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BE1030481B1 - Ammonia converter for fluctuating partial load operation - Google Patents

Ammonia converter for fluctuating partial load operation Download PDF

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Publication number
BE1030481B1
BE1030481B1 BE20225308A BE202205308A BE1030481B1 BE 1030481 B1 BE1030481 B1 BE 1030481B1 BE 20225308 A BE20225308 A BE 20225308A BE 202205308 A BE202205308 A BE 202205308A BE 1030481 B1 BE1030481 B1 BE 1030481B1
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
heat exchanger
catalyst bed
ammonia converter
exchange tubes
ammonia
Prior art date
Application number
BE20225308A
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German (de)
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BE1030481A1 (en
Inventor
Evgeni Gorval
Original Assignee
Thyssenkrupp Ind Solutions Ag
Thyssenkrupp Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thyssenkrupp Ind Solutions Ag, Thyssenkrupp Ag filed Critical Thyssenkrupp Ind Solutions Ag
Priority to BE20225308A priority Critical patent/BE1030481B1/en
Priority to PCT/EP2023/060941 priority patent/WO2023209003A1/en
Publication of BE1030481A1 publication Critical patent/BE1030481A1/en
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ammoniakkonverter 10, wobei der Ammoniakkonverter 10 eine Hülle 20 aufweist, wobei der Ammoniakkonverter 10 einen Edukteinlass 30 und einen Produktauslass 40 aufweist, wobei der Ammoniakkonverter 10 wenigstens ein erstes Katalysatorbett 50 und ein zweites Katalysatorbett 60 aufweist, wobei das erste Katalysatorbett 50 und das zweite Katalysatorbett 60 von außen zur Mitte hin radial durchströmt werden, wobei der Ammoniakkonverter 10 wenigstens einen ersten Wärmetauscher aufweist, wobei der erste Wärmetauscher als erster Rohrbündelwärmetauscher ausgeführt ist, wobei der erste Rohrbündelwärmetauscher ein zentrales Rohr 70 und eine Mehrzahl an Wärmetauschrohren 80 aufweist, wobei die Wärmetauschrohre 80 parallel zum zentralen Rohr 70 und um das zentrale Rohr 70 angeordnet sind, wobei der erste Rohrbündelwärmetauscher eine Umlenkvorrichtung 90 aufweist, wobei die Umlenkvorrichtung 90 zwischen dem zentralen Rohr 70 und den Wärmetauschrohren 80 angeordnet ist, wobei der erste Rohrbündelwärmetauscher ringförmig von dem ersten Katalysatorbett 50 umgegeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Edukteinlass 30 gasströmungstechnisch direkt mit den Wärmetauschrohren 80 verbunden ist, wobei das zentrale Rohr 70 gasströmungstechnisch direkt mit dem Raum zwischen der Hülle 20 und dem ersten Katalysatorbett 50 verbunden ist.The present invention relates to an ammonia converter 10, wherein the ammonia converter 10 has a shell 20, wherein the ammonia converter 10 has a reactant inlet 30 and a product outlet 40, wherein the ammonia converter 10 has at least a first catalyst bed 50 and a second catalyst bed 60, wherein the first catalyst bed 50 and the second catalyst bed 60 are flowed through radially from the outside towards the center, the ammonia converter 10 having at least one first heat exchanger, the first heat exchanger being designed as a first tube bundle heat exchanger, the first tube bundle heat exchanger having a central tube 70 and a plurality of heat exchange tubes 80 , wherein the heat exchange tubes 80 are arranged parallel to the central tube 70 and around the central tube 70, the first tube bundle heat exchanger having a deflection device 90, the deflection device 90 being arranged between the central tube 70 and the heat exchange tubes 80, the first tube bundle heat exchanger being annular the first catalyst bed 50 is surrounded, characterized in that the educt inlet 30 is connected directly to the heat exchange tubes 80 in terms of gas flow, the central tube 70 being connected directly to the space between the shell 20 and the first catalyst bed 50 in terms of gas flow.

Description

1 BE2022/53081 BE2022/5308

Ammoniakkonverter für schwankenden TeillastbetriebAmmonia converter for fluctuating partial load operation

Die Erfindung betrifft einen Ammoniakkonverter, der dafür ausgelegt ist, auch bei schwankender Auslastung zuverlässig zu funktionieren. Schwankende Lasten treten beispielsweise auf, wenn der Wasserstoff beispielsweise mittels regenerativ erzeugterThe invention relates to an ammonia converter that is designed to function reliably even with fluctuating utilization. Fluctuating loads occur, for example, when the hydrogen is produced using renewable sources

Energie mittels Elektrolyse erzeugt wird und somit die zur Verfügung stehenden Edukte von der Wetterlage auch großen Schwankungen unterliegt.Energy is generated by electrolysis and the available educts are therefore subject to large fluctuations depending on the weather situation.

Aus der EP 3 497 392 B2 ist die Verwendung eines Plattenwärmetauschers und einerFrom EP 3 497 392 B2 is the use of a plate heat exchanger and one

Synthesevorrichtung zur Herstellung insbesondere von Ammoniak bekannt.Synthesis device for the production of ammonia in particular is known.

Aus der EP 3 497 058 B1 ist eine Synthesevorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung insbesondere von Ammoniak bekannt.A synthesis device and a method for producing ammonia in particular are known from EP 3 497 058 B1.

Bei der Ammoniaksynthese wird durch die Umsetzung Energie frei. Je höher dieDuring ammonia synthesis, energy is released through the conversion. The higher the

Temperatur ist, desto weiter verschiebt sich aber das Gleichgewicht zu den Edukten. Und übersteigt die Temperatur ein gewisses Maß, können natürlich auch Schäden an derThe higher the temperature, the further the equilibrium shifts towards the reactants. And if the temperature exceeds a certain level, damage can of course occur

Vorrichtung entstehen. Daher erfolgt die Umsetzung in der Regel in zwei oder mehrDevice arise. Therefore, implementation usually takes place in two or more

Stufen. Zwischen zwei Stufen wird die überschüssige Energie auf kühleres einströmendes Edukt mittels eines Wärmetauschers übertragen.Stages. Between two stages, the excess energy is transferred to cooler incoming educt using a heat exchanger.

Für eine normale Synthese ist der Wärmetauscher auf maximale Effizienz ausgelegt, da dieser dadurch besonders klein ausgelegt werden kann, was wiederum mehr Katalysator im Konverter ermöglicht, was wiederum den Umsatz erhöht.For a normal synthesis, the heat exchanger is designed for maximum efficiency, as it can be made particularly small, which in turn allows more catalyst in the converter, which in turn increases conversion.

Wird nun ein konventioneller Konverter mit einem schwankenden Eduktstrom konfrontiert, so kann es passieren, dass der Eduktstrom den Produktstrom so weit abkühlt, dass dieser an der nächsten Stufe nicht mehr warm genug ist, beispielsweise unter 370 °, um weiter umgesetzt zu werden, die Reaktion kommt zum Erliegen. Würde man den Wärmetauscher nun aber kleiner bauen, so würde entweder das kalte eintretende Gas nicht genügend erwärmt werden, sodass die Reaktion zum Erliegen kommen würde, oder der Konverter kann bei Volllast überhitzen, da das aus der vorhergehenden Stufe austretende Gas nicht ausreichend abgekühlt wird.If a conventional converter is now confronted with a fluctuating educt stream, it can happen that the educt stream cools the product stream to such an extent that it is no longer warm enough at the next stage, for example below 370 °, to be further implemented, the reaction comes to a standstill. However, if the heat exchanger were to be made smaller, either the cold incoming gas would not be heated sufficiently, so that the reaction would come to a standstill, or the converter could overheat at full load because the gas emerging from the previous stage is not cooled down sufficiently.

2 BE2022/53082 BE2022/5308

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Konverter bereit zu stellen, der sowohl bei Volllast als auch bei möglichst geringen Teillasten zuverlässig funktioniert.The object of the invention is to provide a converter that works reliably both at full load and at the lowest possible partial loads.

Gelöst wird diese Aufgabe durch den Ammoniakkonverter mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus denThis task is solved by the ammonia converter with the features specified in claim 1. Advantageous further training results from the

Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung.Subclaims, the following description and the drawing.

Der erfindungsgemäße Ammoniakkonverter weist eine Hülle auf. Die Hülle ist für die für die Ammoniaksynthese üblichen hohen Drücke relevant und muss gleichzeitig für dieThe ammonia converter according to the invention has a shell. The shell is relevant for the high pressures usual for ammonia synthesis and at the same time must be for the

Wasserstoff-haltige Atmosphäre und erhöhte Temperaturen ausgelegt sein. Weiter weist der Ammoniakkonverter einen Edukteinlass und einen Produktauslass auf. Es können weitere Nebenprodukteinlässe vorgesehen sein, um beispielsweise kühlesHydrogen-containing atmosphere and elevated temperatures must be designed. The ammonia converter also has an educt inlet and a product outlet. Additional by-product inlets can be provided, for example to cool

Eduktgasgemisch beispielsweise direkt dem zweiten Katalysatorbett zuzuführen zu können, um beispielsweise die Temperatur damit regeln zu können. Durch denFor example, to be able to supply the educt gas mixture directly to the second catalyst bed in order to be able to regulate the temperature, for example. Through the

Edukteinlass wird das Gemisch aus Wasserstoff und Stickstoff (gegebenfalls mit weiterenThe educt inlet is the mixture of hydrogen and nitrogen (if necessary with others

Bestandteilen wie Ammoniak oder Argon) zugeführt. Über den Produktauslass wird dasComponents such as ammonia or argon). This is done via the product outlet

Produktgasgemisch aus Ammoniak, Wasserstoff und Stickstoff aus demProduct gas mixture of ammonia, hydrogen and nitrogen from the

Ammoniakkonverter entnommen. Der Ammoniakkonverter weist wenigstens ein erstesAmmonia converter removed. The ammonia converter has at least a first

Katalysatorbett und ein zweites Katalysatorbett auf. Innerhalb der Katalysatorbetten erfolgt die Umsetzung von Wasserstoff und Stickstoff zu Ammoniak an der Oberfläche des Katalysators. Das erste Katalysatorbett und das zweite Katalysatorbett werden von außen zur Mitte hin radial durchströmt. Das umzusetzende Gasgemisch wird also von der Außenseite aus einem Raum zwischen der Hülle und dem Katalysatorbett demCatalyst bed and a second catalyst bed. Within the catalyst beds, the conversion of hydrogen and nitrogen to ammonia takes place on the surface of the catalyst. The first catalyst bed and the second catalyst bed are flowed through radially from the outside towards the center. The gas mixture to be converted is therefore supplied from the outside from a space between the shell and the catalyst bed

Katalysatorbett zugeführt. Der Spalt zwischen Hülle und Katalysatorbett dient zurCatalyst bed supplied. The gap between the shell and the catalyst bed is used

Verteilung des Gasgemisches entlang des Katalysatorbettes. Der Ammoniakkonverter weist wenigstens einen ersten Wärmetauscher auf. Der erste Wärmetauscher ist als erster Rohrbündelwärmetauscher ausgeführt. Der erste Rohrbündelwärmetauscher weist ein zentrales Rohr und eine Mehrzahl an Wärmetauschrohren auf. DieDistribution of the gas mixture along the catalyst bed. The ammonia converter has at least a first heat exchanger. The first heat exchanger is designed as a first tube bundle heat exchanger. The first tube bundle heat exchanger has a central tube and a plurality of heat exchange tubes. The

Wärmetauschrohre werden in die entgegengesetzte Richtung durchströmt in die das zentrale Rohr durchströmt wird. Die Wärmetauschrohre sind parallel zum zentralen Rohr und um das zentrale Rohr angeordnet. Die Wärmetauschrohre umgeben somit das zentrale Rohr. Der erste Rohrbündelwärmetauscher weist eine Umlenkvorrichtung auf.Heat exchanger tubes are flowed through in the opposite direction to the flow through the central tube. The heat exchange tubes are arranged parallel to the central tube and around the central tube. The heat exchange tubes thus surround the central tube. The first tube bundle heat exchanger has a deflection device.

Die Umlenkvorrichtung ist strömungstechnisch zwischen dem zentralen Rohr und denThe diverter is fluidly connected between the central pipe and the

Wärmetauschrohren angeordnet und führt den Gasstrom aus dem einen in das andere.Heat exchange tubes arranged and leads the gas flow from one to the other.

3 BE2022/53083 BE2022/5308

Der erste Rohrbündelwärmetauscher ist ringförmig von dem ersten Katalysatorbett umgegeben, ist also im inneren Kern des ersten Katalysatorbetts angeordnet. Dadurch wird das durch die Reaktion im ersten Katalysatorbett erwärmte Gasgemisch demThe first tube bundle heat exchanger is surrounded in a ring by the first catalyst bed, and is therefore arranged in the inner core of the first catalyst bed. As a result, the gas mixture heated by the reaction in the first catalyst bed becomes the

Rohrbündelwärmetauscher zugeführt und erwärmt somit das Gasgemisch im Inneren derTube bundle heat exchanger is supplied and thus heats the gas mixture inside the

Rohre.Tube.

Erfindungsgemäß ist der Edukteinlass gasströmungstechnisch direkt mit denAccording to the invention, the educt inlet is directly connected to the gas flow

Wärmetauschrohren verbunden und das zentrale Rohr ist gasströmungstechnisch direkt mit dem Raum zwischen der Hülle und dem ersten Katalysatorbett verbunden. Dass derHeat exchange tubes connected and the central tube is connected directly to the space between the shell and the first catalyst bed in terms of gas flow. That the

Edukteinlass gasströmungstechnisch direkt mit den Wärmetauschrohren verbunden ist, bedeutet insbesondere, dass zwischen dem Edukteinlass und den Wärmetauschrohren eben nicht das zentrale erste Rohr angeordnet ist. Ebenso bedeutet, dass das zentraleEduct inlet is directly connected to the heat exchange tubes in terms of gas flow technology, which means in particular that the central first tube is not arranged between the educt inlet and the heat exchange tubes. Likewise means that the central

Rohr gasströmungstechnisch direkt mit dem Raum zwischen der Hülle und dem erstenPipe gas flow directly with the space between the shell and the first

Katalysatorbett verbunden ist, das zwischen dem zentralen Rohr und dem Raum zwischen der Hülle und dem ersten Katalysatorbett eben nicht über dieCatalyst bed is connected, which is not connected between the central tube and the space between the shell and the first catalyst bed

Wärmetauschrohre, Dadurch ist der erste Wärmetauscher einHeat exchange tubes, This is the first heat exchanger

Gleichstromwärmetauscher. In üblichen Konvertern wird der Wärmetauscher alsDC heat exchanger. In common converters the heat exchanger is called

Gegenstromwärmetauscher betrieben, da hierdurch die Größe des Wärmetauschers geringer ausfällt, was wiederum die Menge an Katalysator erhöht und damit die maximaleCountercurrent heat exchanger operated, as this reduces the size of the heat exchanger, which in turn increases the amount of catalyst and thus the maximum

Anlagenkapazität erhöht. Daher erscheint ein Gleichstromwärmetauscher ineffizient. DerPlant capacity increased. Therefore, a direct current heat exchanger appears inefficient. The

Gleichstromwärmetauscher hat aber einen technischen Vorteil. Durch den Gleichstrom haben bei maximalem Wärmeübergang beide Gasströme am Ausgang die gleicheHowever, direct current heat exchangers have a technical advantage. Due to the direct current, both gas flows have the same output at maximum heat transfer

Temperatur. Dadurch kann nicht zu viel Wärme übertragen werden, beide Gasströme haben die Temperatur, die benötigt wird, um jeden der Gasströme bei der Zuführung zum nächsten Katalysatorbett weiter umzusetzen und damit die Reaktion aufrecht zu erhalten.Temperature. This means that not too much heat can be transferred; both gas streams have the temperature that is required to further convert each of the gas streams when fed to the next catalyst bed and thus maintain the reaction.

Damit wird auf Kosten eines gewissen Anteils der maximalen Kapazität eine maximaleThis results in a maximum at the expense of a certain proportion of the maximum capacity

Flexibilität für Teillasten erzielt und damit der Ammoniakkonverter ideal für den Einsatz zur Erzeugung von sogenanntem grünen Ammoniak mittels regenerativ erzeugterFlexibility for partial loads is achieved, making the ammonia converter ideal for use in producing so-called green ammonia using renewable sources

Energie.Energy.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Ammoniakkonverter ein drittesIn a further embodiment of the invention, the ammonia converter has a third

Katalysatorbett auf. Das dritte Katalysatorbett ist zwischen dem ersten Katalysatorbett und dem zweiten Katalysatorbett angeordnet. Der erste Wärmetauscher weist einen ersten Teilwärmetauscher und einen zweiten Teilwärmetauscher auf. Der ersteCatalyst bed. The third catalyst bed is arranged between the first catalyst bed and the second catalyst bed. The first heat exchanger has a first partial heat exchanger and a second partial heat exchanger. The first

4 BE2022/53084 BE2022/5308

Teilwärmetauscher ist ringförmig von dem ersten Katalysatorbett umgegeben und der zweite Teilwärmetauscher ist ringförmig von dem dritten Katalysatorbett umgegeben. DerPartial heat exchanger is surrounded in a ring by the first catalyst bed and the second partial heat exchanger is surrounded in a ring by the third catalyst bed. The

Weg des Gasstromes ist somit vom Edukteinlass durch den ersten Wärmetauscher, genauer durch die Wärmetauschrohre des ersten Teilwärmetauschers, dann durch dieThe path of the gas flow is therefore from the educt inlet through the first heat exchanger, more precisely through the heat exchange tubes of the first partial heat exchanger, then through the

Wärmetauschrohre des zweiten Teilwärmetauschers, dann durch das zentrale Rohr. Von dort wird der Gasstrom zwischen die Hülle und das erste Katalysatorbett und dann durch das erste Katalysatorbett geführt. Von dort gelangt es über den ersten Wärmetauscher zwischen die Hülle und das dritte Katalysatorbett und wird dann durch das dritteHeat exchange tubes of the second partial heat exchanger, then through the central tube. From there the gas stream is passed between the shell and the first catalyst bed and then through the first catalyst bed. From there it passes through the first heat exchanger between the shell and the third catalyst bed and is then passed through the third

Katalysatorbett geführt. Von dort gelangt es über den ersten Wärmetauscher zwischen die Hülle und das zweite Katalysatorbett und wird dann durch das zweite Katalysatorbett geführt. Anschließend wird der Gasstrom dann durch den Produktauslass geführt.Catalyst bed guided. From there it passes through the first heat exchanger between the shell and the second catalyst bed and is then guided through the second catalyst bed. The gas stream is then passed through the product outlet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die gesamte Oberfläche derIn a further embodiment of the invention, the entire surface is the

Wärmetauschrohre für einen ausreichenden Wärmeübertrag für eineHeat exchange tubes for sufficient heat transfer for one

Teilkreislaufgasmenge von 10% der maximalen Kreislaufgasmenge bei Volllast ausgelegt. Je geringer die mögliche Teillast ist, umso größer um zwar derPartial circulation gas quantity of 10% of the maximum circulation gas quantity is designed at full load. The lower the possible partial load, the greater it is

Wärmetauscher ausgeführt werden. Auf der anderen Seite kann der Ammoniakkonverter aber auch noch bei sehr geringen Mengen an zur Verfügung stehender regenerativerHeat exchanger can be carried out. On the other hand, the ammonia converter can also be used with very small amounts of renewable energy available

Energie weiter betrieben werden, sodass Abschaltzeiten reduziert werden, was wiederum verlustreiches Anfahren vermeidet.Energy can continue to be operated so that switch-off times are reduced, which in turn avoids start-ups with high losses.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Ammoniakkonverter eine maximale Anlagenkapazität von 50 bis 700 Tagestonnen Ammoniak auf. Damit ist dieIn a further embodiment of the invention, the ammonia converter has a maximum system capacity of 50 to 700 tons of ammonia per day. That's it

Erfindung besonders bevorzugt für vergleichsweise kleine Anlagen zurInvention particularly preferred for comparatively small systems

Ammoniaksynthese. Herkömmliche Anlagen erreichen eine Kapazität von 3000Ammonia synthesis. Conventional systems reach a capacity of 3000

Tagestonnen und mehr. Will man jedoch auf regenerative Energien zurückgreifen, so unterliegen diese zum einem einem zeitlichen Wandel. Zum anderen ist auch dietons per day and more. However, if you want to use renewable energies, they are subject to change over time. On the other hand, this is also the case

Erzeugung regelmäßig limitiert, beispielsweise durch den zur Verfügung stehenden Platz für Solar- oder Windkraftanlagen. Daher ist davon auszugehen, dass Anlagen, die zurProduction is regularly limited, for example by the space available for solar or wind turbines. It can therefore be assumed that systems that

Erzeugung von grünem Ammoniak geplant werden, eher vergleichsweise kleineProduction of green ammonia is planned to be comparatively small

Konverter benötigen. Hier ergibt sich jedoch eine Synergie zur Erfindung. Da derNeed converter. However, there is a synergy with the invention here. Since the

Konverter in einer druckstabilen Hülle gebaut wird, weisen diese üblicherweise gewissenConverters are built in a pressure-resistant shell, which usually have certain characteristics

Größen auf. Das führt dazu, dass bei vergleichsweise kleinen Anlagen zusätzlicher Platz im Konverter vorhanden ist. Damit fällt der Nachteil des erhöhten Platzbedarfs für den erfindungsgemäßen ersten Wärmetauscher nicht nachteilig ins Gewicht.sizes. This means that in comparatively small systems there is additional space in the converter. The disadvantage of the increased space requirement for the first heat exchanger according to the invention is therefore not a disadvantage.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind der erste Wärmetauscher auf der 5 von dem aus dem ersten Katalysatorbett austretenden Gas umströmten Seite radial angeordnete Leitelemente zur Erzeugung einer die Wärmetauschrohre überkreuzendenIn a further embodiment of the invention, the first heat exchanger has radially arranged guide elements on the side around which the gas emerging from the first catalyst bed flows in order to produce a flow that crosses the heat exchange tubes

Strömung angeordnet. Durch diese Zick-Zack-Führung wird der Austausch optimiert.Flow arranged. This zigzag guidance optimizes the exchange.

Nachfolgend ist der erfindungsgemäße Ammoniakkonverter anhand eines in derBelow is the ammonia converter according to the invention based on one in the

Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.Drawing illustrated embodiment explained in more detail.

Fig. 1 AmmoniakkonverterFig. 1 Ammonia converter

In Fig. 1 ist ein beispielhafter Ammoniakkonverter 10 im schematischen Querschnitt gezeigt. Die Darstellung ist nicht malstabsgerecht und dient der Verdeutlichung derIn Fig. 1 an exemplary ammonia converter 10 is shown in a schematic cross section. The representation is not to scale and serves to illustrate the

Erfindung.Invention.

Über einen Edukteinlass 30 wird ein Gemisch aus Wasserstoff und Stickstoff zugeführt.A mixture of hydrogen and nitrogen is supplied via an educt inlet 30.

Das Gasgemisch wird in die Wärmetauschrohre 80 geleitet und strömt in diesen nach unten und wird dabei erwärmt. Aus den Wärmetauschrohren 80 wird das erwärmteThe gas mixture is passed into the heat exchange tubes 80 and flows downwards and is heated in the process. The heated material is extracted from the heat exchange tubes 80

Gasgemisch mittels der Umlenkvorrichtung 90 zusammen und in das zentrale Rohr 70 geführt. Dort strömt das Gasgemisch nach oben und gelangt über den oberen Bereich dann in den Spalt zwischen Hülle 20 und erstem Katalysatorbett 50. Dort wird derGas mixture is brought together by means of the deflection device 90 and into the central tube 70. There the gas mixture flows upwards and then reaches the gap between the shell 20 and the first catalyst bed 50 via the upper area. There the

Gasstrom radial durch das erste Katalysatorbett 50 geführt, dort umgesetzt und erwärmt sich dabei. Der aus dem ersten Katalysatorbett 50 austretende Gasstrom gibt seine überschüssige Wärme an die Wärmetauschrohre 80 ab und wird in den Spalt zwischenGas stream is guided radially through the first catalyst bed 50, converted there and heated up in the process. The gas stream emerging from the first catalyst bed 50 releases its excess heat to the heat exchange tubes 80 and is fed into the gap between

Hülle 20 und drittem Katalysatorbett 100 geführt. Dort wird der Gasstrom radial durch das dritte Katalysatorbett 100 geführt, dort umgesetzt und erwärmt sich dabei. Der aus dem dritten Katalysatorbett 100 austretende Gasstrom gibt seine überschüssige Wärme an die Wärmetauschrohre 80 ab und wird in den Spalt zwischen Hülle 20 und zweitenShell 20 and third catalyst bed 100. There the gas stream is guided radially through the third catalyst bed 100, converted there and heats up in the process. The gas stream emerging from the third catalyst bed 100 releases its excess heat to the heat exchange tubes 80 and is fed into the gap between the shell 20 and the second

Katalysatorbett 60 geführt. Dort wird der Gasstrom radial durch das zweiteCatalyst bed 60 guided. There the gas flow is radial through the second

Katalysatorbett 60 geführt, dort umgesetzt und erwärmt sich dabei. Der aus dem zweitenCatalyst bed 60 guided, implemented there and heated up. The one from the second one

Katalysatorbett 60 austretende Gasstrom wird zum Produktauslass 40 geführt.The gas stream emerging from the catalyst bed 60 is led to the product outlet 40.

6 BE2022/53086 BE2022/5308

Bezugszeichen 10 Ammoniakkonverter 20 Hülle 30 Edukteinlass 40 Produktauslass 50 erstes Katalysatorbett 60 zweites Katalysatorbett 70 zentrales Rohr 80 Wärmetauschrohr 90 Umlenkvorrichtung 100 drittes KatalysatorbettReference number 10 ammonia converter 20 shell 30 educt inlet 40 product outlet 50 first catalyst bed 60 second catalyst bed 70 central tube 80 heat exchange tube 90 deflection device 100 third catalyst bed

Claims (5)

7 BE2022/5308 Patentansprüche7 BE2022/5308 patent claims 1. Ammoniakkonverter (10), wobei der Ammoniakkonverter (10) eine Hülle (20) aufweist, wobei der Ammoniakkonverter (10) einen Edukteinlass (30) und einen Produktauslass (40) aufweist, wobei der Ammoniakkonverter (10) wenigstens ein erstes Katalysatorbett (50) und ein zweites Katalysatorbett (60) aufweist, wobei das erste Katalysatorbett (50) und das zweite Katalysatorbett (60) von außen zur Mitte hin radial durchströmt werden, wobei der Ammoniakkonverter (10) wenigstens einen ersten Wärmetauscher aufweist, wobei der erste Wärmetauscher als erster Rohrbündelwärmetauscher ausgeführt ist, wobei der erste Rohrbündelwärmetauscher ein zentrales Rohr (70) und eine Mehrzahl an Wärmetauschrohren (80) aufweist, wobei die Wärmetauschrohre (80) parallel zum zentralen Rohr (70) und um das zentrale Rohr (70) angeordnet sind, wobei der erste Rohrbündelwärmetauscher eine Umlenkvorrichtung (90) aufweist, wobei die Umlenkvorrichtung (90) zwischen dem zentralen Rohr (70) und den Wärmetauschrohren (80) angeordnet ist, wobei der erste Rohrbündelwärmetauscher ringförmig von dem ersten Katalysatorbett (50) umgegeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Edukteinlass (30) gasströmungstechnisch direkt mit den Wärmetauschrohren (80) verbunden ist, wobei das zentrale Rohr (70) gasströmungstechnisch direkt mit dem Raum zwischen der Hülle (20) und dem ersten Katalysatorbett (50) verbunden ist.1. Ammonia converter (10), wherein the ammonia converter (10) has a shell (20), wherein the ammonia converter (10) has a reactant inlet (30) and a product outlet (40), wherein the ammonia converter (10) has at least a first catalyst bed ( 50) and a second catalyst bed (60), wherein the first catalyst bed (50) and the second catalyst bed (60) are flowed through radially from the outside towards the center, the ammonia converter (10) having at least one first heat exchanger, the first heat exchanger is designed as a first tube bundle heat exchanger, the first tube bundle heat exchanger having a central tube (70) and a plurality of heat exchange tubes (80), the heat exchange tubes (80) being arranged parallel to the central tube (70) and around the central tube (70), wherein the first tube bundle heat exchanger has a deflection device (90), the deflection device (90) being arranged between the central tube (70) and the heat exchange tubes (80), the first tube bundle heat exchanger being surrounded in a ring by the first catalyst bed (50), characterized in that the educt inlet (30) is connected directly to the heat exchange tubes (80) in terms of gas flow, the central tube (70) being connected directly to the space between the shell (20) and the first catalyst bed (50) in terms of gas flow. 2. Ammoniakkonverter (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ammoniakkonverter (10) ein drittes Katalysatorbett (100) aufweist, wobei der erste Wärmetauscher einen ersten Teilwärmetauscher und einen zweiten Teilwärmetauscher aufweist, wobei der erste Teilwärmetauscher ringförmig von dem ersten Katalysatorbett (50) umgegeben ist, wobei der zweite Teilwärmetauscher ringförmig von dem dritten Katalysatorbett (100) umgegeben ist.2. Ammonia converter (10) according to claim 1, characterized in that the ammonia converter (10) has a third catalyst bed (100), the first heat exchanger having a first partial heat exchanger and a second partial heat exchanger, the first partial heat exchanger being annularly separated from the first catalyst bed ( 50), the second partial heat exchanger being surrounded in a ring by the third catalyst bed (100). 3. Ammoniakkonverter (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Oberfläche der Wärmetauschrohre (80) für einen ausreichenden Wärmeübertrag für eine Teilkreislaufgasmenge von 10 % der maximalen Kreislaufgasmenge bei Volllast ausgelegt ist.3. Ammonia converter (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the entire surface of the heat exchange tubes (80) is designed for sufficient heat transfer for a partial circulation gas quantity of 10% of the maximum circulation gas quantity at full load. 8 BE2022/53088 BE2022/5308 4. Ammoniakkonverter (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ammoniakkonverter (10) eine maximale Anlagenkapazität von 50 bis 700 Tagestonnen Ammoniak aufweist.4. Ammonia converter (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the ammonia converter (10) has a maximum system capacity of 50 to 700 tons of ammonia per day. 5. Ammoniakkonverter (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmetauscher auf der von dem aus dem ersten Katalysatorbett (50) austretenden Gas umströmten Seite radial angeordnete Leitelemente zur Erzeugung einer die Wärmetauschrohre (80) überkreuzenden Strömung angeordnet sind.5. Ammonia converter (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the first heat exchanger has radially arranged guide elements for generating a flow crossing the heat exchange tubes (80) on the side around which the gas emerging from the first catalyst bed (50) flows.
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