ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физические методы концентрирования водорода из "Производство сырья для нефтехимических синтезов" Конверсия углеводородного сырья кислородом (окислительная конверсия) представляет собой сложный процесс неполного окисления углеводородов, протекающий при температуре 1200—1500 °С. Основным преимуществом этого процесса является его всеядность , т. е. возможность переработки любого сырья, начиная от метана и кончая тяжелыми нефтяными остатками. Преимущественное развитие он получил в производстве газа для синтеза метанола, аммиака, синтез-газа для процесса карбонилирования олефинов и в меньшей степени для производства водорода. [c.251] Конечный состав газа, получаемый при газификации, близок к равновесному по реакции взаимодействия оксида углерода и водяного пара. С повышением давления в процессе конверсии увеличивается содержание углерода, оксида углерода и метана, а с возрастанием подачи водяного пара образование углерода (сажи) уменьшается. Как показали исследования, на процесс сажеобразования влияют сырье, его групповой состав и молекулярная масса, а также тонина распыла сырья в форсунках. Так, с повышением молекулярной массы, увеличением содержания ароматических углеводородов и при неудовлетворительном распыле сырья сажеобразование возрастает. [c.251] Производство водорода на основе конверсии углеводородного сырья с кислородом — процесс многостадийный конверсия охлаждение газа, очистка его от сажи и ее утилизация очистка газа от серы конверсия СО очистка от СО2 очистка от СО компримирование водорода. [c.251] В технологическую схему включено значительное число аппаратов по утилизации тепла и по производству пара. При производстве синтез-газа этим методом из процесса исключается стадия конверсии оксида углерода. [c.251] В промышленной практике для газификации с кислородом используется также процесс Копперс — Тотцека , в котором также можно использовать различное сырье — от природного газа до угля. [c.252] Принципиальная схема кислородной конверсии, разработанная фирмой Shell, представлена на рис. VHI.S. Процесс осуществляется при 1300—1400 °С и 3—6 МПа. На рис. ПП.6 приведена схема, используемая фирмой Texa o. Процесс проводится в интервале давлений от О до 10 МПа. [c.252] Подробное описание процессов получения водорода указанными методами дано в работах [6, 15—18]. [c.252] Основные направления дальнейшего совершенствования газификации создание высокопроизводительных агрегатов максимальная утилизация тепла, включая тепло конденсации водяных паров в конвертированном газе использование вырабатываемого в котлах-утилизаторах водяного пара для привода компрессоров и насосов создание энерготехнологических схем снижение расхода сырья за счет улавливания и возврата в процесс образующегося углерода. [c.252] Низкотемпературная конденсация и фракционирование — процесс, используемый в промышленности в широком диапа-зоне производительностей, но преимущественно при больших объемах перерабатываемого газа. Он характеризуется высокой степенью извлечения водорода и благоприятными технико-экономическими показателями. Схема и режим процессов зависят от состава исходного газа, его давления и требований к чистоте и давлению водорода и отдельных фракций. [c.253] На рис. VIII.7 показана схема процесса выделения водорода с помощью низкотемпературной конденсации. Она обычна состоит из четырех основных стадий предварительная очистка (на схеме не показана), предварительное охлаждение, низкотемпературная секция и дополнительная очистка Нг [18]. [c.253] В секции предварительной очистки из газа удаляются (с помощью абсорбции или адсорбции) бензол и влага. Далее газ поступает в секцию предварительного охлаждения, где он охлаждается встречными потоками водорода и углеводородов-до заданной температуры. Если при этом невозможно достичь заданной температуры, газ охлаждается дополнительно за счет использования холодильного цикла (аммиачные или фреоновые внешние холодильные циклы за счет рециркуляции выпавших из газа углеводородов). [c.253] В низкотемпературной секции происходит дальнейшее охлаждение и конденсация газа отходящими потоками, получающимися при разделении в сепараторе выпадающий при этом конденсат состоит преимущественно из метана. Несконденсировавшийся газ — водород, концентрация и чистота которого зависят от давления и температуры в конечном низкотемпературном сепараторе. Обычно при давлении исходного газа 4 МПа для получения водорода 93—94%-ной концентрации требуется температура в сепараторе около 158 К. При концентрации водорода в исходном газе 40% (об.) и 3—4 МПа степень извлечения водорода может быть достигнута выше 95%. [c.253] Адсорбционное разделение или адсорбционное концентрирование, с помощью цеолитов в циклически работающих адсорберах применяют на установках средней производительности. Этот процесс используется для концентрирования водорода из газов каталитического риформинга, для очистки водорода, получаемого на этиленовых установках, а также на установках каталитической паровой конверсии углеводородов. [c.253] ПОД давлением, присутствующие в газе примеси адсорбируются на цеолитах. После полиого насыщения адсорбент регенерируется за счет снижения в нем давления. Из газов, находящихся под давлением 3,0—3,5 МПа и содержащих 50% (об.) водорода, с помощью адсорбционного разделения можно извлечь 80—85% (об.) водорода 90%-ной концентрации. [c.254] В последние годы этот процесс предлагается для очистки газа после I ступени высокотемпературной конверсии оксида углерода [19]. Схема такой установки приведена на рис. УШ.В. [c.254] Проведенные сравнительные технико-экономические расчеты получения водорода (давлением 2,45 МПа) по обычной схеме с применением паровой каталитической конверсии широкой бензиновой фракции и по схеме с использованием для очистки процесса короткоцикловой адсорбции показали, что последняя схема более проста в технологическом оформлении, обеспечивает получение более чистого, более дешевого ( на 8%) водорода и на ее осуществление затрачивается примерно на 3% больше капитальных вложений. [c.254] Концентрирование водорода методом диффузии через мембраны основано на более быстрой диффузии водорода по сравнению с другими соединениями. Этот процесс привлек в последнее время внимание исследований. Им можно получить концентрированный водород за счет пропуска газа через плоскую или волокнистую мембрану из палладия или из органических веществ. Этот процесс позволяет выделять водород из отдувочных газов каталитического риформинга, гидрокрекинга, синтеза аммиака и др., а также концентрировать оксид углерода из газов каталитической конверсии и может представить интерес в дальнейшем для промышленного использования. [c.255] Описание конструкции аппарата с помощью волокнистых мембран приведено в работе [21]. Пучок из 10—100 тыс. волокон заключен в металлический корпус аппарата диаметром 100 или 200 мм и длиной 3—6 м. Давление процесса 1,05 МПа и температура от О до —40°С. Как указывается, разделение этим методом конкурентоспособно с другими методами. При-концентрации водорода в исходной смеси менее 30% извлечение его неэкономично. [c.255] Вернуться к основной статье