Установка ключа на Kaspersky CRYSTAL (PURE) 2010 с помощью кода активации, в виде картинок с описанием 1 страница

Аммиак является одним из важнейших продуктов химической промышленности. Он используется для получения азотной кислоты, минеральных удобрений, в органическом синтезе и других отраслях.

В настоящее время для получения аммиака используется азото-водородная смесь. Наиболее экономичным способом получения водорода на сегодняшний день является конверсия природного газа водяным паром. После этой стадии следует процесс очистки синтез-газа от соединений кислорода, и далее газ подается непосредственно в отделение синтеза аммиака.

Основным аппаратом, определяющим работу всего отделения является колонна синтеза аммиака. Поскольку процесс является экзотермическим, то его проводят в многополочной колонне с промежуточным охлаждением газа. Наиболее простой конструкцией колонн синтеза является конструкция с аксиальными катализаторными полками и охлаждением газа подачей байпаса между слоями катализатора. Однако этот способ организации работы колонн синтеза является неэффективным. Во-первых, аксиальный катализаторный слой имеет высокое газодинамическое сопротивление, что обуславливает повышенную нагрузку на компрессорное оборудование. Во-вторых, при охлаждении снтез-газа введением байпаса не позволяет использовать тепло химической реакции, поскольку горячий газ просто-напросто разбавляется холодным потоком.

Более прогрессивным является использование радиального движения газа в слое катализатора, что существенно снижает газодинамическое сопротивление, а также позволяет уменьшить объем катализатора, загружаемого на полку.

Другим направлением интенсификации химических процессов, протекающих с выделением тепла, является использование промежуточного теплообмена между катализаторными полками. При этом тепло отходящих газов может быть использовано для получения вторичных теплоносителей (например, пара) или для подогрева холодного газа, поступающего в колонну синтеза. В последнем случае аппарат будет работать в автотермическом режиме.

Целью дипломного проекта является замена аксиальной колонны синтеза аммиака с промежуточными байпаса на аксиально-радиальную колонну с промежуточным теплообменом между слоями катализатора.

1. Аналитический обзор и патентный поиск

В настоящее время в мировой азотной промышленности синтез аммиака в основном проводят в установках мощностью 600, 900, 1360 т/сут [1]. Строительство мощных установок началось с 1964 г. и связано с созданием турбокомпрессоров для сжатия азотоводородной смеси до давления синтеза. Первые установки создавались на давление синтеза 15—25 МПа производительностью до 900 т/сут аммиака. Затем были созданы центробежные компрессоры большей производительности для получения 1360 т/сут аммиака и появилась возможность сжимать газ до 34 МПа. В отечественной промышленности нашли применение агрегаты аммиака мощностью 600 и 1360 т/сут с давлением синтеза 30—35 МПа [1-4]. В агрегатах мощностью 600 т/сут (фирмы ЕМ5А и модернизированных на их основе) применяют поршневые компрессоры с электроприводом для сжатия азотоводородной смеси до 35 МПа. В агрегатах мощностью 1360 т/сут аммиака установлены центробежные компрессоры с приводом от паровых турбин.

Принципиальные схемы, характеристики оборудования и основные технологические расчеты приведены для промышленных систем синтеза 600 и 1360 т/сут, работающих при давлении 30—35 МПа. Агрегаты мощностью ниже 600 т/сут описаны, например, в первом издании Справочника азотчика [1].

В промышленности наибольшее распространение получили агрегаты синтеза с двухступенчатой конденсацией аммиака из циркуляционного газа. В I ступени охлаждение и конденсацию продукта проводят водой или воздухом, во второй — испаряющимся аммиаком [1-4].

Выбор параметров процесса, построение схемы и аппаратурное оформление агрегата синтеза аммиака в определенной степени зависят от способа получения и очистки азотоводородной смеси. При содержании в ней каталитических ядов (СО₂, Н₂О, масло) смешение с циркуляционным газом ведут перед аппаратами II ступени конденсации или непосредственно в слое жидкого аммиака. Промывка жидким аммиаком обеспечивает очистку газа от влаги и углеаммонийных солей, образующихся при смешении свежей азотоводородной смеси с циркуляционным газом, однако это может отразиться на качестве продукции. При очистке газа промывкой жидким азотом азотоводородная смесь не содержит СО₂ и Н₂O и ее можно вводить в агрегат перед колонной синтеза аммиака [3, 4].

Построение схемы зависит также от типа машин, используемых для циркуляции газа. Если используют поршневые компрессоры, в которых газ загрязняется маслом, то устанавливают маслоотделитель. Во II ступени конденсации кроме аммиачного холодильника и сепаратора часто устанавливают холодообменник. В некоторых агрегатах вместо холодильника и сепаратора устанавливают один аппарат — конденсационную колонну. Применение аммиачного охлаждения позволяет уменьшить концентрацию аммиака в газе на входе в колонну синтеза и тем самым повысить эффективность использования катализатора. Однако это приводит к усложнению схемы [1].

В агрегатах с аммиачным охлаждением большую часть продукции получают в газообразном виде. Газообразный аммиак идет на переработку или сжижается, для чего требуются аммиачные холодильные установки и дополнительный расход энергии. Поэтому в первой половине 60-х годов получили также развитие агрегаты синтеза аммиака и с одноступенчатой конденсацией. В основном их создавали для использования азотоводородной смеси без примесей метана и аргона при давлении синтеза выше 30 МПа [1-3].

При образовании 1 кг аммиака выделяется 3182 кДж тепла. Использование тепла реакции является одним из путей повышения экономичности процесса, так как при этом можно получить некоторое количество энергий и уменьшить затраты на охлаждение газа. Использовать все тепло реакции нельзя, так как для поддержания автотермичной работы колонны синтеза необходимо иметь некоторую разность температур в предварительном теплообменнике. Практически за счет тепла реакции можно получить до 1 т пара на 1 т аммиака [1]. Известно множество предложений по использованию тепла реакции для получения различных видов энергии. Широкое применение в промышленности получили способы с использованием тепла реакции для производства пара и подогрева воды, идущей на получение пара высокого давления. Котел или подогреватель воды размещают в колонне синтеза или в отдельном аппарате [5].

В агрегатах аммиака мощностью 600 т/сут тепло реакции отводят в котел, установленный вне колонны синтеза, перед выносным теплообменником [6]. В агрегатах мощностью 1360 т/сут тепло реакции синтеза аммиака используют на подогрев воды, подаваемой в котел для получения пара давлением 10 МПа. Подогреватели воды устанавливают вне колонны синтеза перед выносным теплообменником [1-5].

Для охлаждения газа и конденсации аммиака в мощных агрегатах используют воздух и испаряющийся аммиак. В большинстве агрегатов для разогрева колонны синтеза при пуске агрегата предусмотрен газовый подогреватель. Для обеспечения аммиачным холодом и получения продукции в жидком виде применяют аммиачные компрессорные и абсорбционные холодильные установки [1].

Ниже описаны наиболее распространенные схемы агрегатов синтеза аммиака мощностью 1360 и 600 т/сут. В этих агрегатах используют азотоводородную смесь, содержащую метан, аргон, и примерно 20 млн. долей оксида в диоксида углерода.

Агрегаты синтеза аммиака мощностью 1360 т/сут.

Агрегат на отечественном оборудовании (31,5 МПа) [1]

В этом агрегате (рис. 1.1) азотоводородную смесь, которая содержит 0,3% (об.) Аг, до 1% (об.) СН₄, до 20 млн. долей СО и СО₂, сжимают в четырехступенчатом центробежном компрессоре до давления 31,5 МПа и после охлаждения в воздушном холодильнике до 40 °С направляют в конденсационную колонну 9 агрегата синтеза аммиака. Барботируя через слой жидкого аммиака, она промывается от следов влаги и диоксида углерода и смешивается с циркуляционным газом в сепарационной части колонны. Смесь газов проходит через корзину с кольцами Рашига для отделения капель аммиака, поднимается по трубкам теплообменника, где, охлаждая газ в межтрубном-пространстве, нагревается до 35—45 °С и выходит из конденсационной колон­ны в выносной теплообменник 4. В межтрубном пространстве теплообменника газ нагревается до 140—190 °С (встречным газом, идущим по трубкам) и направляется в колонну синтеза 2.

Перед колонной синтеза газовая смесь, содержащая 3,3% (об.) NН₃, разделяется на несколько потоков. Основной поток газа идет в низ колонны синтеза, поднимается по кольцевому зазору между корпусом колонны и катализаторной коробкой и поступает в теплообменник, размещенный над катализаторной коробкой в корпусе меньшего диаметра. В межтрубном про­странстве теплообменника газ нагревается до 400—440 °С за счет теплообмена с газом, выходящим из катализаторной коробки, и поступает в катали-заторную зону, где происходит образование аммиака из азотоводородной смеси. Четыре линии служат для введения в колонну синтеза газа перед каждой полкой для регулирования температуры реакции. Шестую линию, соединенную с огневым подогревателем, используют в период пуска для разогрева системы..

Пройдя последовательно четыре слоя катализатора, газовая смесь, содержащая 14—16% (об.) аммиака при температуре 480—530 °С по центральной трубе поднимается вверх, проходит по трубкам теплообменника, где охлаждается до 335 °С и выходит из колонны синтеза. Далее газовая смесь проходит по трубкам подогревателя воды 3, охлаждается до 215 °С, нагрева питательную деаэрированную воду от 102 до 286 °С,

проходит по трубкам выносного теплообменника 4, охлаждаясь до 60—75 °С, и поступает в аппараты воздушного охлаждения 5.

Аммиак, сконденсировавшийся при охлаждении газовой смеси до 30— 40 °С, отделяется в сепараторе 6, проходит магнитный фильтр 8, где очищается от катализаторной пыли, дросселируется до 2 МПа и выдается в сборник 13.

Газовую смесь, содержащую 10—12% (об.) аммиака, направляют из сепаратора в циркуляционное колесо компрессора 7, где дожимают да 31,5 МПа, компенсируя потери давления в системе, и подают во вторичную конденсационную систему, состоящую из конденсационной колонны и испарителя жидкого аммиака 10. В конденсационную колонну 9 газ вводят сверху; он проходит межтрубное пространство теплообменника, охлаждаясь га­зом, идущим по трубкам, до 20—25 °С, и поступает в испаритель 10, где охлаждается до минус 5—0 °С аммиаком, кипящим в межтрубном пространстве испарителя при температуре минус 12 °С. Смесь охлажденного циркуляционного газа и сконденсировавшегося аммиака подают в сепарационную часть конденсационной колонны 9, где происходит отделение жидкого аммиака от газа. Циркуляционный газ смешивают с азотоводородной смесью, и цикл повторяется. Жидкий аммиак из конденсационной колонны 9 при температуре минус 5 — минус 2 °С дросселируется до 2 МПа и выдается в сборник 13.

Метан и аргон, содержащиеся в исходной газовой смеси, накапливаются в цикле синтеза и снижают эффективное давление азотоводородной смеси. Для поддержания на определенном уровне концентрации инертов (СН₄ и Аr) часть циркуляционного газа постоянно выводят из системы продувкой, которую проводят после первичной конденсации аммиака на выходе из сепаратора 6. Продувочные газы под давлением 29,5 МПа направляют в конденсационную колонну 11, где они проходят по межтрубному пространству теплообменника и поступают в трубки испарителя 12, в межтрубном пространстве которого кипит аммиак при минус 34 °С. Продувочные газы, охлажденные до минус 28 °С, возвращают в сенарационную часть конденсационной колонны для отделения жидкого аммиака. Они проходят по трубкам теплообменника, нагреваясь до 35—40 °С газом, идущим по межтрубному пространству. Затем продувочные газы направляют на использование. Содержание аммиака в продувочном газе после охлаждения снижается до 2% (об.). Жидкий аммиак из конденсационной колонны 12 дросселируется до 2 МПа и направляется в сборник 13.

В результате снижения давления в сборнике происходит выделение газов, растворенных в жидком аммиаке при давлении 31,5 и 29,5 МПа. Эти газы (Н₂, N₂, СН₄, Аr, СН₄) охлаждают в испарителе 18 до температуры минус 28 °С аммиаком, кипящим при минус 34 °С. Сконденсировавшийся аммиак отделяют в сепараторе 15, а газовую фазу, содержащую до 7% (об.) NН₃, смешивают с продувочными газами, из которых выделен аммиак, и направляют на установку выделения аргона и водорода или на сжигание в горелки трубчатой печи. Жидкий аммиак из сепаратора 15 направляют в сборник жидкого аммиака 13, из которого он поступает в переохладители 14 и 17 и расширители 16, 19 для охлаждения и выделения растворенных в нем газов. Из расширителя 19 жидкий аммиак, охлажденный до минус 33 °С, насосом 20 подают на склад в изотермическое хранилище.

В переохладителях охлаждение продукционного аммиака ведут жидким аммиаком, подаваемым насосом из изотермического хранилища. В расширителях 16 и 19 охлаждение происходит за счет испарения аммиака при снижении давления с 2,1 МПа до 0,28 МПа и затем до 0,1 МПа. Подогретый в переохладителях аммиак возвращают на склад в хранилище теплого аммиака. Газообразный аммиак из испарителей 10, 12, 18 и расширительных сосудов 16, 19 направляют на сжижение в холодильные установки. Питатель­ную воду (170 т/ч) под давлением до 11 МПа передают в систему получения пара высокого давления.

Схемы некоторых агрегатов на отечественном оборудовании несколько отличаются от представленной на рис. 1.1. В них охлаждение циркуляционного газа ведут в двух параллельно установленных испарителях. На заводах, где часть продукционного аммиака используют в газообразном виде, из одно­го испарителя газообразный аммиак идет к потребителю, из другого — в абсорбционную водоаммиачную холодильную установку. При получении всей продукции в жидком виде один испаритель можно соединять с аммиачной компрессионной холодильной установкой, другой с абсорбционной холодильной установкой. Жидкий аммиак из конденсационных колонн и сепараторов передают в сборники, работающие под давлением 4 МПа. Переохладители и расширители на этих заводах не устанавливают. Жидкий аммиак передают на склад непосредственно из сборников или захолаживают в компрессионной холодильной установке.

Синтез аммиака может осуществляться в колонне, конструкция которой отличается от изображенной на рис. 1.1. Для отвода тепла реакции в катализаторе размещают двойные теплообменные трубки, под слоем катализатора устанавливают предварительный теплообменник. Для разогрева системы в период пуска и восстановления катализатора используют электрический подогреватель, размещенный в центральной трубе катализаторной коробки колонны синтеза аммиака [7].

На рис. 1.1 показаны основные узлы автоматического регулирования в агрегате синтеза аммиака. Оптимальный температурный режим в колонне синтеза аммиака 2 автоматически поддерживают регулированием заслонками подачи холодного газа на каждую полку с катализатором. Автоматическая выдача жидкого аммиака из сепаратора 5 и конденсационной колонны 9 в сборник 13 осуществляется при помощи регуляторов уровня, связанных с регулирующими клапанами на линии выхода жидкого аммиака из этих аппаратов. Уровень жидкого аммиака в испарителях 10, 12, 18 автоматически поддерживают регуляторами уровня, связанными с регулирующими клапанами на линии подачи жидкого аммиака в эти аппараты. На выходе продувочных газов из конденсационной колонны 11 установлен регулятор, поддерживающий давление перед колонной синтеза 2 и соответственно регулирующий содержание инертных газов в цикле синтеза. Постоянное давление в сборнике жидкого аммиака 13 автоматически поддерживают регулятором, регулирующим отвод газов растворенных в аммиаке. Автоматическая выдача жидкого аммиака из сборника 13 в расширительный сосуд 16 осуществляется при помощи регуля­тора уровня Р₈, связанного с регулирующим клапаном на линии выхода из переохладителя 14. При максимальном значении уровня в сборнике 13 открывается отсечной клапан на выдаче жидкого аммиака в аварийное хранилище. Уровень жидкого аммиака в расширительном сосуде 19 поддерживают регулятором уровня, связанным с регулирующим клапаном на линии выдачи аммиака от насоса 20.

Агрегат на импортном оборудовании, тип 1 (33,5 МПа) [1]

В этом агрегате (рис. 1,2), как и в описанном выше, для разогрева системы в пусковой период используют огневой подогреватель 1, синтез аммиака ведут в четырехполочной колонне 2, температурный режим регулируют введением в основной поток перед каждой полкой циркуляционного газа при 140 °С. Для обеспечения автотермичной работы колонны синтеза устанавливают два теплообменника: в верхней части колонны над катализаторной коробкой и выносной 3.

Оборудование для использования тепла реакции, охлаждения газовых; смесей, конденсации NН₃ и холодильной установки отличается от используемого в отечественной схеме (рис. 1.1). Газ, выходящий из колонны синтеза 2 при 328 °С с содержанием аммиака 16% (об.), отдает тепло в подогревателе питательной воды 4, состоящем из двух расположенных один над. другим кожухотрубчатых теплообменников. Затем газ охлаждается в теплообменнике 3, аппарате воздушного охлаждения 5, холодообменнике 6 и при 21 °С поступает в сепаратор 7, где отделяется жидкий аммиак, а газовая фаза, содержащая 6% (об.) аммиака, идет в циркуляционное колесо турбокомпрессора. Аппараты 3 —7 — горизонтальные.

Сжатый циркуляционный газ соединяют с исходной азотоводородной смесью и вводят в цикл синтеза перед испарителем 8, где он охлаждается до минус 4 °С. Жидкий аммиак отделяют в центробежном сепараторе 9. Газ,содержащий около 3% (об.) NН₃, направляют в колонну синтеза через холодообменник 6 и теплообменник 3. Для обеспечения холодом используют аммиачную компрессионную установку, состоящую из компрессора 10, аппаратов воздушного охлаждения 11, 12, ресивера 13, трехсекционного сосуда 14. В первой секции сосуда 14 давление 0,7 МПа и соответственно температура 13 "С, во второй — 0,27 МПа и минус 12 °С, в третьей — 0,1 МПа и примерно минус 34 °С. Газообразный аммиак из секций отводят соответственно давлению в I, II и III ступени компрессора 10. Испаритель аммиака 8 соединен по линии жидкого и газообразного аммиака со второй секцией сосуда 14. Продувочные газы охлаждают в испарителе 15 до минус 23 °С, отделяют от жидкого аммиака в сепараторе 16 и направляют на сжигание или в установки для выделения водорода и аргона.

Жидкий аммиак из сепараторов 7, 9 я 16 направляют в сборник 18. Газы, выделившиеся из аммиака при снижении давления до 1,7 МПа, отводят из сборника 18 через испаритель 19 и вместе с продувочными газами направляют к потребителю, а сконденсировавшийся при охлаждении до минус 23 °С аммиак отводят в первую секцию сосуда 14. В эту же секцию направляют аммиак из ресивера 13 и сборника 18. Испарители аммиака 15 и 19 соединены по линии жидкого и газообразного аммиака с третьей секцией сосуда 14. Продукционный аммиак из этой секции 'насосом 20 передают в изотермическое хранилище.

Агрегат на импортном оборудовании, тип 2 [1]

Схема (рис. 1.3) и аппаратурное оформление этого агрегата, работающего под давлением 33,6 МПа, отличаются от схем, представленных на рис. 1.1 и 1.2. Для синтеза аммиака установлена колонна 2, заполненная катализатором, размещенным на трех полках. Для рекуперации тепла и нагрева газа до температуры начала реакции установлены два выносных теплообменника 3 и 6. Для предохранения корпуса колонны синтеза от перегрева по кольцевой щели между корпусом высокого давления и корпусом катализаторной коробки пропускают газовый поток, вводимый в колонну синтеза после теплообменника 6 при 140°С. Этот поток газа выводят из колонны 2 при 176 °С в теплообменник 3, где он нагревается до 400—465 °С, и через смеситель 4 идет на I полку

колонны синтеза. Температура этого газа поддерживается автоматически, для чего предусмотрена линия от холодообменника 8 к смесителю 4, минуя оба теплообменника (3, 6).

Газ входит на I полку при 400—425 °С с содержанием NН₃ около 3 % (об.), проходит три полки с катализатором и выходит из колонны при 500 °С с содержанием NН₃ около 16 % (об.). Для регулирования температуры газа на входе во II и III полки в основной поток вводят газ при 140 °С из линии от теплообменника 6. После колонны синтеза газ поступает в вертикально установленный теплообменник 3, охлаждается до 340 °С и идет в подогреватель питательной воды 5, состоящий из двух соединенных встык вертикальных аппаратов с U-образными трубками, где охлаждается до 170—160 °С. Затем газ идет в теплообменник 6, состоящий из двух вертикально установленных кожухотрубчатых аппаратов, охлаждается до 57 °С, проходит аппарат воздушного охлаждения 7 и при 40 °С поступает в холодообменник 8, из которого при 21 °С поступает в центробежный сепаратор 9, где отделяется сконденсировавшийся аммиак, а газовая фаза, содержащая 6,4 % (об.) NН₃, направляется в циркуляционное колесо центробежного компрессора.

Циркуляционный газ, сжатый до 33,6 МПа, возвращают в цикл синтеза через испаритель 10. Аммиачное охлаждение циркуляционного газа проводят в две ступени. В испарителе 10 аммиак кипит при 13,5 °С, в испарителе 12 при минус 12 °С. Свежую азотоводородную смесь соединяют с циркуляционным газом в смесителе 11, установленном по ходу газа между испарителями 10 и 12. Сконденсировавшийся аммиак отделяют в центробежном сепараторе 13. Газовую фазу подают в межтрубное пространство холодообменника 8, где нагревают до 35 °С, затем подогревают в теплообменниках 6 и 3 и подают в колонну синтеза 2.

Продувочный газ охлаждают в испарителе 14 до минус 28 °С, пропускают через сепаратор 20 для отделения жидкого аммиака, нагревают до 5°С паром в аппарате 23 и направляют на сжигание. Жидкий аммиак из сепараторов 9, 13, 20 направляют в сборник 21. Газы, выделившиеся из аммиака при снижении давления до 2,2 МПа, отводят из сборника через испаритель 22 и вместе с продувочными газами направляют на сжигание, а сконденсировавшийся при охлаждении до минус 28 °С аммиак сливается обратно в сборник 21.

Для обеспечения испарителей холодом и выдачи аммиака при минус 32,8 °С предусмотрена аммиачная холодильная установка на три температуры: 13,5, минус 12 и минус 32,8 °С.

Для сжатия газообразного аммиака установлен центробежный компрессор 16. Все испарители (10, 12, 14, 22) связаны по жидкому и газообразному аммиаку с соответствующими секциями сосуда 15. Из сборника 21 жидкий аммиак можно подавать в сборник 24, где поддерживают давление 0,59 МПа, или в I секцию сосуда 15, где давление 0,8 МПа. Продукционный жидкий аммиак насосом 25 выдают с агрегата либо из третьей секции сосуда 15 при минус 32,8 °С, либо из сборника 24 при 3 °С.

К колоннам синтеза аммиака предъявляют следующие общие требования [7, 8]:

1) все соединения колонны должны обеспечивать полную герметичность;

2) коэффициент использования объема колонны (степень заполнения катализатором) следует принимать наибольшим;

3) тепловой режим колонны должен наилучшим образом приближаться к оптимальному;

4) управление режимом колонны должно быть наиболее гибким;

5) внутренние стенки корпуса необходимо надежно защищать от действия высокой температуры;

6) насадка должна быть механически прочной, отдельные части насадки должны быть надежно соединены во избежании пропуска газов мимо катализатора;

7) нужно, чтобы конструкция затворов крышки и насадки обеспечивала быструю сборку и разборку крышки.

Для защиты стенок корпуса от действия высоких температур холодный газ, поступающий в колонну, подают в кольцевой зазор между насадкой и внутренней стенкой корпуса [7, 8].

Колонна с двойными теплообменными трубками состоит из катализаторной коробки вверху и теплообменника в нижней части [1, 7]. Исходная азотоводородная смесь подается в верхний штуцер и проходит сверху вниз по узкой кольцевой щели между стенкой корпуса и внутренней насадкой колонны. Холодный газ предохраняет корпус колонны от перегрева. В нижней части аппарата газ проходит в межтрубное пространство теплообменника 3, где нагревается за счет отходящих газов и по центральной трубе поднимается в верхнюю часть катализаторной коробки. В центральной трубе расположен электроподогреватель 10, включающийся в период пуска и в случае переохлаждения колонны. В верхней крышке катализаторной коробки размещены двойные теплообменные трубки 8. Газ опускается по внутренним трубкам и поднимается по наружным. За время движения по наружным трубкам он нагревается за счет теплообмена с катализаторной
Рис. 1.4. Колонна синтеза аммиака. 1 - компенсатор, 2 - кожух, 3 - теплообменник, 4 - поперечные перегородки, 5 - крышка, 6 - байпас, 7- трубные решетки, 8 - теплообменные трубки, 9 - центральная труба катализаторной коробки, 10 - электроподогреватель.

зоной. После теплообменных трубок газ проходит сверху вниз слой катализатора, а затем трубки нижнего теплообменника. Из колонны он выходит с температурой 200-220°С. Через нижний штуцер по трубе в колонну вводится холодный газ в обход теплообменника ("холодный байпас") 6, который включается в случае недопустимого повышения температуры.

Насадка колонны состоит из двух основных частей: теплообменника и катализаторной коробки. Теплообменник имеет две трубные решетки 7, в которых развальцованы 3145 трубок размером 22´2 мм. Общая поверхность теплообмена 228 м². К верхней трубной решетке приварен кожух 2. Между ним и нижней решеткой имеется щель, через которую газ входит в теплообменник. В межтрубном пространстве имеются поперечные перегородки 4, направляющие поток газа перпендикулярно трубкам. Нижняя трубная доска закрыта крышкой 5, имеющей центральный штуцер, соединенный с нижним выходным штуцером аппарата. Соединение между теплообменником и корпусом аппарата - шарнирное. Через центральный штуцер в теплообменник вводится байпасная труба 8, по которой подается холодный газ в случае перегрева колонны. Газ из межтрубного пространства теплообменника через штуцер поступает в центральную трубу 9 катализаторной коробки, в которой расположен спиральный подогреватель. Соединение между теплообменником и катализаторной коробкой - шарнирное. Между коробкой и теплообменником устанавливают гибкий компенсатор

Катализаторная коробка состоит из обечайки и центральной трубы, связанных по концам верхней и нижней трубными досками. Верхняя трубная доска накрыта крышкой. Внизу имеется решетка, на которую насыпают катализатор. В слое катализатора находятся 64 двойные теплообменные трубки. Трубка состоит из наружной трубы диаметром 45 мм и внутренней диаметром 22 мм. Для того чтобы уменьшить теплообмен в верхнем слое катализатора, во внутреннюю трубу вставляют патрубок, погружаемый на 700 мм в слой катализатора. Внутренняя труба и вставленный в нее патрубок развальцованы в верхней трубной доске. Наружную трубу крепят нижним заглушенным концом к решетке. Через крышку аппарата в катализаторную коробку вводят две термопары.

Насадки колонн синтеза аммиака должны быть удобны в монтаже и обладать достаточной механической прочностью. Механические повреждения (разрывы трубок, нарушения герметичности соединений и др.) возникают в основном из-за температурных напряжений, поэтому наименее прочными оказываются насадки жесткой конструкции. При повреждении насадки нарушается нормальный ход газа и производительность колонны резко падает.

Катализатор – один из важнейших элементов контактных аппаратов, которому уделяется большое внимание. Наряду с требованиями к химической активности к нему предъявляют требования механического порядка: механическая прочность и стойкость к истиранию, размеры зерен катализатора должны быть одинаковы, не должно быть мелочи. При засыпке катализатора в полочные аппараты тщательно следят, чтобы слой был ровный, при загрузке катализатора в трубчатых аппаратах проверяют, чтобы гидравлическое сопротивление слоя в каждой трубке было одинаковым [9-11].