Конвертерная система с максимальной скоростью реакции для экзотермических реакций - RU2005133997A

Реферат

1. Способ конверсии для синтеза аммиака, включающий введение газообразного, обогащенного реагентами потока при температуре подачи в теплообменный канал теплообменной реакционной зоны для подогрева обогащенного реагентами потока до температуры на входе, введение предварительно подогретого обогащенного реагентами потока при температуре на входе в противоточный, содержащий катализатор реакционный канал для экзотермической конверсии газа-реагента в получаемый газ с образованием обогащенной продуктом смеси из газа-реагента и получаемого газов, косвенную передачу тепла от реакционного канала к теплообменному каналу со скоростью, эффективной для поддержания температуры смеси газов ниже равновесной температуры, и отвод выходящего потока, обогащенного получаемым газом, от выхода из реакционного канала при температуре выпуска.

2. Способ по п.1, при котором обогащенная продуктом смесь имеет равновесную концентрацию продукта, которая увеличивается с уменьшением температуры, и коэффициент скорости реакции, который увеличивается с увеличением температуры.

3. Способ по п.1, при котором скорость теплопередачи в части реакционного канала для снижения температуры, превышает скорость выделения теплоты реакций для снижения температурь газовой смеси до температуры выпуска.

4. Способ по п.1, при котором газ-реагент содержит смесь азота и водорода, получаемый газ содержит аммиак.

5. Способ по п.1, при котором катализатор содержи переходный металл.

6. Способ по п.1, при котором катализатор содержат рутении на углеродном носителе.

7. Способ по п.1, при котором теплообменивающая реакционная зона содержит кожухотрубный теплообменник, теплообменный канал представляет собой межтрубный канал через теплообменник, и реакционный канал содержит множество трубок, содержащих в себе катализатор.

8. Способ по п.1, при котором реакционный канал содержит множество последовательных чередующихся, содержащих катализатор зон и зон, огранивающих реакцию.

9. Способ по п.1, при котором в части реакционного канала поддерживают температуру в пределах 30°С от равновесной температуры газовой смеси.

10. Способ конверсии для синтеза аммиака, включающий введение обогащенного реагентами потока, содержащего водород и азот, при температуре подачи в межтрубный канал реактора с кожухотрубным теплообменником для предварительного подогрева обогащенного реагентами потока до температуры на входе, введение предварительно подогретого обогащенного реагентами потока из межтрубного канала при температуре на входе в реакционную зону, содержащую множество содержащих катализатор трубок, для конверсии водорода и азота в аммиак с образованием обогащенной аммиаком смеси водорода, азота и аммиака, косвенную передачу тепла от трубок к обогащенному реагентами потоку со скоростью, эффективной для поддержания температуры смеси в трубках ниже равновесной температуры, при этом скорость теплопередачи в части реакционной зоны, имеющей уменьшающуюся температуру, превышает скорость выделения теплоты реакции для снижения температуры смеси до температуры выпуска, и отвод выходящего потока, обогащенного аммиаком и обедненного азотом и водородом, из выходных концов трубок при температуре выпуска.

11. Способ по п.10, при котором катализатор содержит металл платиновой группы.

12. Способ по п.10, при котором катализатор содержит рутений на углеродном носителе.

13. Способ по п.10, при котором трубки содержат первоначальную зону с увеличивающейся температурой, которая примыкает к входу реакционного канала и в которой скорость выделения теплоты реакции превышает скорость теплопередачи и увеличивается температура газовой смеси.

14. Способ по п.10, при котором трубки содержат ряд содержащих катализатор зон и зон с ограниченной реакцией.

15. Способ по п.10, при котором в части с уменьшающейся температурой поддерживают температуру смеси в пределах 30°С от равновесной температуры для реакции.

16. Способ по п.10, дополнительно содержащий подачу обогащенного реагентами потока через реактор, расположенный выше по потоку и содержащий магнетитовый катализатор, и последующую подачу потока, выходящего из линейно подсоединенного реактора с магнетитовым катализатором, в качестве обогащенного реагентами потока, вводимого в межтрубное пространство кожухотрубного реактора с теплообменником.

17. Способ по п.10, при котором обогащенный реагентами поток, вводимый в межтрубное пространство реактора с кожухотрубным теплообменником, представляет собой поток продувочного газа из контура синтеза аммиака.

18. Конвертер для синтеза аммиака, содержащий средства для ввода газообразного, обогащенного реагентами потока при температуре подачи в теплообменный канал теплообменной реакционной зоны для предварительного подогрева обогащенного реагентами потока до температуры на входе, средства для ввода подогретого, обогащенного реагентами потока при температуре на входе в содержащий катализатор канал для экзотермической конверсии газа-реагента в получаемый газ с образованием обогащенной продуктом смеси газа-реагента и получаемого газов, имеющей равновесную концентрацию продукта, которая увеличивается с уменьшением температуры, и коэффициент скорости реакции, который увеличивается с увеличением температуры, средства для косвенной передачи тепла от реакционного канала к теплообменнику каналу со скоростью, эффективной для поддержания температуры смеси газов ниже равновесной температуры, при этом скорость теплопередачи в части реакционного канала, имеющей уменьшающуюся температуру, превышает скорость выделения теплоты реакции для снижения температуры смеси газов до температуры выпуска, и выпускные средства для отвода выходящего потока, обогащенного полученным газом, из реакционного канала при температуре выпуска.

19. Конвертер для синтеза аммиака, содержащий реактор с кожухотрубным теплообменником, содержащий кожухотрубный теплообменный канал и реакционный канал, содержащий множество содержащих катализатор трубок, впускное отверстие для ввода обогащенного реагентами потока, содержащего водород и азот, при температуре подачи в теплообменный канал для предварительного подогрева обогащенного реагентами потока, впускное отверстие для ввода предварительно подогретого потока в реакционный канал, ряд чередующихся, содержащих катализатор зон и зон, ограничивающих реакцию в трубках для конверсии водорода и азота в аммиак с образованием обогащенной аммиаком смеси водорода, азота и аммиака, и выпускное отверстие из реактора для отвода выходящего потока, обогащенного аммиаком и обедненного азотом и водородом, из трубок при температуре выписка.

20. Конвертер но п. 19, в котором межтрубный канал содержат множество перегородок для направления обогащенного реагентами потока через реакционные трубки.

21. Конвертер по п.19, в котором расстояния между перегородками в межтрубном канале изменяются с уменьшением расстояния между перегородками вблизи входного конца реакционных трубок с увеличением расстояния между соседними перегородками вблизи выходного конца реакционных трубок.

22. Конвертер по п.19, в котором реакционные трубки содержат ряд чередующихся, содержащих катализатор зон и зон, ограничивающих реакцию.

23. Конвертер по п.19, в котором содержащие катализатор трубки содержат рутений на углеродном носителе.

24. Конвертер до п.19, в котором закладные устройства выбраны из группы, состоящей из сеток и стержня, сеток и проволочной сетки, сеток и скрученной ленты, металлической или керамической структурированной насадки, металлических или керамических сетчатых элементов, металлического или керамического пористого материала, и структурированной металлической насадки.

25. Конвертер по п.19, дополнительно содержащий реактор, расположенный выше по потоку и содержащий магнетитовый катализатор и выпускное отверстие, функционально соединенное с впускным отверстием конвертера.

26. Конвертер по п.19, дополнительно содержащий множество реакторов с кожухотрубным теплообменником для приема выходящего потока из реактора с магнетитовым катализатором при параллельном потоке.

27. Конвертер по п.19, в котором обогащенный реагентами поток, вводимый в межтрубное пространство реактора с кожухотрубным теплообменником, представляет собой поток продувочного газа из контура синтеза аммиака.