На рис. 11 показана новая конструкция колонны синтеза аммиака, принятая на германских заводах взамен указанной выше. Корпус колонны не защищен циркулирующим азотом, а катализатор в ней помещен внутри труб, омываемых газом, что обеспечивает отвод тепла реакции.

Рис.11. Колонна с катализатором в трубах для синтеза аммиака под давлением 200 am. 

1 — корпус колонны; 2—нижняя крышка; 3 — тепло­обменник; 4 — средняя коробка; 5 — трубы с катали­затором; 6 — электроподогреватель; 7 — верхняя ко­робка; 8 —верхняя крышка.

Газовая смесь поступает в колонну через отверстие в верхней крышке, омывает внутрен­нюю насадку, нагреваясь при этом до 40—50°, и поступает в межтрубное пространство теплообменника 3, где нагревается до 300°. Затем газ поднимается с наружной стороны заполнен­ных катализатором труб 5, опускается вниз по кольцевому за­зору между двумя концентрическими трубами и поднимается вдоль центральной электроподогревателыюй трубы 6 в верхнюю коробку 7. Из коробки газ идет в трубы 5, проходит катализатор и через среднюю коробку 4 входит в трубки теплообменника 3, где отдает часть тепла газу, идущему на реакцию. Из тепло­обменника газ отводится через отверстие в нижней крышке колонны. Температурный режим колонны зависит от объемной скорости газовой смеси и процентного содержания аммиака на входе в колонну. В эксплуатационных условиях температура колеблется в следующих пределах: на входе в катализатор 500—550°, горячая точка 540—580°, на выходе из катализатора 420—430°, на выходе из теплообменника около 120°; темпера­тура корпуса колонны 50—90°.

Поверхность теплообмена катализаторных труб — 143 м2 и теплообменника —77 м2.

Таким образом общая поверхность теплообмена насадки — 220 м2.

Колонны синтеза, так же как и колонны предкатализа, имеют электроподогреватель, установленный в центре катализа- торной коробки. В местах уплотнения подогревателя и вывода его в верхнюю крышку предусмотрено водяное охлаждение. Холодного байпаса колонна не имеет. Для свободы темпе­ратурного расширения насадки она закреплена только снизу, а расточка в верхней крышке предохраняет насадку от бо­ковых смещений и не препятствует при этом ее линейному пере- мещению.

Катализаторные трубы готовят в последнее время из мало­углеродистой стали (0,12% С), с последующим обезуглерожива­нием. Для этого их обрабатывают водородом в специальных пе­чах при 500—700°, с последующей нормализацией металла труб. Интересна принятая система удаления катализатора- из труб при его замене. Катализатор при этом высасывается устрой­ством, работающим по принципу обычного пылесоса. Для этого снимают верхнюю крышку у колонны и катализаторной коробки, затем катализатор высасывается через опускающуюся в колонну трубу, внутренним диаметром 30 мм, соединенную гибким шлан­гом с резервуаром, служащим для приема катализатора. В ре­зервуаре поддерживается вакуум — 60 мм рт. ст. при помощи вакуум-насоса производительностью 32 м3/мин. Выгрузка ката­лизатора из труб продолжается 20 часов, а в конструкциях, где он помещен непосредственно в катализаторной коробке, — 10 ча­сов. Насадку при смене катализатора этим способом не повре­ждают, поскольку не тре­буется вынимать ее из ко­лонны.

Отвинчивание и затяжка болтов колонны производит­ся пневматическим устрой­ством, работающим при да­влении воздуха 4—6 ат. Оно очень удобно и позволяет выполнять эту операцию с помощью 2—3 рабочих.

Перегружается катализа­тор 1 раз в год и при этом производится небольшой ре­монт насадки. Срок службы насадки — 2 года. Хотя по сравнению с вышеприведен­ной производительность ко­лонн и повысилась, все же они имеют ряд недостатков. Насадка недолговечна и соз­дает сравнительно большое гидравлическое сопротивле­ние газовому потоку. По­следнее сказывается на ра­боте циркуляционных насо­сов, кроме того, большой перепад давлений приводит к значительному снижению производительности из-за внутренних байпасов, кото­рые возникают при повре­ждении насадки. К недо­статкам следует отнести также и меньший объем ка­тализатора в трубах, по сравнению с объемом, кото­рый может быть размещен непосредственно в катализа­торной коробке, а также большие трудности при пере­грузке катализатора. Вследствие этого было проведено много опытов с различными конструкциями насадок, но они не дали положительных результатов.