ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Применение повышенного давления из "Производство технологического газа для синтеза аммиака и метанола из углеводородных газов" Недостатком повышения давления является смещение равновесия реакций (1-1) и (1-2), идущих с увеличением объема в 2—4 раза, в нежелательном направлении (см. табл. 1-4—1-12). Чем больше применяемое давление, тем выше температура, необходимая для достижения равной степени конверсии углеводородов при одинаковом избытке окислителей (Н2О, О 2, СО 2). Один из путей снижения температуры процесса конверсии под давлением — увеличение избытка водяного пара. [c.94] Повышение давления с 1,7 до 20 ат при конверсии природного газа позволяет снизить себестоимость аммиака и уменьшить удельные капитальные вложения на строительство аммиачных установок на 10—15%. Повышение давления до 28 ат нри конверсии нефтяного дистиллята позволяет сократить капитальные затраты на 20%. [c.95] Первая промышленная установка под давлением для конверсии природного газа водяным паром в трубчатых печах появилась в середине 50-х годов На установках, созданных за последнее десятилетие получение водорода и синтез-газов каталитической конверсией углеводородов, как правило, осуществляют под давлением до 32 ат. Наибольший- экономический эффект дает применение давления в интервале 25—35 ат. [c.95] Данных об экспериментальном изучении процесса каталитической конверсии углеводородов под давлением очень мало. В работе описана реакция взаимодействия метана с водяным паром при получении водорода, содержащего минимальное количество СО, протекающая на никелевом катализаторе, нанесенном на кизельгур, при температурах 470—790° С и давлении 16 а г. Отношение СН4 НдО в исходной смеси составляло до 1 30. Было обнаружено быстрое уменьшение активности катализатора при работе под давлением. Увеличение срока службы катализатора достигнуто путем добавления промотора (СиО). [c.95] В работе описана реакция метана с кислородом и смесью (СО 2 - -Оа) без добавления водяного пара, протекающая на никелевом катализаторе при 15 ат и 700—1150° С. В ряде опытов процесс сопровождался выделением свободного углерода. При одинаковой степени превращения метана применение никелевого катализатора позволяет вести процесс при температуре на 150—200° С более низкой, чем в незаполненном реакторе. [c.95] ИзучениЬ процесса конверсии метана на никель-алюминиевом катализаторе (размер зерен 1—2 мм) в интервале давлений 11 — 41 ат и температур 830—1030° С посвящена работа Данные, полученные для системы СН4 — Н2О, показывают (табл. 111-1), что при добавлении к одному объему метана двух объемов водяного пара во всем изученном диапазоне условий углерод не выделяется. Значительное уменьшение указанного количества пара приводит к частичному термическому распаду метана с образованием свободного углерода. [c.95] Чем выше давление, тем легче образуется углерод. Например, при 11 ат отложение углерода наблюдается при отношении НдО СН4 в исходной смеси, равном 1 1, а при 41 ат углерод выделяется уже при отношении Н2О СН4 = 1,7 1. С увеличением количества добавляемого водяного пара возрастает степень конверсии метана и соответственно понижается требуемая температура процесса конверсии. [c.95] Нз) составляет 3,7—3,9 объема на 1 объем пропущенного через катализатор метана. [c.96] При практически полном превращении метана выход восстановителей составляет 2,7—2,8 объема на 1 объем пропущенного метана. Уменьшение выхода восстановителей (по сравнению с конверсией метана только водяным паром) объясняется частичным горением газов с кислородом. [c.97] С увеличением отношения О 2 СН4 в исходной смеси (в интервале 0,3 1—0,8 1) содержание метана в конвертированном газе уменьшается примерно но линейной зависимости. При этом удельный выход восстановителей при давлении 10 ат снижается, а при 20 и 40 ат остается без изменения и даже несколько возрастает Последнее объясняется тем, что при малом остаточном содержании метана в газе водород и окись углерода сгорают с кислородом. Когда же содержание непрореагировавшего метана еще велико, увеличение количества добавляемого кислорода способствует не только сгоранию восстановительных газов, но и дополнительному образованию их вследствие повышения степени конверсии метана. [c.97] Повышение объемной скорости с 1000 до 11 ОООч при 930° С не вызывает заметного понижения степени конверсии метана. Для достижения практически полного превращения метана при давлении 10 ат и температуре 930° С достаточно пребывания реакционной смеси в зоне катализа в течение 0,08 сек, причем это время не является минимальным. [c.97] В условиях промышленного проведения процесса конверсии метана при быстром охлаждении (закалке) конвертированного газа состав его приблизительно соответствует равновесию реакции (1-4), при температуре, устанавливающейся на выходе газа из слоя катализатора. [c.98] С повышением давления значительно возрастает влияние избытка водяного пара, способствующего понижению температуры процесса конверсии. Так, для системы СН4 - -НдО С 2 увеличение отношения СН4 Н2О в исходной смеси от 1 1 до 1 3 при давлениях 20—40 ат позволяет понизить температуру на 100—110° С. [c.98] Результаты материально-тепловых расчетов конверсии метана смесями (Н2О + О2) при давлениях 1—40а/п для получения конвертированного газа с содержанием 0,5 и 2% СН4, приведенные в табл. 1П-4, позволяют определить зависимость расхода кислорода от количества добавляемого водяного пара. В расчетах принято, что температура смеси метана с паром на входе в конвертор составляет 400° С, кислорода 50° С, а на выходе из конвертора температура равновесная. [c.98] Приведенные данные показывают, что выбираемый избыток водяного пара должен быть тем больше, чем выше давление. При увеличении количества добавляемого водяного пара в 3 раза расход кислорода возрастает только на 7—10% вследствие понижения температуры конверсии. Выход восстановителей при этом уменьшается лишь на 0,8—3%. Увеличение влажности конвертированного газа позволяет осуществить последующий процесс — конверсию окиси углерода без добавления водяного пара и более эффективно использовать скрытую теплоту водяного пара на стадии очистки конвертированного газа от СОд. [c.98] При низком давлении (1,7—1,9 ат) процесс конверсии метана смесью Н2О 62 более целесообразно проводить с небольшим избытком водяного пара (СН4 Н2О 1 1). При этом для получения конвертированного газа с содержанием 0,2—0,5% СН4 температура на выходе из конвертора может быть не выше 830—850° С. [c.98] Из полученных данных видно, что нри увеличении отношения НзО С4Н10 в исходной смеси от 4 1 до 12 1 и повышении температуры от 830 до 1030° С расход технического кислорода (98% О2) увеличивается с 19,2 до 29,2 м на 100 м полученных восстановителей (СО - -На) или от 1,8 до 2,4 ж на 1 ж пропущенного бутана. [c.100] Изменение степени превращения бутана и состава продуктов при нагревании смесей бутан-водяной пар-кислород в отсутствие катализатора в интервале давлений 2—10 ат и температур 600—930° С характеризуется данными, приведенными в табл. 1И-6. [c.100] С увеличением давления меняется состав продуктов реакции, а общая степень превращения бутана остается почти одинаковой. Содержание непрореагировавшего кислорода в отходящем газе существенно только при 2 ат под давлением 6 ат ж выше практически весь кислород вступает в реакцию уже нри 500—600° С. Наибольшее количество олефинов в отходящем газе (11%) найдено при 830° С с повышением температуры до 930° С содержание олефинов резко уменьшается из-за их распада. При температуре 730° С в продуктах появляется свободный углерод, количество которого с новы-шением давления и температуры возрастает. [c.100] Одним из важнейших условий осуществления процесса конверсии без образования сажи является предотвращение распада бутана до поступления его на катализатор. Олефины, образующиеся при расщеплении бутана в объеме, попадая на активный никелевый ката- лизатор, частично разлагаются (крекируются) до свободного угле- рода, количество которого увеличивается с понижением температуры и повышением давления. Для устранения сажеобразования минимальное отношение НаО Ню в исходной смеси должно быть приблизительно 4 1 нри давлениях 2—6 ат т (8—12) 1 в интервале давлений 10—21 ат. [c.101] Вернуться к основной статье