К колоннам синтеза аммиака, не обладающим вследствие пло­хого теплообмена, автотермичным режимом и требующим по­стоянного подвода тепла, отно­сится колонна, изображенная на рис. 16.

Рис.16. Колонна синтеза аммиака с постоянным подводом тепла (р—800 ат).

1—корпус колонны; 2 — изоляционная труба; 3 — теплообменная труба; 4 — тру­ба для катализатора; 5 — труба для спи­рали электронагрева; 6— нагревательная спираль; 7—нижняя крышка; 8—соеди­нительные муфты; 9—пробка люка для выгрузки катализатора; 10— пирометры; 11 — верхняя крышка; 12—пробки отвер­стий для загрузки катализатора; 13 — электровводы; 14 - изоляция асбестовым шну­ром; 15—изоляция асбестовыми лентами; 16 — уплотнительное кольцо; 17 — нажим­ные болты; 18— стакан; 19 — медный об­тюратор.

Корпус колонны изготовлен из легированной стали. Внутри кор­пуса находятся четыре стальные трубы, обусловливающие напра­вление газового потока и заклю­чающие катализатор и электро­подогреватель. Изоляционная тру­ба 2 защищает стенки колон­ны от перегрева и с этой целью на нее намотан асбестовый шнур (диаметр 18,5 мм). В изоляцион­ную трубу вставлена теплообменная труба 3, которая в нижней части имеет конус, окан­чивающийся цилиндрическим хво­стовиком, уплотненным в нижней крышке аппарата асбестовым сальником. Для увеличения

поверхности теплообмена при сохранении большой скорости газа теплообменная труба имеет внутреннюю и наружную 30-ходовую нарезку, по виткам которой и движется газ. Глубина нарезки 7,5 мм, при шаге 300 мм и общей длине нарезанной части трубы — 4,8 м. Внешняя нарезка левая, внутренняя — правая; различное направление нарезки сделано для увеличения жесткости и механической прочности трубы. Внутрь теплооб­менной трубы вставлена труба для катализатора, также оканчи­вающаяся хвостовиком, уплотненным сальником. Внутрь катализаторной трубы вставлена рубашка зазором в 8 мм для умень­шения теплопотерь из катализаторной зоны. Рубашка имеет волнистую форму, что, по мысли конструктора, должно способ­ствовать правильному распределению катализаторной массы при загрузке колонны и равномерному распределению по ней газа при рабочем режиме. Спираль электронагрева помещается во внутреннюю трубу 5 с отверстиями в нижнем конце ее, служа­щими для прохода газа. Спираль из железной проволоки диаметром 9 мм и длиной 44,5 м намотана на изолирован­ную асбестом и слюдой стальную трубу, диаметром 42 мм. Концы спирали присоединены к коническим электровводам 13, изолированным от верхней крышки слюдой и асбестовым шну­ром. Верхняя крышка колонны удерживается муфтой 8, имею­щей по типу пушечных затворов секционную нарезку, что уско­ряет разборку и сборку колонны. На верхней крышке оставлено шесть секторов нарезки, остальная ее часть сфрезерована. Муфта имеет аналогичную нарезку. Сборка затвора производится в сле­дующем порядке: сначала навертывают на колонну муфту, а за­тем сверху вставляют в нее крышку, при чем нарезанные сек­тора крышки свободно проходят в секторах муфты с удаленной нарезкой. После этого при повороте крышки на 30° все витки нарезки крышки одновременно входят в витки муфты и закре­пляют крышку в рабочем положении.

Герметичности достигают уплотнительным кольцом 16, при­жимающим медный обтюратор 19 с помощью нажимных бол­тов 17.

Выгрузка катализатора из колонны производится через ниж­нюю крышку без разборки колонны. Для этого вывинчивают пробку 9 и вынимают стакан 18. Катализатор высыпается из колонны за счет собственного веса. Загружают катализатор через отверстия в верхней крышке колонны, закрывающиеся пробками 12. Выгрузка и загрузка катализатора длится 2—3 часа.

Работает аппарат следующим образом. Газ входит в ниж­нюю крышку по штуцеру справа и поступает в наружные спи­ральные каналы теплообменной трубы 3, подогреваясь в них до температуры порядка 280°. Эта температура недостаточна для реакции, поэтому газ подогревается до температуры 450° электроподогревателем 6, сообщающим газу около 70 000 ккал/час. Из трубы 5 газ по отверстиям в ней входит в нижнюю часть ката­лизатора.

Прореагировавший газ опускается по спиральным каналам внутренней части теплообменной трубы, охлаждаясь при этом с 550—500° до 230—190°. С этой температурой газ выходит из аппарата по левому штуцеру нижней крышки. Колонны син­теза этой конструкции рассчитаны на производительность 8, 16, 20 и 30 г аммиака в сутки. Все они имеют одинаковое устройство и отличаются только размерами. Колонна синтеза аммиака производительностью 20 т в сутки имеет внутренний диаметр 500 мм, наружный — 850 мм, общая высота ее — вместе с крышками — 10 м, вес около 40 т.

Основным недостатком рассмотренных колонн является пло­хой теплообмен. Газ выходит из аппарата при высокой темпе­ратуре, а для подогрева газа, поступающего на реакцию, тре­буется значительный расход электроэнергии, что отражается на стоимости аммиака.

Расход зависит от размеров аппарата и его производитель­ности.

Колонны производительностью 8, 16 и 20 г в сутки расхо­дуют 270, 200 и 180 квт-ч на одну тонну аммиака.

К колоннам синтеза аммиака, не обладающим вследствие пло­хого теплообмена, автотермичным режимом и требующим по­стоянного подвода тепла, отно­сится колонна, изображенная на рис. 16.

Рис.16. Колонна синтеза аммиака с постоянным подводом тепла (р—800 ат).

1—корпус колонны; 2 — изоляционная труба; 3 — теплообменная труба; 4 — тру­ба для катализатора; 5 — труба для спи­рали электронагрева; 6— нагревательная спираль; 7—нижняя крышка; 8—соеди­нительные муфты; 9—пробка люка для выгрузки катализатора; 10— пирометры; 11 — верхняя крышка; 12—пробки отвер­стий для загрузки катализатора; 13 — электровводы; 14 - изоляция асбестовым шну­ром; 15—изоляция асбестовыми лентами; 16 — уплотнительное кольцо; 17 — нажим­ные болты; 18— стакан; 19 — медный об­тюратор.

Корпус колонны изготовлен из легированной стали. Внутри кор­пуса находятся четыре стальные трубы, обусловливающие напра­вление газового потока и заклю­чающие катализатор и электро­подогреватель. Изоляционная тру­ба 2 защищает стенки колон­ны от перегрева и с этой целью на нее намотан асбестовый шнур (диаметр 18,5 мм). В изоляцион­ную трубу вставлена теплообменная труба 3, которая в нижней части имеет конус, окан­чивающийся цилиндрическим хво­стовиком, уплотненным в нижней крышке аппарата асбестовым сальником. Для увеличения

поверхности теплообмена при сохранении большой скорости газа теплообменная труба имеет внутреннюю и наружную 30-ходовую нарезку, по виткам которой и движется газ. Глубина нарезки 7,5 мм, при шаге 300 мм и общей длине нарезанной части трубы — 4,8 м. Внешняя нарезка левая, внутренняя — правая; различное направление нарезки сделано для увеличения жесткости и механической прочности трубы. Внутрь теплооб­менной трубы вставлена труба для катализатора, также оканчи­вающаяся хвостовиком, уплотненным сальником. Внутрь катализаторной трубы вставлена рубашка зазором в 8 мм для умень­шения теплопотерь из катализаторной зоны. Рубашка имеет волнистую форму, что, по мысли конструктора, должно способ­ствовать правильному распределению катализаторной массы при загрузке колонны и равномерному распределению по ней газа при рабочем режиме. Спираль электронагрева помещается во внутреннюю трубу 5 с отверстиями в нижнем конце ее, служа­щими для прохода газа. Спираль из железной проволоки диаметром 9 мм и длиной 44,5 м намотана на изолирован­ную асбестом и слюдой стальную трубу, диаметром 42 мм. Концы спирали присоединены к коническим электровводам 13, изолированным от верхней крышки слюдой и асбестовым шну­ром. Верхняя крышка колонны удерживается муфтой 8, имею­щей по типу пушечных затворов секционную нарезку, что уско­ряет разборку и сборку колонны. На верхней крышке оставлено шесть секторов нарезки, остальная ее часть сфрезерована. Муфта имеет аналогичную нарезку. Сборка затвора производится в сле­дующем порядке: сначала навертывают на колонну муфту, а за­тем сверху вставляют в нее крышку, при чем нарезанные сек­тора крышки свободно проходят в секторах муфты с удаленной нарезкой. После этого при повороте крышки на 30° все витки нарезки крышки одновременно входят в витки муфты и закре­пляют крышку в рабочем положении.

Герметичности достигают уплотнительным кольцом 16, при­жимающим медный обтюратор 19 с помощью нажимных бол­тов 17.

Выгрузка катализатора из колонны производится через ниж­нюю крышку без разборки колонны. Для этого вывинчивают пробку 9 и вынимают стакан 18. Катализатор высыпается из колонны за счет собственного веса. Загружают катализатор через отверстия в верхней крышке колонны, закрывающиеся пробками 12. Выгрузка и загрузка катализатора длится 2—3 часа.

Работает аппарат следующим образом. Газ входит в ниж­нюю крышку по штуцеру справа и поступает в наружные спи­ральные каналы теплообменной трубы 3, подогреваясь в них до температуры порядка 280°. Эта температура недостаточна для реакции, поэтому газ подогревается до температуры 450° электроподогревателем 6, сообщающим газу около 70 000 ккал/час. Из трубы 5 газ по отверстиям в ней входит в нижнюю часть ката­лизатора.

Прореагировавший газ опускается по спиральным каналам внутренней части теплообменной трубы, охлаждаясь при этом с 550—500° до 230—190°. С этой температурой газ выходит из аппарата по левому штуцеру нижней крышки. Колонны син­теза этой конструкции рассчитаны на производительность 8, 16, 20 и 30 г аммиака в сутки. Все они имеют одинаковое устройство и отличаются только размерами. Колонна синтеза аммиака производительностью 20 т в сутки имеет внутренний диаметр 500 мм, наружный — 850 мм, общая высота ее — вместе с крышками — 10 м, вес около 40 т.

Основным недостатком рассмотренных колонн является пло­хой теплообмен. Газ выходит из аппарата при высокой темпе­ратуре, а для подогрева газа, поступающего на реакцию, тре­буется значительный расход электроэнергии, что отражается на стоимости аммиака.

Расход зависит от размеров аппарата и его производитель­ности.

Колонны производительностью 8, 16 и 20 г в сутки расхо­дуют 270, 200 и 180 квт-ч на одну тонну аммиака.