Оформить заказ

Конструкции контактных аппаратов

1.1 Конструкции контактных аппаратов

Агрегат окисления аммиака, работающий при любом давлении, включает следующие аппараты и машины: фильтр очистки воздуха, турбокомпрессор (воздуходувка) для сжатия и подачи воздуха, смеситель, часто совмещенный с фильтром тонкой очистки, подогреватели аммиака и воздуха, контактный аппарат с пароперегревателем и котлом-утилизатором.

Схема агрегата окисления аммиака 

Рисунок 1.3 – Схема агрегата окисления аммиака:

1 – фильтр; 2 – турбокомпрессор; 3 – смеситель с фильтром тонкой очистки; 4 – подогреватель воздуха; 5 – контактный аппарат; 6 – котел утилизатор; 7 – подогреватель аммиака.

Основным и наиболее сложным аппаратом стадии конверсии NH3 в производстве азотной кислоты является контактный аппарат, конструкция которого претерпела значительные усовершенствования за последние годы.

Схема контактного аппарата для окисления аммиака под атмосферным давлением с верхней подачей аммиачно-воздушной смеси изображена на рисунке 1.4.

 Контактный аппарат, совмещенный с картонным фильтром

Рисунок 1.4 – Контактный аппарат, совмещенный с картонным фильтром:

1 – аварийная мембрана; 2 – картонные фильтры; 3 – распределительная решетка; 4 – катализаторные сетки; 5 – слой колец; 6 – жаростойкая футеровка.

В верхней части аппарата расположен картонный фильтр 2 для тонкой очистки аммиачно-воздушной смеси. Катализаторные сетки опираются на колосники; ниже на решетке расположен слой металлических колец 5, выполняющих роль аккумулятора теплоты, необходимой для быстрого розжига аппарата после кратковременной остановки; кроме того, эти кольца служат для улавливания наиболее крупных частиц платины, уносимых газом. Конвертор установлен на верхней части котла-утилизатора. Производительность его 48...50 тонн HNO3 в сутки.

Для сокращения потерь платины производят ее улавливание и возвращение на изготовление катализаторов. Наиболее распространено улавливание частиц платины фильтрованием нитрозных газов. Для этого используют разнообразные конструкции механических фильтров и фильтрующие материалы. В основном для набивки фильтров применяют непрерывное стекловолокно.

В настоящее время разработаны и опробованы массы на основе оксида кальция, которые химически связывают пары платины. При этом способе улавливания сорбент устанавливается непосредственно в контактном аппарате за катализаторными сетками и работает в условиях процесса окисления аммиака.

Платиноидную пыль извлекают из кислоты, из шлама, периодически собирают из аппаратов и газоходов, протирая их внутреннюю поверхность гигроскопической ватой, смоченной спиртом.

Контактный аппарат, изображенный на рисунке 1.5, предназначен для окисления аммиака до оксида азота под давлением 0.73 МПа.

Он состоит из двух частей: верхней - в виде усеченного конуса диаметром и нижней цилиндрической части. Между конусообразной и цилиндрической частями в специальной кассете расположены 12 платиновых катализаторных сеток. Кассета с катализаторными сетками установлена на решетке из концентрических колец. Под ними на колосниковой решетке размещен слой керамических колец, уложенных правильными рядами высотой 200 мм. Этот слой колец, с одной стороны, частично улавливает платину, с другой - стабилизирует тепловой режим на катализаторных сетках [1].

Аммиачно-воздушная смесь поступает в контактный аппарат сбоку, огибает внутренний конус и сверху поступает на катализаторные сетки.

 Контактный аппарат, работающий под давлением 0,713 МПа

Рисунок 1.5 – Контактный аппарат, работающий под давлением 0,713 МПа:

1 – корпус; 2 – кольца Рашига; 3 – термопары; 4 – смотровое окно; 5 – поворотный механизм; 6 – предохранительная пластина; 7 – трубка для разогрева катализатора; 8 – распределительная решетка; 9 – пробоотборник; 10 – ка–тализаторные сетки; 11 – колосники.

Аппарат выполнен из сталей марок 12Х18Н9Т, 12X17, 12Х23Н18 и углеродистой стали, его производительность 360 т HNО3 в сутки. Одна из модификаций подобного аппарата представлена на рисунке 2.2.

С целью снижения потерь платины перспективным является проведение процесса окисления аммиака на двухступенчатом катализаторе, в котором первой ступенью служат платиноидные сетки, второй - оксиды металлов.

На рисунке 1.6 приведен общий вид контактного аппарата, работающего под давлением 0,54 МПа, с двухступенчатым катализатором, в котором первая ступень окисления аммиака осуществляется на платиноидных сетках.

Контактный аппарат, работающий под давлением 0,54 МПа 

Рисунок 1.6 – Контактный аппарат, работающий под давлением 0,54 МПа:

1 – верхний конус; 2 – платиновая сетка; 3 – нижний конус; 4 – труба для отбора проб; 5 – водяная рубашка; 6 – термопара; 7 – неплатиновый катализатор

Неплатиновый катализатор загружают в катализаторную корзину, изготовленную из жаропрочной стали. На опорные ребра, приваренные к корпусу аппарата, укладывают литую колосниковую решетку из жаропрочной стали. Поверх решетки размещают нихромовые сетки, которые перекрывают все зазоры между корпусом и корзиной, чтобы исключить проскок аммиака и унос потоком газа таблеток катализатора. В качестве неплатинового катализатора хорошо зарекомендовал себя железохромовый катализатор.

На основании проведенного описания, а также учитывая существующий в отрасли производственный опыт, принимаем в качестве базовых схему установки, работающую под общим давлением 0.73 МПа и конструкцию реактора получения нитрозных газов, изображенную на рисунке 1.5, спроектированную для работы под этим давлением.

Проектируемый реактор получения нитрозных газов показан на рисунке 2.2.

 Контактный аппарат

Рисунок 2.2 – Контактный аппарат:

1 - предохранительное устройство, 2 - внутренний конус; 3 - распределительная решетка; 4 - катализаторные сетки; 5 - смотровое окно; 6 - опоры под пароперегреватели; 7 - ввод азотоводородной смеси; 8 - ввод термопары; 9 - переходной конус; 10 - монтажный штуцер

Аппарат состоит из двух частей: верхней - в виде усеченного конуса, и нижней цилиндрической части. Между конусообразной и цилиндрической частями в специальной кассете расположены 12 платиновых катализаторных сеток. Кассета с катализаторными сетками установлена на решетке из концентрических колец. Под ними на колосниковой решетке размещен слой керамических колец, уложенных правильными рядами высотой 200 мм. Этот слой колец, с одной стороны, частично улавливает платину, с другой - стабилизирует тепловой режим на катализаторных сетках [1].

Аммиачно-воздушная смесь поступает в контактный аппарат сбоку, огибает внутренний конус и сверху поступает на катализаторные сетки.

Вывод синтезированного газа в котел-утилизатор выполняется через нижний фланец аппарата.