Синтез аммиака контактным методом

Метанирование.
Тонкую очистку азотоводородной смеси от СО и СО₂ на современных установках синтеза ведут каталитическим гидрированием этих соединений до метана в агрегате метанирования. Процесс основан на следующих реакциях:
СО + ЗН₂ = СН₄+Н₂О; Н = —206,4кДж
СО₂+4Н₂ = СН₄ + 2Н₂О; Н= —165,4 кДж
0,5О₂ + Н₂= Н₂О; Н= -241,6 кДж
Гидрирование осуществляют на катализаторе при 250—350 °С. В этих условиях реакции практически необратимы и идут до конца с выделением большого количества теплоты. В качестве катализатора метанирования применяют предварительно восстановленный никель-алюминиевый катализатор. Катализатор выпускают в виде таблеток размером от 4—5 до 8-10 мм Схема процесса метанирования: газ под давлением 2,7—2,8 МПа подается в теплообменниках до 300 °С парогазовой смесью и подается сверху в реактор метанирования . Это вертикальный цилиндрический сосуд диаметром 3,8 м и высотой 7,6 м, в котором размещают до 40 м³ катализатора. Очищенная азотоводородная смесь нагревается за счет теплоты реакции гидрирования до 350 С. свою теплоту, проходя последовательно подогреватель воды высокого давления, подогреватель воды низкого давления и воздушный холодильник. Затем газовую смесь направляют во влагоотделитель для удаления воды, сконденсировавшейся при охлаждении. При температуре 35°С азотоводородная смесь поступает на сжатие в компрессор высокого давления и далее на синтез аммиака.
Процесс метанирования отличается простотой, легкостью управления, хорошо сочетается с энерготехнологической схемой синтеза аммиака.


Оборудование агрегата.
Колонна синтеза. Наибольшее распространение получили аксиальные четырехполочные насадки с предварительным теплообменником и трехполочные с выносным теплообменником.
Четырех полочная колонна с аксиальными насадками. Основной поток газа поступает в колонну снизу, проходи по кольцевой щели между корпусом колонны и кожухом катализатор ной коробки и поступает в межтрубное пространство теплообменника . Здесь синтез-газ нагревается конвертированным газом до 420—440°С и проходит последовательно четыре слоя катализатора, между которыми подается холодный байпасный газ. После четвертого слоя катализатора газовая смесь при 500—515 °С поднимается по центральной трубе, проходит по трубкам теплообменника , охлаждаясь при этом до 320—350 °С, и выходит из колонны.
Ниже приведена технологическая характеристика колонны:
Давление, МПа 31,5
Рабочая температура, °С 300—520
Диаметр (внутренний), мм 2400
Высота, м 32
Толщина стенок, мм 250
Объем катализатора по полкам I—IV, м³ . .7;8.4; 12,8; 14,7