ( выделено жирной линией на рисунке) и начальная температура снизилась до Т, то процесс затухнет - температура необратимо снизится в направлении стрелки. Для вывода на прежний режим потребуется специально разогревать реактор. Такие явления действительно имеют место в реакторе синтеза аммиака. [34]
Испарившиеся СН4 и СО в смеси с десор-бированными газами поступают в реактор конверсии метана. Этот элемент приведен на рис. X. Очищенный водород в смеси с азотом подается компрессором в реактор синтеза аммиака. [35]
Различные типы конструкций не исключают друг друга. При очень высоких давлениях применяются и кованые, и многослойные, и витые, и сварные конструкции. При высоких температурах часто требуется теплоизолирующая футеровка, чтобы снизить температуру металлических стенок и, следовательно, их толщину. Стенки можно также охлаждать, пропуская через кольцевое пространство у стенки холодную реакционную смесь, поступающую в реактор ( например, так охлаждаются стенки в реакторах синтеза аммиака), или при помощи внешнего охлаждения. [36]
Различные типы конструкций не исключают друг друга. При очень высоких давлениях применяются и кованые, и многослой-ные и витые, и сварные конструкции. При высоких температурах часто требуется теплоизолирующая футеровка, чтобы снизить температуру металлических стенок и, следовательно, их толщину. Стенки можно также охлаждать, пропуская через кольцевое пространство у стенки холодную реакционную смесь, поступающую в реактор ( например, так охлаждаются стенки в реакторах синтеза аммиака), или при помощи внешнего охлаждения. [37]
 |
Зависимость допустимой скорости потока и от диаметра зерна для разных типов слоев при р 300 ат.| Зависимость удельной высоты кипящего слоя ЯуД от величины Wy / Wn IS2. [38] |
С переходом на кипящий слой задача отвода тепла, представляющая значительную трудность в реакторах с неподвижным слоем, упрощается ввиду высокого коэффициента теплообмена между слоем и стенкой охлаждающей рубашки. По данным различных исследователей при высоких давлениях эта величина составляет 100 ккал / ( м2 - ч-град) и более. Температуру в первой секции реактора с псевдоожиженным слоем ( реакция синтеза аммиака) можно поднять до 535 - 545 С, если температура газа на входе не превышает 450 С. Для получения заданной степени превращения температуру в реакторе следует понижать, а тепловыделение использовать для подогрева свежего газа. По ориентировочным расчетам, производительность реактора синтеза аммиака можно повысить на 40 - 50 % за счет приближения профиля температур к оптимальному. [39]
На рис. 23 а показана технологическая схема синтеза аммиака. Азото-водородную смесь получают частичным окислением тяжелого топлива с использованием кислорода высокой чистоты. Сырой газ подвергают мокрой очистке для удаления сероводорода, образовавшегося из серы, которая была в топливе, и направляют в секцию каталитической конверсии окиси углерода. Последняя взаимодействует с водяным паром, образуя дополнительное количество водорода и двуокиси углерода. Двуокись углерода удаляют абсорбцией, после чего проводится доочистка от следов СО. Получаемый газ представляет собой водород высокой чистоты, который затем сжимают, смешивают с азотом и направляют в реакторы синтеза аммиака. Водород получают паровой конверсией природного газа ( рис. 23, б) посредством следующих технологических операций: сероочистки исходного газа, первичной ( водяным паром) и вторичной ( воздухом и водяным паром) конверсии метана, конверсии окиси углерода, очистки от СО, и следов СО. [40]
Страницы: 1 2 3