ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Конверсия метансодержащих газов из "Оборудование цехов синтеза высокого давления в азотной промышленности" Основным углеводородным сырьем является природный газ различных месторождений, содержащий 96—98,5% метана и его гомологов, а также небольшое количество азота и двуокиси углерода. [c.11] Переработка природного газа в синтез-газы включает реакции конверсии СН4 и СО, процессы очистки от СО2 и СО (для синтеза аммиака), дозировку азота для синтеза аммиака (при некоторых способах конверсии метана) и сжатие газовых смесей до давления синтеза. [c.11] При синтезе аммиака конверсия окиси углерода проводится с возможно большей полнотой, при синтезе метанола или не проводится вообще, или же проводится частично (для получения газовой смеси с требуемым отношением Из СО 2,3). [c.11] Наибольший объем смеси Нз и СО образуется по реакции (1). Поскольку этот процесс эндотермичен, то высокая температура способствует большей полноте конверсии. Эту реакцию проводят в прт сутствии катализатора. [c.12] Каталитическую одноступенчатую конверсию метана проводят на никелевом катализаторе в шахтных конверторах, футерованных жароупорным материалом. Температура процесса колеблется в пределах 850—980° С в зависимости от применяемого давления. [c.12] При синтезе аммиака в паро-газовой смеси, подаваемой в конвертор, добавляют кислородо-воздушную смесь (КВС), содержащую около 50% О2 (см. рис. 2 и 3). При этом наряду с реакцией (1) протекает реакция (2), частично компенсирующая поглощение тепла в ходе первой реакции. [c.12] Регулируя содержание кислорода в КВС, добиваются отношения в газе (Нз + СО) N3 3,2, что позволяет получить из него азото-водородную смесь стехиометрического состава. Остаточное содержание СН в газе около 0,4—0,5%. [c.12] При синтезе метанола в паро-газовую смесь добавляют кислород. Чтобы получить в конвертированном газе отношение Нз СО не более 2,3—2,4, целесообразно в паро-газовую смесь добавлять также отбросную двуокись углерода [см. реакцию (4) и рис. 2]. [c.12] При каталитической двухступенчатой конверсии метана азотоводородную смесь получают без добавления кислорода. При этом в качестве источника тепла применяется косвенный обогрев. [c.12] На первой ступени процесс конверсии водяным паром по реакции (1) проводится в трубчатых печах. Трубы из жаропрочной стали, заполненные катализатором, обогреваются снаружи топочными газами. Степень конверсии метана при температуре 790—820° С достигает 70%. Далее газовая смесь смешивается с воздухом и поступает в шахтный конвертор на вторую ступень конверсии. Здесь процесс протекает по реакции (2). Остаточное содержание СН4 в газе не более 0,5%. [c.12] Высокотемпературная конверсия метана кислородом протекает по реакциям (2) и (3). При синтезе метанола используется технологический кислород, при синтезе аммиака — кислород или КВС. [c.12] Природный газ и кислород предварительно подогревают до 400—500° С. Температура процесса достигает 1350—1400° С, что обеспечивает высокую скорость реакции в отсутствие катализатора. Процесс ведут в полом футерованном конверторе. [c.12] Быстрое охлаждение продуктов реакции водой позволяет сохранить в газовой смеси до 8% ацетилена. Газ после отделения С2Н2 используется для получения метанола или аммиака. [c.13] Содержание Аг, поступающего с кислородом, достигает 0,3— 0,7%. [c.13] Каталитическая конверсия СО по реакции (5) проводится в две ступени непосредственно после конверсии СН4. Поступающий на конверсию СО газ, насыщенный паром, проходит слой железохромового катализатора первой ступени конвертора, нагреваясь до температуры 480—510° С. В промежуточном испарителе в газовую смесь впрыскивается конденсат, донасыщая ее паром. Экзотермическая реакция конверсии СО завершается во второй ступени конвертора при 400—430° С снижение температуры газа способствует большей полноте реакции. [c.13] Очистка конвертированного газа различна для аммиачного и метанольного производств. В первом случае необходима возможно более полная очистка от СОз и СО, являющихся ядами для катализатора синтеза аммиака (см. главу 1). Во втором случае требуется лишь частичная очистка от СОз до содержания 1—2%. Очистка осуществляется на различных стадиях сжатия газовой смеси, в зависимости от принятого способа. [c.14] Применяют следующие основные способы очистки. [c.14] Отмывка СО водой под давлением 24—27 ат (после третьей ступени компрессора в схемах с конверсией под атмосферным давлением) основана на том, что растворимость СОз в воде намного выше растворимости N3 и Н3. [c.14] Отмывка ведется в скрубберах, заполненных насадкой и орошаемых холодной водой, подаваемой насосами. Вода, в которой растворяется большая часть СО3, из скруббера поступает на колесо турбины, служащей дополнительным двигателем к насосу. Растворенная в воде СОз десорбируется при сбросе давления и используется для производства карбамида. После водной очистки содержание СО3 в газе не превышает 1,5—1,8%. [c.14] Очистка газов от СО а также от Яз5] водными растворами этаноламинов [преимущественно моноэтаноламина (СНзСНзОН) ЫНз)], образующих с двуокисью углерода карбонаты и бикарбонаты, проводится в орошаемых скрубберах с насадкой. При последующем нагревании отработанного раствора в регенераторах из него удаляется СОз, з охлажденный раствор возвращается на абсорбцию. [c.14] Вернуться к основной статье