JP3514727B2 - アンモニアの製造方法および転化装置 - Google Patents
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Description
スからアンモニアを製造する方法および転化装置に関す
る。より詳細には、本発明は、アンモニア合成プロセス
を確実に改善するものであり、それによれば、アンモニ
ア合成触媒からなる少なくとも2つの触媒層を備えたア
ンモニア転化装置において、反応性のある合成ガスが、
新しい合成ガスによって間接的に冷却される。
ば、新しいアンモニア合成ガスの3つの別々のストリー
ムが、直列に接続された少なくとも2つの触媒層を備え
たアンモニア転化装置の中に導入され、新しい合成ガス
の第1のストリームが、第1のガス混合ステップに送り
込まれ、新しい合成ガスの第2のストリームが、第1の
触媒層からの第1の流出ストリームによる第1の間接熱
交換ステップに送り込まれ、新しい合成ガスの第3のス
トリームが、第1の触媒層からの第2の流出ストリーム
による第2の熱交換ステップに送り込まれ、第1および
第2の流出ストリームは、第1の触媒層からの部分的に
転化された合成ガスストリームを分流することによって
提供され、第1の流出ストリームは、第1の熱交換ステ
ップに導入され、第2の流出ストリームは、第2の熱交
換ステップに導入され、それによって、新しい合成ガス
の第2および第3のストリームが、第1および第2の流
出ストリームから間接的に供給される熱によって予熱さ
れ、予熱された第2および第3のストリームが、第1の
ガス混合ステップに送り込まれ、予熱された新しい合成
ガスのストリームが、新しい合成ガスの第1のストリー
ムと混合および合流させられて、アンモニアプロセスガ
スストリームが得られ、プロセスガスが、第1の触媒層
に導入され、部分的に転化された合成ガスストリーム
が、取り出され、第1および第2の流出ストリームが、
部分的に転化されたプロセスガスと合流され、部分的に
転化されたプロセスガスが、少なくとも第2の触媒層に
導入されて、アンモニアを豊富に含んだ製品ストリーム
が得られる。
とに分割され、第1の部分と第2の部分と間の流出ガス
が急冷される。
転化装置は、直列に接続された少なくとも第1および第
2の触媒層と、第1の触媒層の下流側に配置された第1
および第2の熱交換器とを圧力容器内に備え、前記第1
および第2の熱交換器は、並列に接続され、かつ、新し
いアンモニア合成ガスの第2および第3のストリーム
を、第1の触媒層から取り出され、第1および第2のサ
ブストリームに分流され、そして、第1および第2の熱
交換器に導入される部分的に転化されたアンモニア合成
ガスによって間接的に加熱するようになされ、さらに、
新しいアンモニアガスの予熱された第2および第3のス
トリームを、新しいアンモニア合成ガスの第1のストリ
ームと混合するための第1の混合装置と、部分的に転化
されたアンモニア合成ガスの第1および第2のサブスト
リームを混合および合流させるための第2の混合装置
と、合流され部分的に転化されたアンモニア合成ガスを
少なくとも第2の触媒層に導入するための手段とを備え
る。
ニア合成方法およびアンモニア転化装置は、とりわけ、
既存のアンモニア合成方法およびアンモニア転化装置を
近代化するのに役立つ。
列の熱交換器によって、高温で、新しい合成ガスを導入
することができ、かつ、プロセス製品ガスから取り出す
ことができる。
の大きな利点は、従来のアンモニア合成プロセスのよう
なボイラーに給水される水の代わりに、製品ガスが、値
段の高い蒸気を製造するときの加熱媒体として利用でき
ることである。
を参照して本発明をより詳細に説明する。
ニア合成ガスのメインストリームは、第1、第2、第3
のストリーム2、4、6に分流される。ストリーム2
は、混合点に送り込まれ、その混合点において、ストリ
ーム2は、ストリーム4および6と混合および合流させ
られる。ストリーム2と合流させられる前に、ストリー
ム4は、熱交換器18において、第1のアンモニア触媒
層16からストリーム10内に取り出され部分的に転化
されたアンモニア合成ガスのサブストリーム12によっ
て間接熱交換で予熱され、ストリーム6は、熱交換器2
0において、部分的に転化されたアンモニア合成ガスの
サブストリーム14によって間接熱交換で予熱される。
ストリーム4および6に熱を供給すると、サブストリー
ム12および14は、再度、合流し、混合点22におい
て、混合され、そして、その合流したストリームは、第
2のアンモニア触媒層26へ導入され、ストリーム24
は、さらに転化される。生成されたアンモニアを豊富に
含む製品ストリーム28が、層26から取り出される。
ンモニア転化装置が、図2に示される。
に細くなった上部40を備えた円筒形の圧力容器20内
に、直列に配置された第1および第2の環状アンモニア
触媒層60および80と、触媒層60内の環状空間の中
心に配置された第1の熱交換器100と、容器20の上
部40に配置された第2の熱交換器120とを備える。
装置140によって、並列に接続される。
のストリームとして転化装置内に導入される。
器20の上部に提供された混合空間180へ導入され
る。第2のストリームは、上部のダクト200から、熱
交換器100内の管側へ送り込まれ、第3のストリーム
は、容器20の上部40に送り込まれ、そして、通路2
20から、熱交換器120の容器側へ送り込まれる。熱
交換器100および120を通過することによって、第
2および第3のストリームは、触媒層60からの熱い流
出ガス240によって間接熱交換で予熱される。この流
出ガス240は、分流装置140によって、2つのサブ
ストリームに分流され、一方のサブストリームは、熱交
換器100へ送り込まれ、他方のサブストリームは、熱
交換器120へ送り込まれる。そして、アンモニア合成
ガスの予熱された第2および第3のストリームは、混合
空間180内で第1のストリームと合流させられ、アン
モニアプロセスガスとなる。このプロセスガスは、半径
方向の流れの向きでアンモニア合成触媒に接触して層6
0を通過し、それによって、流出ストリーム240に転
化される。上述したように、第2および第3のアンモニ
ア合成ガスのストリームに熱を供給すると、流出ストリ
ーム240のサブストリームは、触媒層60と触媒層8
0との間に配置された混合空間260において、再度、
合流させられる。
は、触媒層80を半径方向に通過し、触媒層80内に配
置されたアンモニア合成触媒に接触することによって、
さらに、アンモニアを豊富に含む製品ガス300に転化
される。最終的に、製品ガスは、触媒層80の中心に配
置されたダクト320と、容器20の底部にある出口3
40とを経由して、転化装置から取り出される。 [図面の簡単な説明]
ある。
化装置を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 新しいアンモニア合成ガスの3つの別々
のストリームが、直列に接続された少なくとも2つの触
媒層を備えたアンモニア転化装置の中に導入される、ア
ンモニアの製造方法であって、 新しい合成ガスの第1のストリームが、第1のガス混合
ステップに送り込まれ、 新しい合成ガスの第2のストリームが、第1の触媒層か
らの第1の流出ストリームによる第1の間接熱交換ステ
ップに送り込まれ、 新しい合成ガスの第3のストリームが、第1の触媒層か
らの第2の流出ストリームによる第2の熱交換ステップ
に送り込まれ、 第1および第2の流出ストリームは、第1の触媒層から
の部分的に転化された合成ガスストリームを分流するこ
とによって提供され、 第1の流出ストリームは、第1の熱交換ステップに導入
され、第2の流出ストリームは、第2の熱交換ステップ
に導入され、それによって、新しい合成ガスの第2およ
び第3のストリームが、第1および第2の流出ストリー
ムから間接的に供給される熱によって予熱され、 予熱された第2および第3のストリームが、第1のガス
混合ステップに送り込まれ、予熱された新しい合成ガス
のストリームが、新しい合成ガスの第1のストリームと
混合および合流されて、アンモニアプロセスガスストリ
ームが得られ、 プロセスガスが、第1の触媒層に導入され、部分的に転
化された合成ガスストリームが、取り出され、 第1および第2の流出ストリームが、部分的に転化され
たプロセスガスと合流させられ、 部分的に転化されたプロセスガスが、少なくとも第2の
触媒層に導入されて、アンモニアを豊富に含んだ製品ス
トリームが得られることを特徴とするアンモニアの製造
方法。 - 【請求項2】 第1の触媒層が、第1の部分と第2の部
分とに分割され、第1の部分と第2の部分と間の流出ガ
スが急冷されることを特徴とする請求項1に記載の製造
方法。 - 【請求項3】 直列に接続された少なくとも第1および
第2の触媒層と、第1の触媒層の下流側に配置された第
1および第2の熱交換器とを圧力容器内に備えたアンモ
ニア転化装置であって、 前記第1および第2の熱交換器が、並列に接続され、か
つ、前記第1および第2の熱交換器は、新しいアンモニ
ア合成ガスの第2および第3のストリームを、第1の触
媒層から取り出され、第1および第2のサブストリーム
に分流され、そして、第1および第2の熱交換器に導入
される部分的に転化されたアンモニア合成ガスによって
間接的に加熱するようになされ、 新しいアンモニアガスの予熱された第2および第3のス
トリームを、新しいアンモニア合成ガスの第1のストリ
ームと混合するための第1の混合装置と、 部分的に転化されたアンモニア合成ガスの第1および第
2のサブストリームを混合および合流させるための第2
の混合装置と、 合流され部分的に転化されたアンモニア合成ガスを少な
くとも第2の触媒層に導入するための手段とを備えたア
ンモニア転化装置。
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