Интенсификация цикла синтеза аммиака

 

Одним из основных направлений интенсификации работы агрегатов синтеза аммиака является повышение эффективности работ каталитического реактора синтеза аммиака.

Существует много факторов, которые определяют эффективность гетерогенного-каталитического процесса синтеза аммиака, среди которых не последнюю роль играют выбор типа катализатора, который заполняет реактор, оптимальной формы и размера его зерен, а, также конструкции катализаторнї коробки реакционного аппарата [16].

Наибольшее распространение в производстве аммиака как в Украине, так и за рубежом получили плавленные железоокисные промотированные катализаторы, которые почти все выпускали в виде зерен неправильной формы (раздробленные) с недостаточной механической прочностью.

В процессе транспортировки, загрузка в реактор и эксплуатации они подвергаются стиранию, раздавливанию, раскалыванию при ударе и т.п.. Образованная катализаторная пыль забивает коммуникации агрегата, вызывает эрозию арматур, значительно повышает гидравлическое сопротивление и ухудшает качество продукционного аммиака.

С целью ликвидации данного явления ряд заграничных фирм выпускает катализаторы сферического вида, или близкого к нем, без острых граней поверхности, что уменьшает их истирание.

Несмотря на указанные преимущества загрузки катализаторов сферической или близкой с ним формой зерен, вопрос значительного снижения гидравлического сопротивления реакторов синтеза аммиака большой мощности остается открытым.

Более перспективным направлением в решении стоящих задач совершенствования конструкций гетерогенно-каталитических реакторов является применения для их загрузки блочных катализатора синтеза аммиака.

Блочные катализаторы можно готовить без использования носителей, непосредственно из зерен, которое значительно упрощает технологию.

В роботах [47-49] приведенные методы приготовления блочных катализатора окисления сернистых газов и синтеза аммиака.

Их готовят путем склеивания зерен промышленных катализаторов разными типами клеевых композиций на основе минеральных клеев.

Наличие между зернами катализатора в блоке стойких фиксированных связей снижает требования к стойкости отдельных гранул и разрешает использовать менее стойкие, но более активные типы разрабатываемых катализаторов.

Применение блоков разрешает предотвратить и целиком исключить усадку и стирание катализатора в процессе его эксплуатации. Поскольку блоки являются одновременно конструктивными элементами катализаторной коробки реактора, отпадает необходимость в несущих перфорированных решетках и устройствах для компенсации усадки катализатора, снижается объем газораспределительных щелей, что позволяет увеличить объем загрузки катализатора.

Блочные катализаторы синтеза аммиака представляет собой пористый полый цилиндр, которые изготовляют склеиванием зерен катализатора любой марки, формы и фракции.

В качестве клеевой композиции применяют полимерные неорганические соединительные на основе алюминатов щелочных и щелочно-земельных металлов с целевыми добавками.

Зерна катализатора смешивают с клеевой композицией в заданном соотношении, полученную катализаторную массу формируют в виде цилиндров необходимых габаритов и подвергают термообработке в печах с целью полимеризации клея.

Для придания блокам большей механической стойкости, а также удобства их монтажа в реактор, в них впекают армирующие сетки и несущий каркас [50].

Режим восстановления блоков не отличается от режима восстановления начального катализатора, из которого они приготовлены.

Клеевая композиция, которая входит в их состав, не влияет на смену коэффициента термического расширения катализатора, тем не менее, коэффициент эффективной теплопроводности повышается в сравнении с его значением для зернистого пласта.

Блоки катализатора не уступают по активности и стойкости к действию отрут и температурных перегревов начальному зернистому катализатору.

Полученные результаты позволяют рекомендовать блоки катализатора для загрузки реакторов радиального типа промышленных агрегатов синтеза аммиака.