DE554856C

DE554856C - Verfahren zur synthetischen Herstellung von Ammoniak

Info

Publication number: DE554856C
Application number: DEN29631D
Authority: DE
Original assignee: NITROGEN ENGINEERING CORP
Current assignee: NITROGEN ENGINEERING CORP
Priority date: 1927-12-06
Filing date: 1928-12-04
Publication date: 1932-07-15
Also published as: FR665084A; US1909378A

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 15. JULI 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVi 554856 KLASSE 12k GRUPPE

Nitrogen Engineering Corporation in New York Verfahren zur synthetischen Herstellung von Ammoniak

Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. Dezember 1928 ab

ist in Anspruch genommen.

Die Erfindung bezieht sich auf die synthetische Herstellung von Ammoniak aus einer Mischung von Stickstoff und Wasserstoff, die bei hohen Temperaturen und hohen Drücken über einen Katalysator geleitet werden.

Der Zweck der Erfindung· ist, das Ausbringen an Ammoniak auf den Bestwert zu steigern, indem die ganze Masse des Katalysators auf den günstigsten Temperaturen gehalten wird, so daß schon bei einer einzigen Überleitung von Stickstoff-Wasserstoff-Gasen über den Katalysator der Höchstwert an Ausbringen erzielt wird.

Zur Temperaturregelung des Katalysators bei der synthetischen Ammoniakherstellung ist es bekannt, den im Reaktionsraum befindlichen Katalysator durch eine in ihm angeordnete Wand in zwei Teile zu teilen. Bei dem

ao bekannten Verfahren fließen die eintretenden Gase um den äußeren Teil des Katalysators herum, wobei sie kühlend auf diesen Teil wirken. Dann strömen die Gase durch den äußeren Teil und gelangen von dort in den inneren Teil des Katalysators. In dem äußeren Teil des Katalysators wird die erzeugte Wärme teilweise durch Strahlung und Leitung nach außen geführt, so daß dieser Teil des Katalysators auch hierdurch gekühlt wird. Ein Teil der in dem äußeren Teil des Katalysators erzeugten Wärme wird von den Gasen nach innen in den inneren Teil des Katalysators geführt, der mit höherer Temperatur als der äußere Teil arbeitet. Ein hohes Ausbringen an Ammoniak ist daher nicht möglich.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird die Temperatur des Katalysators dadurch auf dem für ein möglichst hohes Ausbringen erforderlichen Bestwert gehalten, daß die vorgewärmte Gasmischung zunächst unter Reaktion in unmittelbarer Berührung mit einem nicht gekühlten Teil des Katalysators und dann unter Reaktion in unmittelbarer Berührung mit einem zweiten Teil des Katalysators geführt wird, von dem ein Teil der oder die gesamte Reaktionswärme abgeleitet wird, so daß die im ersten Teil des Katalysators erzeugte Reaktionswärme dazu benutzt wird, die Temperatur der Gase auf den für die Reaktion im zweiten Teil erforderlichen Bestwert zu steigern.

Der zweite Teil des Katalysators wird vorteilhaft in der Weise gekühlt, daß das

einströmende Gas auf seinem Wege zum ersten Teil des Katalysators in Wärmeaustausch, mit dem zweiten Teil aber nur in mittelbarer Berührung mit diesem Teil geführt wird. Als besonders vorteilhaft stellte es sich heraus, den zweiten Teil des Katalysators größer als den ersten zu machen.

Die Kühlung des zweiten Teiles des Katalysators wird zweckmäßig in an sich bekann-• o ter Weise durch Beimischung regelbarer Mengen einer kälteren Stickstoff-Wasserstoff-Mischung beeinflußt, wobei die Beimischung der kalten Gase erfindungsgemäß zu den vorgewärmten einströmenden Gasen bewirkt >5 wird.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens im Schnitt dargestellt.

Die Stickstoff-Wasserstoff-Mischung wird dem Reaktionsgefäß 1 durch eine durch einen Deckel 3 des Gefäßes gehende Rohrleitung 2 zugeführt. Die Gasmischung strömt durch den Ringraum zwischen einem Einsatz 4 und der Wand 5 des Gefäßes abwärts und dann durch Öffnungen 6 ins Innere des Einsatzes 4, wobei es um Röhren 7, die einen Teil des Wärmeaustauschers bilden, herumfließt und infolge der Anordnung von Querwänden 8 einen zickzackförmigen Weg macht.
Die Gase verlassen den Wärmeaustauscher durch eine öffnung 9, fließen in eine Kammer 10 und von dort durch eine Anzahl enger Röhren 11, die je in entsprechende, am oberen Ende verschlossene Röhren 12 hineinreichen. Darauf strömen die Gase durch den Ringraum zwischen den Röhren 11 und 12 abwärts und befinden sich dabei im Wärmeaustausch, aber nicht in unmittelbarer Berührung mit_w einem von einer gitterartigen Wand 14 getragenen Teil 13 des Katalysators. Aus den Röhren 12 gelangen die Gase in eine Kammer 15 und strömen von dort durch ein Rohr 16 aufwärts, dessen oberes Ende von einem von einer gelochten Platte 17 gehaltenen Teil der katalytischen Masse umgeben ist. Nach Verlassen des oberen Endes des Rohres 16 kommen die Gase in unmittelbare Berührung mit dem ersten Teil 18 des Katalysators, der auf einem durchbrochenen Boden 19 ruht, der diesen Teil 18 des Katalysators von dem zweiten Teil 13 trennt.

Der Katalysator hat einen Wärmeschutzmantel 20, so daß eine Wärmeausstrahlung des Katalysators nach außen verhindert ist, da die einströmenden Gase zunächst um den ganzen Einsatz 4 herumfließen.

Nachdem die Gase den ersten Teil 18 des

Katalysators durchflossen haben, strömen sie durch den zweiten Teil 13, wobei die in diesem Teil entstehende Reaktionswärme durch das einströmende Gas infolge Wärmeleitung durch die Wände der Röhren 12 abgeführt wird. Nach Verlassen des zweiten Teiles 13 des Katalysators fließen die Gase durch die Röhren 7 des Wärmeaustauschers abwärts, wobei sie einen weiteren Betrag ihrer Wärme an das um diese Röhren herum einströmende Gas abgeben. Aus einer Sammelkammer 21 treten die Gase durch eine im Boden 23 des Katalysators befindliche Leitung 22 aus.

Durch den Boden 23 und den Wärmeaustauscher ist eine Rohrleitung 24 aufwärts geführt und mündet gerade unterhalb der Durchgangsöffnung 9. Mittels der Rohrleitung 24 kann ein durch Einstellen eines Ventils 26 geregelter Teil des durch die Hauptleitung 25 einströmenden Gases umgeleitet werden, wobei sich das durch die Leitung 24 zugeführte Gas bei der Durchlaßöffnung 9 mit dem größeren Teil des eingeleiteten Gases mischt. Da das durch die Leitung 24 zugeführte Gas kälter ist als das um den Einsatz 4 und durch den unteren Wärmeaustauscher geführte, kann bei geeigneter Einstellung des Ventils 26 die Abkühlung des zweiten Teiles des Katalysators entsprechend geregelt werden.

Claims

Patentansprüche:

ι. Verfahren zur synthetischen Herstellung von Ammoniak, bei dem eine hocherhitzte und unter hohem Druck stehende Stickst off-Wasserstoff-Mischung über einen in zwei Teile geteilten Katalysator in einem einzigen Reaktionsgefäß geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Wärmeaustausch erhitzte Gasmischung zunächst unter Reaktion in unmittelbare Berührung mit einem nicht gekühlten, ersten Teil (18) des Katalysators gebracht wird, so daß die erzeugte Reaktionswärme dazu dient, die Temperatur der Gase auf den für die Reaktion im zweiten Teil erforderlichen Bestwert zu steigern, worauf sie unter Reaktion in unmittelbarer Berührung mit dem Katalysator durch einen zweiten Teil (13) des Katalysators strömt, aus dem die hier entstehende Reaktionswärme gänzlich oder teilweise abgeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung des zweiten Teiles (13) des Katalysators durch das einströmende Gas erfolgt, das im Wärmeaustausch, aber nicht in unmittelbarer Berührung mit dem zweiten Teil (13) des Katalysators durch diesen geführt wird, bevor es durch den ersten Teil (18) hindurchströmt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (13) des Katalysators größer ist als der erste Teil (18).
4. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, 2 und 3 unter zusätzlicher Regelung der Katalysatortemperatur durch Zuführung von regelbaren Mengen einer kälteren Stickstoff-Wasserstoff-Mischung, dadurch gekennzeichnet, daß die Beimischung der kalten Gase zu den vorgewärmten einströmenden Gasen erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen