ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Одноступенчатая каталитическая конверсия метана под повышенным давлением из "Технология связанного азота" Устойчивая работа агрегата конверсии метана и окиси углерода зависит главным образом от правильного соотношения количеств природного газа, пара и кислородо-воздушной смеси (или кислорода), поступающих в конвертор СН. Заданное соотношение компонентов реакционной смеси поддерживается путем автоматического регулирования их давления и расхода. Схемой автоматического регулирования предусматривается стабилизация расхода природного газа и подача пара и кислородо-воздушной смеси в определенном (заданном) соотношении к количеству газа. [c.40] Расход природного газа определяется методом измерения переменного перепада давления, создаваемого путем установки в трубопроводе специального сужающего устройства — дроссельной шайбы (диафрагмы). В комплект приборов для измерения расхода этим методом (кроме диафрагмы) входят датчик, измеряющий перепад давления, соединительные (импульсные) линии и вторичный (регистрирующий и показывающий) прибор. Перепад давления газа на диафрагме, пропорциональный его расходу, преобразуется в пневматический импульс (давление сжатого воздуха), поступающий в измерительную камеру регулирующего блока, предназначенного для стабилизации расхода. Далее через вторичный прибор пневматический импульс поступает в исполнительный орган — регулирующий мембранный клапан, установленный на линии подачи природного газа в сатурационную башню. [c.40] Схема автоматического регулирования соотношения природного газа и пара в принципе аналогична описанной схеме регулирования соотношения природного газа и кислородо-воздушной смеси. Отличие состоит лишь в том, что на линии подачи пара в агрегат устанавливается регулирующий клапан, который остается открытым при нарушении нормальной работы автоматических устройств, и пар продолжает поступать в агрегат. Остальные клапаны на линиях подачи природного газа и кислородо-воздушной смеси при этом закрываются. Таким образом, при остановке агрегата создаются безопасные условия и предотвращается возможность взрыва. [c.41] Количество кислородо-воздушной смеси, подаваемой на конверсию метана, определяет температурный режим конвертора. Поэтому для стабилизации технологического процесса конверсии аеобходимо поддерживать не только заданное соотношение природного газа и кислородо-воздушной смеси, поступающих в агрегат, но и постоянную концентрацию О2 в смеси его с воздухом. Требуемый состав кислородо-воздушной смеси (содержащей обычно 40—60% О2) поддерживается при помощи регулятора соотношения ее расхода и расхода кислорода регулятор устанавливают на всасывающей линии кислородо-воздушного нагнетателя. [c.41] Для устойчивой работы конвертора метана предусматривается также автоматическое регулирование температуры газовой смеси на входе в него. ПJ T0ЯH TB0 температуры смеси обеспечивается путем регулирования количества конденсата, поступающего в основной увлажнитель газа. [c.41] В начале работы катализатора, когда активность его высока, требуемое качество конвертированного газа достигается при более низкой температуре кснверсии. По мере ухудшения активности катализатора в процессе его эксплуатации те.мпературу конверсии повыша.ют для сохранения заданной концентрации остаточного метана в конвертированном газе. [c.42] Нормальное ведение конверсии СО обеспечивается автоматической стабилизацией температуры во второй ступени этого процесса путем регулирования количества конденсата, впрыскиваемого в испаритель конвертора окиси углерода. Температурный режим работы конвертора окиси углерода зависит от свойств и длительности работы применяемого катализатора. При конверсии СО на железохромовом катализаторе марки 482 в начальный период его работы температура газа на входе в конвертор поддерживается в пределах 370—380 °С, на выходе из второй ступени — в пределах 360—380 °С. В процессе работы активность катализатора снижается и температуру приходится повышать на выходе из первой ступени — до 520 °С, на входе во вторую ступень — до 420 °С, а на выходе из второй ступени — до 420—430 °С. [c.42] Снижение активности катализатора сильнее сказывается в первой ступени конверсии, где перерабатывается основное количество окиси углерода, поэтому нагрузка второй ступени возрастает. В этом случае увеличивают соотношение пар газ в реакционной смеси как перед первой, так и перед второй ступенью конверсии, чтобы сохранить концентрацию СО в газе после конверсии не выше 4%. [c.42] В агрегате конверсии предусмотрено также автоматическое регулирование уровня воды в сатурационной башне и в котле-утилизаторе и автоматическая продувка котла-утилизатора. [c.42] Для безопасности работы в случаях аварийных нарушений технологического режима предусматривается защитная блокировка, позволяющая отключить агрегат от общецеховых коллекторов природного газа и кислородо-воздушной смеси при помощи автоматических отсекателей. Защитные блокировки срабатывают при снижении до минимально допустимых пределов количества поступающих в агрегат газа или пара или кислородо-воздушной смеси или же при повышении сверх 430 °С температуры в смесительном канале конвертора метана. Для оповещения обслуживающего персонала об остановке агрегата при срабатывании защитных блокировок подается сигнал. [c.42] Производительность агрегата конверсии зависит от состояния аппаратов и гидравлического сопротивления их. Сопротивление катализатора с течением времени возрастает вследствие его механического разрушения и загрязнения примесями, содержащимися в газе, паре и конденсате. В отдельных случаях при повышении гидравлического сопротивления агрегата, чтобы не снижать его производительность, увеличивают содержание кислорода в кислородо-воздушной смеси. При этом получается конвертированный газ с концентрацией азота, недостаточной для процесса синтеза аммиака, поэтому приходится добавлять азот в газовую смесь перед конвертором окиси углерода. Следует иметь в виду, что введение больших количеств азота в реакционную смесь может вызвать нарушение температурного режима работы конвертора. [c.43] Разогрев и восстановление катализатора. [c.43] По окончании монтажа агрегата или ремонта футеровки конвертора метана проводят сушку футеровки для удаления из нее влаги. До загрузки катализатора футеровку просушивают при помощи электроподогревателя в естественном токе воздуха. После загрузки катализаторов конверсии метана и окиси углерода проверяют путем наружного осмотра исправность всех аппаратов и закрывают люки. Затем производят опрессовку агрегата сжатым азотом под избыточным давлением до 0,69 ат и приступают к разогреву агрегата. Для этого через катализатор пропускают продукты сгорания природного или конвертированного газа. При разогреве применяется стационарная камера сжигания или переносная горелка. В горелке можно также получить газ для восстановления катализаторов. Стационарную камеру сжигания соединяют с горловиной конвертора метана съемным футерованным изнутри газоходом (в виде колена). Смеситель, не имеющий центральной трубы для подачи в конвертор греющих газов, в этом случае снимают. Предварительно агрегат продувают азотом (избыточное давление до 0,4 ат), поступающим через камеру сжигания и далее — по ходу греющих газов. Азот удаляется в атмосферу из конденсационной башни. После получения удовлетворительного результата анализа продувочных газов (содержание в них кислорода должно соответствовать содержанию в продувочном азоте, т. е. составлять 2—3%, горючие примеси должны отсутствовать) прекращают подачу азота и приступают к розжигу горелки камеры сжигания. [c.43] В начале разогрева температуру газов на входе в конвертор метана повышают медленно (до 150 °С в течение нескольких часов), затем в течение суток поддерживают ее постоянной. Температура греющих газов регулируется путем изменения количества сжигаемого газа и соответствующего разбавления газов воздухом или азотом. [c.44] В течение последующих пяти суток температуру газов на входе в конвертор метана постепенно повышают, вначале по 5 °С в час, затем по 15 °С в час. По достижении на входе в конвертор метана температуры газа порядка 900—950 °С ее поддерживают постоянной до установления на выходе из конвертора температуры 800 °С. [c.44] В первый период разогрева агрегата, когда температура греющих газов перед конвертором окиси углерода не превышает 120 °С, газы, минуя этот аппарат, направляются на выхлоп. Этим предотвращается конденсация водяных паров на холодном катализаторе конверсии СО, приводящая к снижению механической прочности катализатора. После того как температура греющих газов повысится до 120 °С, начинают разогрев конвертора окиси углерода. По достижении температуры греющих газов на вы.ходе из конвертора 100 °С в увлажнитель начинают подавать конденсат или пар. Когда температура греющих газов на входе в конвертор достигнет 400 °С, подъем температуры прекращают. Температуру регулируют изменением подачи пара и конденсата в увлажнитель. [c.44] По достижении на выходе из котла-утилизатора температуры 80 °С включают в работу центробежный насос цикла сатурации. Разогрев агрегата прекращают при температуре газа на входе из конвертора метана 800—850 С и на выходе из конвертора окиси углерода 350—370 °С, после чего восстанавливают катализатор газовой смесью, в которой отсутствует свободный кислород и содержится не менее 30% СО Hj. Для этого изменяют режим горения газов в камере сжигания (при разогреве сжигание производится с избытком воздуха, при восстановлении осуществляется полное сжигание без избытка воздуха). В камеру подают примерно 1000 м ч конвертированного газа (азото-водородной смеси), соответственно уменьшая подачу азота. [c.44] При восстановлении железохромового катализатора конверсии окиси углерода избегают его перегрева, так как это. может привести к уменьшению активности катализатора. [c.44] Ход процесса восстановления катализаторов. контролируется по результатам анализа газовых смесей на входе и выходе из конверторов. Содержание водорода в свежей газовой смеси должно быть постоянным, содержание СО2 в газе после конвертора должно сначала возрастать, а к концу восстановления медленно снижаться. По окончании восстановления катализаторов отключают камеру сжигания и продувают азотом весь агрегат. Смеситель газов устанавливают на место на конвертор метана или закрывают крышкой (если смеситель оставался на месте). Затем снимают заглушки на линиях природного газа, пара, кислородо-воздуш-ной смеси, конвертированного газа и приступают к пуску агрегата. [c.45] После проверки исправности и включения контрольно-измери-тельных приборов и устройств сигнализации и блокировки переключатели дистанционного управления регулирующими клапанами устанавливают в положение ручное управление для того, чтобы можно было из центрального пункта управления закрыть клапаны на линиях подачи пара, природного газа, кислородо-воз-душной смеси, конденсата в соответствующие аппараты агрегата. Отсекатели на линиях природного газа и кислородо-воздушной смеси при этом должны быть закрыты, а подаваемая смесь О2 и воздуха отводится в атмосферу. [c.45] Вернуться к основной статье