JPH10310423A - アンモニアを製造する方法および装置 - Google Patents

アンモニアを製造する方法および装置

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JPH10310423A
JPH10310423A JP10108140A JP10814098A JPH10310423A JP H10310423 A JPH10310423 A JP H10310423A JP 10108140 A JP10108140 A JP 10108140A JP 10814098 A JP10814098 A JP 10814098A JP H10310423 A JPH10310423 A JP H10310423A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンモニア合成ガスの工程流を、少なくとも
３つの触媒床を通して連続して流し、そしてこの床で合
成ガスを反応させ；触媒床を出る部分的に反応した合成
ガスを、各触媒床間に配置された熱交換器で熱交換する
ことによって中間冷却し、そしてアンモニアを富有する
生成物流出流を回収することからなる、昇圧および昇温
下にアンモニア反応器中でアンモニアを製造する方法を
提供する。 【解決手段】 第一の触媒床への導入に先だって、部分
的に転換された合成ガスの中間冷却の際に間接熱交換に
よって予熱された合成ガスの第一供給流、生成物流出流
との間接熱交換によって予熱された合成ガスの第二供給
流および工程流の温度調節のための合成ガスの第三供給
流を組み合わせることによって工程流を得、そして部分
的に転換された合成ガスを冷却するための中間床熱交換
器を通して第一供給流を連続して流す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒素および水素か
らなる合成ガスを多数の触媒床を通して流し、その際触
媒床間で部分的に転換された合成ガスを中間冷却するこ
とによってアンモニアを製造する方法および反応器に関
する。特に、本発明は、部分的に転換された合成ガスの
冷却を、新しい合成ガスの単独流との間接熱交換によっ
て行うことからなる、上記の種類の改善された方法およ
びこの方法に使用するためのアンモニア反応器に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】米国特許第4,181,701 号明細書には、頂
部および底部触媒床を有し、一つの床の上に配置された
中間熱交換器を有するアンモニア反応器が開示されてい
る。合成ガスの工程流は、別々の供給流を反応器内部で
混合することによって得られ；シェル流は、反応器のシ
ェルを冷却するために使用され、交換流は、中間熱交換
器を冷却するために使用され、そしてバイパス流は工程
流の温度を最終的に調節するために使用される。
【０００３】さらに、３つ以上の触媒床を有する反応器
内での部分的に転換されたアンモニア合成ガスの間接冷
却は、従来公知であり、工業的に一般に使用されてい
る。これによって、合成ガスは、触媒床間での熱交換器
に複数の分割流で流される新しい合成ガスによって間接
的に冷却される。これらの流れは、反応器のシェルに配
置された別々の配管接続部を通して導入される。
【０００４】別々のガス流を用いた複数の床間の熱交換
器での部分的に転換された合成ガスの中間冷却を伴う公
知のアンモニア製造工程の主な欠点は、多数の導入手段
およびアンモニア反応器内の複雑な配管の敷設の必要性
にある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、部分的に転換された合成ガスの中間冷却を伴う３つ
以上の触媒床でアンモニアを製造する方法において、上
記した公知の工程の欠点を伴わないで間接熱交換により
触媒床の間でガスを冷却することからなる上記方法を提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題に従って、本
発明は、アンモニア合成ガスの工程流を、少なくとも３
つの触媒床を通して連続して流し、そしてこの床で合成
ガスを反応させ；触媒床を出る部分的に反応した合成ガ
スを、各触媒床間に配置された熱交換器で熱交換するこ
とによって中間冷却し、そしてアンモニアを富有する生
成物流出流を回収することからなる、昇圧および昇温下
にアンモニア反応器中でアンモニアを製造する方法にお
いて、第一の触媒床への導入に先だって、部分的に転換
された合成ガスの中間冷却の際に間接熱交換によって予
熱された合成ガスの第一供給流、生成物流出流との間接
熱交換によって予熱された合成ガスの第二供給流および
工程流の温度調節のための合成ガスの第三供給流を組み
合わせることによって工程流を得ること、そして部分的
に転換された合成ガスを冷却するための中間床熱交換器
を通して第一供給流を連続して流すことからなる上記方
法を提供する。
【０００７】本発明の別の課題は、各触媒床間における
部分的に反応した合成ガスとの間接熱交換において冷却
媒体として使用される新しい合成ガスの分配のための単
純化された導入手段および配管手段を有する、本発明の
方法に使用するためのアンモニア反応器を提供すること
にある。従って、本発明によるアンモニア反応器は、円
筒状圧力シェル内に共通の軸の周りに垂直に配置されそ
して直列に接続された少なくとも第一、第二および最終
触媒床；新しいアンモニア合成ガスの第一供給流との間
接熱交換による触媒床からの部分的に転換されたアンモ
ニア合成ガスの中間冷却のための各触媒床間に配置され
た中間熱交換手段；アンモニア合成ガスの第二供給流と
の間接熱交換によるアンモニア生成物流出流の冷却のた
めの最終触媒床の出口に配置された供給流−流出流熱交
換手段；反応器に第一供給流を導入するための導入手段
および第二供給流を導入するための導入手段；反応器に
新しいアンモニア合成ガスの第三供給流を導入するため
の導入手段；第一、第二および第三供給流を頂部触媒床
に流す手段；および頂部触媒床への工程流の導入に先だ
って、各供給流を組み合わせて工程流とする手段からな
り、その際第一供給流を流すための手段が、中間熱交換
器を直列に接続するための通路および導入手段から連続
して中間熱交換手段を通して供給流を組み合わせるため
の手段に第一流を流すための通路からなる。
【０００８】
【実施例】以下に、図面を参考にして本発明をさらに詳
細に説明する。この図面には、本発明の特定の態様によ
るアンモニア反応器の断面の概略図が記載されている。
本発明を実施する際には、新しいアンモニア合成ガス２
を、本発明の特定の態様により構成されるアンモニア反
応器４に導入する。この合成ガスは、反応器のシェル１
２に配置された導入部１６、１８、２０を通して３つの
別個の供給流６、８、１０として導入される。反応器４
は、シェル内の頂部触媒床２４、中間触媒床２６および
底部触媒床２８からなる。床２４および２６の間および
床２６および２８の間には、熱交換器３０および３２
が、床２４および２６を出る部分的に転換された工程流
３７を冷却するために配置されている。底部触媒床２８
の下流に配置された底部熱交換器３４は、床２８からの
生成物流出流３８を冷却するために使用される。新しい
合成ガスは、工程流３６として床２４に流され、そして
床２４で部分的に転換される。次いで、部分的に転換さ
れた合成ガスは、床２６および２８を通して連続して工
程流３７として流される。床の通過により、流れの中の
窒素および水素は発熱反応してアンモニアを形成し、そ
してアンモニアを富有する生成物流出流３８を形成す
る。生成物流出流３８は、出口４０を通して反応器から
回収される前に、供給流８との間接冷却により熱交換器
３４で冷却される。
【０００９】上記したように、水素と窒素との間の反応
は、触媒床内で発熱的に進行し、そして工程流の温度は
上昇する。熱力学的な理由のために、工程流３７の温度
は、床２６および２８への導入に先だって、低下させな
ければならない。これによって、工程流は、連続して熱
交換器３２および３０を通って流れる供給流６との間接
熱交換により熱交換器３０および３２で冷却される。
【００１０】熱交換器の通過によって、供給流６および
８は、上記したように間接熱交換によって予熱される。
次いで、予熱された供給流は、頂部触媒床２４の上流で
工程流３６に組み合わされる。床２４に導入する前に、
工程流３６の温度は、冷供給流１０の添加により調節さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、発明の特定の態様によるアンモニア反
応器の断面の概略図である。
【符号の説明】
２・・・合成ガス供給流 ４・・・アンモニア反応器 ６・・・第一供給流 ８・・・第二供給流 １０・・・第三供給流 １２・・・反応器シェル １６、１８、２０・・・合成ガス供給流の導入部 ２４、２６、２８・・・触媒床 ３０、３２、３４・・・熱交換器 ３６、３７・・・工程流 ３８・・・生成物流 ４０・・・出口

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アンモニア合成ガスの工程流を、少なく
    とも３つの触媒床を通して連続して流し、そしてこの床
    で合成ガスを反応させ；触媒床を出る部分的に反応した
    合成ガスを、各触媒床間に配置された熱交換器で熱交換
    することによって中間冷却し、そしてアンモニアを富有
    する生成物流出流を回収することからなる、昇圧および
    昇温下にアンモニア反応器中でアンモニアを製造する方
    法において、第一の触媒床への導入に先だって、部分的
    に転換された合成ガスの中間冷却の際に間接熱交換によ
    って予熱された合成ガスの第一供給流、生成物流出流と
    の間接熱交換によって予熱された合成ガスの第二供給流
    および工程流の温度調節のための合成ガスの第三供給流
    を組み合わせることによって工程流を得ること、そして
    部分的に転換された合成ガスを冷却するための中間床熱
    交換器を通して第一供給流を連続して流すことからなる
    上記方法。
  2. 【請求項２】 円筒状圧力シェル内に共通の軸の周りに
    垂直に配置されそして直列に接続された少なくとも第
    一、第二および最終触媒床；新しいアンモニア合成ガス
    の第一供給流との間接熱交換による触媒床からの部分的
    に転換されたアンモニア合成ガスの中間冷却のための各
    触媒床間に配置された中間熱交換手段；アンモニア合成
    ガスの第二供給流との間接熱交換によるアンモニア生成
    物流出流の冷却のための最終触媒床の出口に配置された
    供給流−流出流熱交換手段；反応器に第一供給流を導入
    するための導入手段および第二供給流を導入するための
    導入手段；反応器に新しいアンモニア合成ガスの第三供
    給流を導入するための導入手段；第一、第二および第三
    供給流を頂部触媒床に流す手段；および頂部触媒床への
    工程流の導入に先だって、各供給流を組み合わせて工程
    流とする手段からなり、その際第一供給流を流すための
    手段が、中間熱交換器を直列に接続するための通路およ
    び導入手段から連続して中間熱交換手段を通して供給流
    を組み合わせるための手段に第一流を流すための通路か
    らなるアンモニア反応器。
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