Технологическое оформление процесса синтеза аммиака

Агрегаты синтеза аммиака в зависимости от применяемого давления можно разделить на три группы: низкого давления (10,0 ¸ 16,0 МПа); среднего давления (20 ¸ 50 МПа); высокого давления (80 ¸ 100 МПа).

В мировой азотной промышленности наибольшее распространение получили установки среднего давления. В России эксплуатируются системы, работающие под давлением 30 – 36 МПа. В современных агрегатах синтеза аммиака процесс ведут наплавленных железных катализаторах при температурах 420 ¸ 500 °С, давлении 25¸ 32 МПа. Съем аммиака с 1 м ³ катализатора составляет 20 ¸ 40 т/сутки.

Свежая азотоводородная смесь после очистки сжимается в центробежном компрессоре до нужного давления, и после охлаждения поступает в нижнюю часть конденсационной колонны для очистки от остаточных примесей СО₂, Н₂О и следов масла. Свежий газ барботирует через слой сконденсировавшегося жидкого аммиака, освобождается от указанных примесей насыщается аммиаком до 3-5% и смешивается с циркуляционным газом. Полученная смесь проходит по трубкам теплообменника конденсационной колонны и направляется в выносной теплообменник, где нагревается до 185¸195°С за счет теплоты газа, выходящего из колонны синтеза. Затем циркуляционный газ поступает в колонну синтеза. Здесь он проходит снизу вверх по кольцевой щели между карнизом колонны и кожухом насадки и поступает во внутренний теплообменник, размещенный в горловине корпуса колонны синтеза. В теплообменнике циркуляционный газ нагревается до температуры начала реакции 400 ¸440°С и затем последовательно проходит четыре слоя катализатора, в результате чего концентрация аммиака в газе повышается до 15%. Пройдя через центральную трубу, при температуре ~ 500°С азотводородоаммиачная смесь направляется во внутренний теплообменник, где, нагревая циркуляционный газ, охлаждается до 33°С. Дальнейшее охлаждение газовой смеси осуществляется в подогревателе питательной воды и выносном теплообменнике до 65°С за счет холодного циркулирующего газа и затем в аппаратах воздушного охлаждения до 40°С, при этом часть аммиака конденсируется. Жидкий аммиак, сконденсировавшийся при охлаждении, отделяется в сепараторе, а затем смесь, содержащая 10¸12% NH ₃, идет на циркуляционное колесо компрессора, где сжимается до 32 МПа.

Циркуляционный газ при температуре 50° поступает в систему вторичной конденсации, включающую конденсационную колонну и испарители жидкого аммиака. В конденсационной колонне газ охлаждается до 18°С и в испарителях за счет кипения аммиака в межтрубном пространстве до -5°С. Из испарителей смесь охлажденного циркуляционного газа и сконденсировавшегося аммиака поступает в сепарационную часть конденсационной колонны, где происходит отделение жидкого аммиака от газа и смешение свежей азотводородной смеси с циркуляционным газом. Далее газовая смесь проходит корзину с фарфоровыми кольцами Рашига, где отделяется от капель жидкого аммиака, поднимается по трубкам теплообменника и направляется в выносной теплообменник, а затем в колонну синтеза.

Жидкий аммиак из первичного сепаратора проходит магнитный фильтр, где из него выделяется катализаторная пыль, и смешивается с жидким аммиаком из конденсационной колонны. Затем его дросселирует до добавления 4 МПа, и отводят в сборник жидкого аммиака. В результате дросселирования происходит выделение растворенных в аммиаке газов Н₂ , N₂, C₂ , CH₄. Эти газы, называемые топковыми, содержат 16¸18% NH₃. Поэтому топковые газы направляют в испаритель с целью утилизации аммиака путем его конденсации при -25°С. Из испарителя танковые газы и сконденсировавшийся аммиак поступает в сепаратор для отделения жидкого аммиака, направляемого в сборник жидкого аммиака.

Для поддержания в циркуляционном газе содержания постоянного содержания инертных газов, не превышающего 10%, производится продувка газа после первичной конденсации. Продувочные газы содержат 8-9% аммиака NH₃. Который выделяется при температуре -25°С в конденсационной колонне и испарителе продувочных газов. Смесь танковых и продувочных газов после выделения аммиака используется как топливный газ.

Поиск по сайту: