Технологическая схема получения и очистки АВС.

Природный газ сжимают в компрессоре (на схеме не показан) до рабочего давления, подогревают до 400⁰С в теплообменнике (то) и направляют на сероочистку в аппараты 1 (реактор гидрирования) и 2 – адсорбер. Очищенный газ подогревается, смешивается с паром и поступает в трубчатую печь 3, где в трубках находится никелевый катализатор, а в межтрубном пространстве сгорает газ. Образующиеся дымовые газы нагревают катализаторные трубки (радиационная зона печи), затем их тепло используется в конвекционной зоне, где находятся подогреватели пара, воды, метана, паро-газовой и паро-воздушной смесей(на схеме не показаны). Смесь пара и метана на входе в трубки имеет температуру 550⁰, а на выходе из них 800⁰С. При этой температуре смесь поступает в адиабатический шахтный реактор 4, туда же подается паро-воздушная смесь. На выходе из шахтного реактора смесь нагрета до 1000⁰С. После охлаждения в котле-утилизаторе до 400⁰С смесь поступает в конвертор СО 1-й ступени 5, затем, после охлаждения до 200⁰С – на 2-ю ступень конверсии в реактор 6. После охлаждения в котле-утилизаторе газовая смесь поступает на очистку от СО₂ в абсорбер 7 и от СО – в метанатор 9, откуда направляется в агрегат синтеза аммиака. Абсорбент, насыщенный СО₂, из абсорбера 7 направляется в десорбер 8, где регенерируется раствор МЭА, а удаленный при десорбции СО₂ выводится для утилизации. Теплота стадий конверсии метана и СО, а также реакции метанирования используется в котлах-утилизаторах для получения пара высокого давления, который поступает в паровые турбины и приводит в действие компрессоры и насосы схемы.

Технологическая схема агрегата синтеза NH₃

АВС поступает в колонну синтеза 1, где протекает экзотермическая реакция: N₂+3H₂↔ 2NH₃+Q

Газ, выходящий из колонны, охлаждается водой, питающей котлы – утилизаторы, в теплообменнике 2, затем – в теплообменнике 3 циркуляционным газом, идущим на синтез, и, наконец, – в воздушном холодильнике 4. В охлажденном газе частично конденсируется аммиак, который отделяют в сепараторе 5, откуда он поступает в сборник готового продукта 6. Однако при охлаждении воздухом полной конденсации не происходит, поэтому газ из сепаратора направляют в конденсационную колонну 8. Здесь газ охлаждают до – (3¸)5⁰С. Охлаждение происходит за счет испарения жидкого аммиака в межтрубном пространстве испарителя 9, по трубкам которого проходит циркуляционный газ. Сконденсированный аммиак отделяется от циркуляционного газа во внутреннем сепараторе колонны 8, его направляют в сборник 6. Холодный циркуляционный газ, выходящий из колонны, подогревается в теплообменнике 3 и направляется в колонну синтеза 1. Циркуляцию обеспечивает компрессор 7. Перед сжатием циркуляционный газ смешивают со свежей АВС.

Рис. 6. Агрегат синтеза аммиака под средним давлением. Стадии процесса: А – синтез аммиака, Б – выделение аммиака, В – компрессия (сжатие) и рециркуляция.

[1] Азотводородная смесь (АВС) – смесь азота и водорода стехиометрического состава: N₂+3Н_2.

[2] Каталитические яды отравляют катализатор, снижая его активность. Активность катализатора – его способность ускорять данную реакцию.