Синтез аммиака

Свежая ABC, содержащая до 10 ррm СО и до 5 ррm СО2 после сжатия в четвертой ступени компрессора 42 до 24 МПа (240 кгс/см2) и охлаждения в концевом холодильнике до (40 – 50)С, направляется в нижнюю часть конденсационной колонны 47, где, барботируя через слой жидкого аммиака, дополнительно промывается от следов влаги и углекислого газа и смешивается с циркуляционным газом (ЦГ). Смесь свежего и циркуляционного газа проходит сепарирующее устройство конденсационной колонны, освобождаясь от капель аммиака, а затем проходит по трубкам
встроенного теплообменника колонны, охлаждая циркуляционный газ, идущий по межтрубному пространству теплообменника, и направляется в межтрубное пространство выносного теплообменника 48.

В межтрубном пространстве теплообменника 48 ЦТ нагревается до температуры не более 195С, отнимая тепло у встречного газа, идущего по трубкам, и далее поступает в колонну синтеза 49.

В колонне синтеза газ сначала проходит снизу вверх по кольцевому зазору между корпусом колонны и кожухом насадки, охлаждая корпус колонны, и далее поступает в межтрубное пространство теплообменника, размещенного на горловине колонны синтеза.

Здесь газ дополнительно нагревается теплом прореагировавшего газа, выходящего по трубкам теплообменника из катализаторной коробки до температуры начала реакции и поступает последовательно на 1-ю и 2-ю радиальные полки колонны синтеза, на которых при давлении до 24 МПа (240 кгс/см2) и температуре не более 530С происходит экзотермическая реакция образования аммиака из азотоводородной смеси.

Синтез аммиака
Синтез аммиака

Для поддержания нормального температурного режима в зоне реакции на обеих полках колонны синтеза предусмотрена подача газа по холодным байпасам минуя теплообменник на горловине колонны синтеза.

Подача холодного газа производится по трем вводам в нижнюю часть межполочного теплообменника в трубную часть. Холодный газ, поднимаясь по трубной части межполочного теплообменника, нагревается газом, прошедшим через 1 полку колонны, а затем смешивается с газом холодного байпаса и газом основного входа и подается на вход в 1 полку. Равномерное распределение газа в катализаторных слоях 1 и 2 полки обеспечивается за счет перфорированных распределительных пластин, установленных на входных панелях.

Газ, прошедший через катализатор 1 полки, охлаждается в межтрубной части межполочного теплообменника до необходимой температуры и подается на вход во 2-ю полку колонны синтеза.

После 2ой полки колонны синтеза газ, содержащий не менее 14% аммиака, и с температурой не более 530С поднимается по центральной трубе, проходит трубную часть теплообменника, размещенного на горловине колонны синтеза, где охлаждается газом, подающимся на 1ю полку колонны синтеза, до температуры не более 335С. После теплообменника газовая смесь поступает в межтрубное пространство подогревателя 50, где избыточное тепло реакции синтеза используется для подогрева питательной воды, направляемой затем в паросборник для получения пара давлением (10,2 – 10,9) МПа (102 – 109 кгс/см2).

Пройдя подогреватель воды 50 циркуляционный газ с температурой не более 230С проходит трубное пространство теплообменника 48, охлаждается до температуры не более 70С газом, идущим по межтрубному пространству, и поступает в аппараты воздушного охлаждения 51, где из газа при температуре (21 – 43)С конденсируется часть аммиака. Сконденсировавшийся аммиак отделяется в сепараторе 52, а газовая смесь поступает на всас циркуляционной ступени компрессора 42, где дожимается до давления не более 23,9 МПа (239 кгс/см2 ), компенсируя потери давления в системе.

Из циркуляционной ступени компрессора 42 циркуляционный газ поступает на вторичную конденсационную систему, состоящую из конденсационной колонны 47 и испарителей жидкого аммиака 53.

Циркуляционный газ заходит сверху в конденсационную колонну 47, проходит межтрубное пространство встроенного теплообменника, охлаждается встречным потоком газа, идущим по трубкам до (18 – 20)С. Пройдя центральную трубу газ поступает в испарители жидкого аммиака 53, проходит по U-образным трубкам высокого давления, где охлаждается до температуры (+3 – -6)С аммиаком, кипящим в межтрубном пространстве испарителя при температуре (-10)С.

Испарители по циркуляционному газу работают параллельно. Аммиачная система у них разомкнута. Газообразный аммиак из межтрубного пространства испарителя 53 направляется на АХУ. Газообразный аммиак из межтрубного пространства испарителя 53 с давлением (0,17 – 0,2) МПа (1,7 – 2 кгс/см2) проходит сепаратор и поступает на склад жидкого аммиака.

Жидкий аммиак, поступающий в испаритель 53 из АХУ, содержит некоторое количество влаги, постепенное накапливание которой в испарителе ухудшает его работу. Дренаж флегмы из испарителя 53 осуществляется в ресивер флегмы на АХУ. Из испарителя 53 дренаж флегмы осуществляется в промежуточную дренажную емкость или по перемычке в ресивер флегмы на АХУ.

Из трубного пространства испарителей смесь охлажденного циркуляционного газа сконденсировавшегося аммиака поступает в сепарационную часть конденсационной колонны 47, где происходит отделение жидкого аммиака от газа. Здесь же циркуляционный газ смешивается со свежей АВС, проходит корзину с металлическими кольцами Рашига, где дополнительно сепарирует от капель жидкого аммиака. Далее газовая смесь поднимается по трубам встроенного теплообменника, охлаждая циркуляционный газ, идущий по межтрубному пространству и направляется в выносной теплообменник, и далее в колонну синтеза.

Жидкий аммиак отделившийся в сепараторе 52, проходит фильтры, где очищается от катализаторной пыли, дросселируется до давления не более 4 МПа (40 кгс/см2) и поступает в сборник 54. Жидкий аммиак из конденсационной колонны 47 поступает в сборник 54.

В результате дросселирования жидкого аммиака с высокого давления до 4 МПа (40 кгс/см2) происходит выделение растворенных в жидком аммиаке газов: Н2, N2, СН4, Ar, NH3, которые называются танковыми газами. Перед последующей утилизации с целью выделения аммиака, танковые газы предварительно охлаждаются в трубном пространстве испарителя 55 за счет кипящего в межтрубном пространстве испарителя жидкого аммиака, подаваемого со склада. Затем охлажденные танковые газы поступают в сепаратор 52, где из газового потока отделяется жидкий аммиак, который стекает в сборники жидкого аммиака 54. Инертные примеси, содержащиеся в циркуляционном газе (метан, аргон) постепенно накапливаются в системе, тем самым, понижая эффективное давление ABC, от которого зависит степень превращения азота и водорода в аммиак.

Для предотвращения накапливания инертов в системе производится постоянная отдувка газа из циркуляционного контура в количестве не более 8200 м3/ч после первичной конденсации аммиака на выходе газа из сепаратора 52.

Продувочные газы направляются на вымораживание аммиака, для чего поступают в межтрубное пространство встроенного теплообменника конденсационной колонны продувочных газов 56, охлаждаются за счет теплообмена с газом, идущим из испарителя 55, в межтрубном пространстве которого кипит аммиак при температуре (-28 – -33)С, подаваемый из отделения жидкого аммиака.

Из испарителя продувочные газы возвращаются в сепарационную часть конденсационной колонны, где происходит отделение сконденсировавшегося аммиака от газов. Далее продувочные газы проходят корзину с металлическими кольцами, где дополнительно сепарируются от капель жидкого аммиака, поднимаются по трубкам теплообменника, нагреваясь до (25 – 30)С вновь поступающими продувочными газами. После испарителей газообразный аммиак с давлением (5 – 22) кПа (0,05 – 0,22 кгс/см2) и расходом (600 – 1400) кг/час выдается потребителю.

При разогреве и восстановлении катализатора синтеза аммиака и в случае нарушения режима в колонне синтеза, часть газа из теплообменника 48 направляется в пусковой подогреватель 10. Проходит по трубкам змеевиков, где нагревается за счет тепла, выделяемого при сгорании природного газа в межтрубном пространстве подогревателя, и поступает на первую полку катализатора.

Образовавшиеся углеаммонийные соли отделяются в сепараторах вместе с конденсатом и поступают в отпарную колонну 26.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector