JP3514727B2 - アンモニアの製造方法および転化装置 - Google Patents

アンモニアの製造方法および転化装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アンモニア合成ガ
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。
【０００２】
【課題を解決するための手段】本発明の製造方法によれ
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。
【０００３】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。
【０００４】上述した製造方法に使用されるアンモニア
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。
【０００５】本発明の一般的な目的による上述のアンモ
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。
【０００６】並列に接続された熱交換ステップおよび並
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。
【０００７】本発明の製品ガスで得られる高い出口温度
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。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下の詳細な説明において、図面
を参照して本発明をより詳細に説明する。
【０００９】ここで、図１を参照すると、新しいアンモ
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。
【００１０】上述したプロセスを実施するのに役立つア
ンモニア転化装置が、図２に示される。
【００１１】図２において、転化装置は、瓶の首のよう
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。
【００１２】熱交換器１００および１２０は、ガス分流
装置１４０によって、並列に接続される。
【００１３】新しいアンモニア合成ガスは、３つの別々
のストリームとして転化装置内に導入される。
【００１４】第１のストリームは、入口１６０から、容
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。
【００１５】そして、合流した流出ストリーム２８０
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］
【図１】本発明の特定の実施形態の概略プロセス線図で
ある。
【図２】本発明の特定の実施形態に基づくアンモニア転
化装置を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−169529（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−274612（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−230517（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C01C 1/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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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