MXPA98002989A - Proceso y reactor para preparacion de amoniaco - Google Patents

Abstract

Un proceso para la preparación de amoniaco a presión y temperatura elevadas en un reactor de amoniaco, el cual comprende pasar una corriente del proceso de gas de síntesis de amoniaco sucesivamente a través de cuando menos tres lechos catalizadores, y hacer reaccionar el gas de síntesis en los lechos;enfriar de una manera intermedia el gas de síntesis parcialmente reaccionado que sale de los lechos catalizadores, mediante intercambio de calor en los intercambiadores de calor configurados entre cada lecho catalizador, y retirar un efluente de producto rico en amoniaco, en donde la corriente del proceso se obtiene mediante la combinación, antes de introducirse en un primer lecho catalizador, de una primeracorriente de alimentación de gas de síntesis que se ha precalentado a través de intercambio de calor indirecto, durante el enfriamiento intermedio del gas de síntesis parcialmente convertido, una segunda corriente de alimentación de gas de síntesis que se ha precalentado mediante intercambio de calor indirecto con el efluente del producto, y una tercera corriente de alimentación de gas de síntesis para ajustar la temperatura de la corriente del proceso, y en donde la primera corriente de alimentación se pasa sucesivamente a través de los intercambiadores de calor entre lechos para enfriar el gas de síntesis parcialmente convertido.

Description

PROCESO Y REACTOR PARA PREPARACIÓN DE AMONIACO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un proceso y reactor para la preparación de amoníaco a partir de un gas de síntesis que comprende nitrógeno e hidrógeno mediante el paso del gas de síntesis a través de un número de lechos catalizadores con enfriamiento intermedio de gas de síntesis parcialmente convertido entre los lechos catalizadores. En particular, la invención se refiere a un proceso mejorado del tipo anterior y a un reactor de amoníaco para utilizarse en el proceso, en donde el enfriamiento del gas de síntesis parcialmente convertido se realiza mediante intercambio de calor indirecto con una sola corriente de gas de síntesis fresco. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La Patente de los Estados Unidos de Norteamérica Número 4,181,701 da a conocer un reactor de amoníaco con un lecho catalizador superior y uno inferior, con un intercambiador de calor central montado sobre uno de los lechos. Se obtiene una corriente de gas de síntesis del proceso mediante la combinación, adentro del reactor, de las corrientes de alimentación separadas; una corriente de cubierta que sirve para enfriar la cubierta del reactor, una corriente de intercambio que sirve para enfriar el intercambiador de calor central, y una corriente de derivación para el ajuste final de la temperatura de la corriente del proceso. Además, en la técnica se conoce un enfriamiento indirecto de gas de síntesis de amoníaco parcialmente convertido en un reactor con más de dos lechos catalizadores, y se aplica convencionalmente en la industria. De esta manera, el gas de síntesis se enfría indirectamente, pasándose gas de síntesis fresco en un número de corrientes separadas hacia los intercambiadores de calor entre los lechos catalizadores. Las corrientes se introducen a través de conexiones de tubo separadas montadas en la cubierta del reactor. El inconveniente principal de los procesos de preparación de amoníaco conocidos con el enfriamiento intermedio del gas de síntesis parcialmente convertido en un número de intercambiadores de calor entre lechos con corrientes de gas separadas, es la necesidad de numerosos elementos de entrada y de una tubería complicada en el reactor de amoniaco. SUMARIO DE LA INVENCIÓN Por consiguiente, es un objeto de esta invención proporcionar un proceso para la preparación de amoníaco en más de dos lechos catalizadores con enfriamiento intermedio del gas de síntesis parcialmente convertido, en donde el gas es enfriado entre los lechos catalizadores mediante intercambio de calor indirecto, sin los inconvenientes anteriores de los procesos conocidos. De acuerdo con el objeto anterior, esta invención proporciona un proceso para la preparación de amoniaco a presión y temperatura elevada en un reactor de amoníaco, el cual comprende pasar una corriente de gas de síntesis de amoníaco del proceso sucesivamente a través de cuando menos 3 lechos catalizadores, y hacer reaccionar el gas de síntesis en los lechos; enfriar de una manera intermedia el gas de síntesis parcialmente reaccionado que sale de los lechos catalizadores, mediante intercambio de calor en los intercambiadores de calor configurados entre cada lecho catalizador, y retirar un efluente de producto rico en amoníaco, en donde la corriente del proceso se obtiene mediante la combinación, antes de introducirse en un primer lecho catalizador, de una primera corriente de alimentación de gas de síntesis que se ha precalentado a través de intercambio de calor indirecto, durante el enfriamiento intermedio del gas de síntesis parcialmente convertido, una segunda corriente de alimentación de gas de síntesis que se ha precalentado mediante intercambio de calor indirecto con el efluente del producto, y una tercera corriente de alimentación de gas de síntesis para ajustar la temperatura de la corriente del proceso, y en donde la primera corriente de alimentación se pasa sucesivamente a través de los intercambiadores de calor entre lechos para enfriar el gas de síntesis parcialmente convertido. Un objeto adicional de la invención es proporcionar un reactor de amoníaco para utilizarse en el proceso de la invención, con medios de entrada y de tubería simplificados, para la distribución de gas de síntesis fresco que sirve como el medio de enfriamiento en el intercambio de calor indirecto con el gas de síntesis parcialmente reaccionado entre cada lecho catalizador. Por consiguiente, un reactor de amoníaco de conformidad con la invención comprende, adentro de un cubierta cilindrica a presión, cuando menos un primero, un segundo, y un último lechos catalizadores verticalmente configurados alrededor de un eje común, y conectados en serie; elementos de intercambio de calor intermedios configurados entre cada lecho catalizador, para el enfriamiento intermedio de un gas de síntesis de amoníaco parcialmente convertido desde el lecho catalizador, mediante intercambio de calor indirecto con una primera corriente de alimentación de gas de síntesis de amoníaco fresco; elementos de intercambio de calor de efluente de alimentación configurados en la salida del último lecho catalizador, para enfriar una corriente efluente de producto de amoniaco, mediante intercambio de calor indirecto con una segunda corriente de alimentación de gas de síntesis de amoniaco; elementos de entrada para introducir la primera corriente de alimentación, y elementos de entrada para introducir la segunda corriente de alimentación en el reactor; elementos de entrada para introducir una tercera corriente de alimentación de gas de síntesis de amoníaco fresco en el reactor; elementos para pasar las primera, segunda, y tercera corrientes de alimentación hacia el lecho catalizador superior; y elementos para combinar las corrientes de alimentación en una corriente del proceso, antes de introducir la corriente del proceso en el lecho catalizador superior, en donde los elementos para pasar la primera corriente de alimentación consisten en un pasaje-vía, para conectar en serie los intercambiadores de calor intermedios, y para pasar la primera corriente desde el elemento de entrada consecutivamente a través del elemento de intercambio de calor intermedio hasta el elemento para combinar las corrientes de alimentación. La invención sé explicará con mayor detalle en la siguiente descripción, haciendo referencia a los dibujos, en los cuales, la única figura muestra una forma esquemática pura de una vista seccional de un reactor de amoníaco de conformidad con una modalidad específica de la invención.

Claims (2)

1. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Cuando se opera la invención, se introduce gas de síntesis de amoníaco fresco 2 en un reactor de amoníaco 4 que se construye de conformidad con una modalidad específica de la invención. El gas de síntesis se introduce en tres corrientes de alimentación separadas 6, 8, 10, a través de las entradas 16, 18, y 20 configuradas en la cubierta 12 del reactor. El reactor 4 comprende, adentro de la cubierta un lecho catalizador superior 24, un lecho catalizador central 26, y un lecho catalizador inferior 28. Entre los lechos 24 y 26, y entre los lechos 26 y 28, se configuran intercambiadores de calor 30 y 32 para enfriar una corriente del proceso parcialmente convertida 37 que sale de los lechos 24 y 26. Un intercambiador de calor inferior 34, configurado corriente abajo del lecho catalizador inferior 28, sirve para enfriar un efluente de producto 38 desde el lecho 28. El gas de síntesis fresco se pasa en la corriente del proceso 36 hasta el lecho 24, y se convierte parcialmente en el lecho 24. El gas de síntesis parcialmente convertido se pasa entonces a la corriente del proceso 37 sucesivamente a través de los lechos 26 y 28. Mediante el paso a través de los lechos, el nitrógeno y el hidrógeno de la corriente reaccionan exotérmicamente produciendo amoníaco y el efluente del producto 38 que es rico en amoníaco. El efluente del producto 38 se enfría en el intercambiador de calor 34 mediante enfriamiento indirecto con la corriente de alimentación 8 antes de retirarse del reactor a través de la salida 40. Como se mencionó anteriormente en la presente, la reacción entre el hidrógeno y el nitrógeno procede exotérmicamente en los lechos catalizadores, y se eleva la temperatura de la corriente del proceso. Debido a razones termodinámicas, la temperatura de la corriente del proceso 37 se tiene que bajar, antes de introducirse en los lechos 26 y 28. De esta manera se enfría la corriente en los intercambiadores de calor 30 y 32, mediante intercambio de calor indirecto con la corriente de alimentación 6, que se pasa en serie a través de los intercambiadores de calor 32 y 30. Al pasar a través de los intercambiadores de calor, las corrientes de alimentación 6 y 8 se precalientan mediante intercambio de calor indirecto como se describió anteriormente. Las corrientes de alimentación precalentadas se combinan entonces con la corriente del proceso 36 corriente arriba del lecho catalizador superior 24. Antes de introducirse en el lecho 24, se ajusta la temperatura de la corriente del proceso 36 mediante la adición de una corriente de alimentación fría 10. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la invención que antecede, se considera como una novedad, y por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES 1. Un proceso para la preparación de amoníaco a presión y temperatura elevadas en un reactor de amoníaco, el cual comprende pasar una corriente del proceso de gas síntesis de amoníaco sucesivamente a través de cuando menos tres lechos catalizadores, y hacer reaccionar el gas de síntesis en los lechos; enfriar de una manera intermedia el gas de síntesis parcialmente reaccionado que sale de los lechos catalizadores, mediante intercambio de calor en los intercambiadores de calor configurados entre cada lecho catalizador, y retirar un efluente de producto rico en amoníaco, en donde la corriente del proceso se obtiene mediante la combinación, antes de introducirse en un primer lecho catalizador, de una primera corriente de alimentación de gas de síntesis que se ha precalentado a través de intercambio de calor indirecto, durante el enfriamiento intermedio del gas de síntesis parcialmente convertido, una segunda corriente de alimentación de gas de síntesis que se ha precalentado mediante intercambio de calor indirecto con el efluente del producto, y una tercera corriente de alimentación de gas de síntesis para ajustar la temperatura de la corriente del proceso, y en donde la primera corriente de alimentación se pasa sucesivamente a través de los intercambiadores de calor entre lechos para enfriar el gas de síntesis parcialmente convertido.
2. 2. Un reactor de amoníaco, el cual comprende, adentro de un cubierta cilindrica a presión, cuando menos un primero, un segundo, y un último lechos catalizadores verticalmente configurados alrededor de un eje común, y conectados en serie; elementos de intercambio de calor intermedios configurados entre cada lecho catalizador, para el enfriamiento intermedio de un gas de síntesis de amoníaco parcialmente convertido desde el lecho catalizador, mediante intercambio de calor indirecto con una primera corriente de alimentación de gas de síntesis de amoníaco fresco; elementos de intercambio de calor de efluente de alimentación configurados en la salida del último lecho catalizador, para enfriar una corriente efluente de producto de amoníaco, mediante intercambio de calor indirecto con una segunda corriente de alimentación de gas de síntesis de amoníaco; elementos de entrada para introducir la primera corriente de alimentación, y elementos de entrada para introducir la segunda corriente de alimentación en el reactor; elementos de entrada para introducir una tercera corriente de alimentación de gas de síntesis de amoníaco fresco en el reactor; elementos para pasar las primera, segunda, y tercera corrientes de alimentación hacia el lecho catalizador superior; y elementos para combinar las corrientes de alimentación en una corriente del proceso, antes de introducir la corriente del proceso en el lecho catalizador superior, en donde los elementos para pasar la primera corriente de alimentación consisten en un pasaje-vía, para conectar en serie los intercambiadores de calor intermedios, y para pasar la primera corriente desde el elemento de entrada consecutivamente a través del elemento de intercambio de calor intermedio hasta el elemento para combinar las corrientes de alimentación.