DK173917B1 - Fremgangsmåde til fremstilling af ammoniak - Google Patents

Description

i DK 173917 B1

Denne opfindelse er rettet på fremstilling af ammoniak ved katalytisk omdannelse af en syntesegas for ammoniak.

Konventionelt er industriel ammoniaksyntese 5 baseret på omdannelse af syntesegas for ammoniak bestående af hydrogen og nitrogen i et i det væsentlige støkiometrisk molforhold på 3:1. Syntesegassen føres under højt tryk gennem et fast leje af ammoniakkatalysatorpartikler, hovedsagelig af 10 magnetit, der ved reduktion omdannes til den katalytisk aktive form å-jern.

Procesydelsen styres ikke blot af katalysatorsammensætningen, men også af størrelsen og formen af katalysatorpartiklerne. For ammoniaksynteseprocesser 15 udført på katalysatorlejer med en aksial strømning af syntesegas er den sædvanlige katalysatorpartikelstørrelse inden for intervallet 6-10 mm.

På grund af den reducerede strømningsmodstand i ammoniakreaktorer af typen med radial strømning er den 20 i disse reaktorer benyttede katalysatorpartikelstørrelse mellem 1,5 og 3 mm.

US patentskrift nr. 4495145 omhandler, et fødeapparat til påfyldning af sfæriske kugler i forskellige størrelser, i en brændselsstav. Kuglerne 25 skal bruges i en kernereaktor, og de kan have tre forskellige størrelser. En hensigtsmæssig pakning af kuglerne resulterer i en tilstrækkelig densitet.

DE offentliggørelsesskrift nr. 2631237 beskriver hvordan der opnås en bedre fyldningfaktor ved pakning 30 af en zone med store og små graf itkugler. De små kugler ligger i hulrummene mellem de store kugler, og de har en diameter, der er 0,15-0,2 gange de store kuglers diameter.

DK patentansøgning nr. 1989 00227 angår en DK 173917 B1 2 trykvekslingsadsorptionsproces til gasadskillelse. Et molekylsigtemateriale benyttes i forholdet 5:1-15:1, hvor forholdet angiver den mindste dimension af de grove partikler til den største dimension af de fine 5 partikler. Egnede molekylsigtematerialer til gasadsorption er aktivt kul, glasperler eller zeolitmaterialer. Herved opnås en berigelse af een eller flere af komponenterne i en gasblanding.

Ovennævnte skrifter omhandler fysiske processer 10 uden nogen form for kemisk reaktion, og de beskriver kugler samt pellets, der også er =kugleagtige= i form.

Ved ammoniak fremstilling sker der en kemisk omsætning af udgangsmaterialerne, og denne omsætning finder sted i katalysatorporerne. Kommercielle katalysator-15 partikler til ammoniakfremstilling kan være kugleformede, eller kan være f.eks. kubisk i form eller flisformet med spidse kanter.

Udover partiklernes form og størrelse er andre parametre såsom katalysatorlejets flowmodstand, 20 trykfald over lejet og partiklernes diffusionsmodstand også vigtige parametre for katalysatorens virkning ved ammoniakfremstilling, og disse parametre er relateret til partiklernes form og størrelse, samt til partiklernes bulkdensitet.

25 Det er nu blevet fundet, at procesydelsen ved am moniaksyntese yderligere kan forbedres i henseende til et større udbytte af produktet ammoniak, når der i ra-dialammoniakreaktorer benyttes et fast leje af ammoniakkatalysator omfattende katalysatorpartikler med 30 en størrelse under 1,5 mm.

I overensstemmelse med det ovennævnte er denne opfindelse en fremgangsmåde til fremstilling af ammoniak ved kontakt mellem en syntesegas for ammoniak og ammoniakkatalysatorpartikler arrangeret på fast DK 173917 B1 3 leje med radial strømning af syntesegassen, ejendommelig ved, at det faste leje indeholder en blanding af ammoniakkatalysatorpartikler med partikelstørrelser på 1,5-3,0 mm, 8,8-1,5 mm og 0,3-5 0,8 mm i rumfangsforholdet 40-70:10-40: 10-30.

Ved hjælp af nedsættelsen af størrelsen af katalysatorpartiklerne forøges rumvægten og forårsager et større tryktab hen over katalysatorlejet og herved en forbedret fordeling af strømmen af syntesegas inden 10 i lejet.

Når fremgangsmåden ifølge opfindelsen udøves under industrielle betingelser, vil man opnå en forbedret fordeling af strømmen af syntesegas, hvis katalysatorlejet indeholder mindst 10 vol% 15 ammoniakkatalysatorpartikler med en partikelstørrelse på under 1,5 mm.

Nedenstående Tabel sammenfatter den relative densitet for forskellige partikelstørrelser af konventionelle ammoniakkatalysatorer, der er 20 tilgængelige i handelen fra Haldor Topsøe A/S.

Tabel

Partikelstørrelse/nun n rel.

1,5-3,00 1,00 0,8-1,5 0,97 0,3-0,8 0,95 25 I fremgangsmåden ifølge opfindelsen benyttes en partikelstørrelse for ammoniakkatalysatorer arrangeret som et fast leje ved at blande partikler med størrelser 1,5-3,0 mm, 0,8-1,5 mm og 0,3-0,8 mm i et rumfangsforhold på 40-70 : 10-40 : 10-30.

DK 173917 B1 4

Eksempel: I et tilfælde af opfindelsen indbefattet af 5 ovenstående foretrukne partikelstørrelsesfordeling, hvor partikler med størrelser 1,5-3 mm, 0,8-1,5 mm og 0,3-0,8 mm blandes i et rumfangsforhold på 60:20:20 blev en relativ densitet på 1.09 opnået til sammenligning med værdierne i ovenstående tabel. Med 10 den højere relative densitet opnås en højere aktivitet på volumenbasis og ikke mindst en bedre flowfordeling af syntesegas over katalysatorlejet, hvis anvendt i en radialflowkonverter.

Claims (1)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af ammoniak ved kontakt mellem en syntesegas for ammoniak og ammoniak-5 katalysatorpartikler arrangeret på fast leje med radial strømning af syntesegassen, kendeteg -net ved, at det faste leje indeholder en blanding af ammoniakkatalysatorpartikler med partikelstørrelser på 1,5-3,0 mm, 0,8-1,5 mm og 0,3-0,8 mm i 10 rumfangsforholdet 40-70: 10-40: 10-30.