ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Колонны с использованием тепла реакции из "Оборудование цехов синтеза высокого давления в азотной промышленности" Эффективность использования тепла реакции. Отбор тепла реакции из зоны высоких температур дает возможность получать технологический пар в количестве 0,6—0,75 mim NHg. Снижение температуры газа на выходе из колонны позволяет сократить расход воды на конденсацию и несколько снизить тепловую нагрузку конденсационных систем. При низкой температуре выходящего из колонны газа выходные участки коммуникаций могут быть выполнены из углеродистой стали, даже при использовании высокоактивных катализаторов, обеспечивающих высокий съем аммиака. Кроме того, в пределах возможных изменений тепло-съема котел является одновариантным регулятором температурного режима катализа (а в случае полочной колонны многовариантным). [c.94] К недостаткам агрегатов с использованием тепла реакции следует отнести усложнение схемы агрегата синтеза (а при внутреннем котле и усложнение насадки) необходимость применения труб из легированной стали для элементон котла худшее использование объема корпуса колонны вследствие снижения средней разности температур в теплообменнике — при той же тепловой нагрузке поверхность теплообменника будет больше (стр. 84), кроме того, внутренний котел занимает часть объема насадки (до 6—7%). [c.94] Указанные недостатки схем с использованием тепла реакции приводят к некоторому увеличению капитальных затрат на 1 т NHg, которые окупаются приблизительно за два года. Поэтому использование отведенного тепла становится реальным фактором снижения себестоимости аммиака. [c.94] Способы отвода тепла реакции. Отвод части реакционного тепла из горячей зоны колонны синтеза может быть осуществлен в колонне любого типа — как с трубчатой, так и с полочной насадкой. Различают два способа отвода тепла и соответственно два типа котлов-утилизаторов отвод тепла водой (колонна с внутренним котлом) и газом (колонна с выносным котлом). [c.95] В случае отвода тепла водой элементы поверхности котла располагаются внутри колонны, при этом возможны два принципиально различных решения в зависимости от конструкции насадки. [c.95] В трубчатой катализаторной коробке горячий обратный газ непосредственно после выхода из катализатора направляется в котел. При этом возможны различные варианты как конструкции котла (змеевики и трубчатки различного вида), так и места его расположения (между катализаторной коробкой и теплообменником или в центральной части теплообменника). Пройдя котел и охладившись на 100—130° С (что соответствует 48—60% всего тепла реакции), газ направляется в теплообменник и покидает колонну при температуре 95—125° С. [c.95] Циркулирующая вода из сепаратора циркуляционным насосом подается в котел. Образующаяся в нем паро-водяная смесь направляется в сепаратор для отделения пара. Питательная вода вводится после сепаратора (по ходу циркулирующей воды). [c.96] Описанная схема применена в колоннах синтеза фирмы 5ВА и в колоннах ИХ К— МИХМ (рис. 5-19), различающихся конструкциями насадок и кот-лов-утилизаторов [1]. [c.96] В системе вырабатывается только насыщенный пар давлением обычно до 25—40 ат размещение пароперегревателя внутри колонны значительно усложнило бы конструкцию котла. [c.96] В двухконтурных Конденсат схемах ПО трубкам внутреннего котла (т. е. в первом контуре) циркулирует постоянное количестве дистиллированной воды. Выйдя из колонны, нагретая вода поступает в теплообменник- паропреобразо-ватель. Здесь она охлаждается и возвращается в трубки внутреннего котла. [c.96] Схемы с естественной циркуляцией могут, в частности, работать при давлении в первом контуре, равном давлению газа в колонне. В этом случае трубки внутреннего котла могут быть тонкостенными, но усложняются внешняя коммуникация и насосное оборудование. Равенство давлений поддерживается при помощи уравнительного сосуда, нижний объем которого соединен с пространством котла, а верхний — с газовым пространством системы синтеза. [c.98] На рис. 5-21 показан вариант схемы Фаузера с естественной циркуляцией дистиллированной воды в первом контуре и уравнительным сосудом. [c.98] При отводе тепла газом весь газ или часть его выводится из горячей зоны колонны и поступает в змеевики выносного котла. Газ отводится из колонны сразу после прохождения им катализатора или же после того, как обратный газ пройдет часть теплообменника и охладится до 360—380° С. [c.98] После котла газ возвращается в теплообменник колонны (рис. 5-22), где окончательно охлаждается до 90—110° С. Теплообменник разделен на две зоны, что позволяет несколько повысить среднюю разность температур в нем и уменьшить нагрев деталей узла вывода горячего газа из колонны [5]. [c.98] В межтрубном пространстве котла образуется насыщенный пар давлением 12—15 ат. Котел представляет собой сосуд среднего давления, внутри которого расположены газовые толстостенные змеевики из легированной стали. [c.98] Сравнение схем агрегатов с отбором тепла реакции. Достоинство схем с отводом тепла газом (т. е. с выносными котлами) состоит в том, что внутреннее устройство насадки почти полностью сохраняется и, следовательно, лучше используется внутренний объем корпуса колонны. К этому можно добавить также удобство регулирования отвода тепла реакции изменением количества газа, проходящего через котел, при помощи перепускных клапанов на внешних трубопроводах. [c.98] В то же время системы с выносными котлами характеризуются рядом недостатков, из которых следует упомянуть сложность и некомпактность конструкции котла, особенно узла соединения трубок котла с коллектором неблагоприятные условия теплообмена при движении газа с невысокой скоростью внутри труб сравнительно большого диаметра наличие коммуникации горячего газа высокого давления возможность серьезных неполадок при нарушении плотности или целостности деталей котла (из-за высокого давления горячих газов внутри котла и большого замкнутого объема парового пространства) низкие параметры получаемого пара. [c.98] По мере снижения стоимости корпусов колонн в результате применения сварных и составных сосудов целесообразность внутренних котлов становится все более обоснованной, несмотря на некоторое усложнение конструкции насадки. В целом же удельные затраты легированной стали и объем работ по изготовлению агрегатов с внутренними котлами ниже, чем с выносными. [c.100] Сравнение рассмотренных схем позволяет сделать вывод о предпочтительности конструкций колонн с внутренними котлами. [c.100] Вопрос о выборе схемы получения пара во многом зависит от конкретных условий. Так, преимущество одноконтурной схемы — простота вспомогательного оборудования и меньшая поверхность котла при тех же параметрах получаемого пара, но в этом случае повышаются требования к качеству питательной воды. Двухконтурные схемы более сложны и металлоемки, а в случае принудительной циркуляции необходим еще и циркуляционный водяной насос высокого давления специальной конструкции. [c.100] Вернуться к основной статье