ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Конверсия с подводом тепла извне из "Производство технологического газа для синтеза аммиака и метанола из углеводородных газов" Для осуществления эндотермических реакций углеводородов с водяным наром и двуокисью углерода, протекающих с достаточной полнотой п]ри температуре не ниже 800° С, требуется подвод больших количеств тепла в реакционную зону. Существуют две группы процессов с подводом тенла извне — периодические и непрерывные. [c.103] Широкое исследование процесса каталитической конверсии углеводородов водяным паром периодическим способом, начатое около 40 лет тому назад, было обусловлено отсутствием жаропрочных сталей, выдерживающих длительный нагрев до температуры около 1000° С, а также стремлением использовать оборудование газогенераторных установок периодического действия, служивших ранее для получения водяного газа и водорода из твердого топлива. [c.103] Периодические способы включайт две стадии разогрев катализатора и регенеративной насадки нри сжигании газа с воздухом и конверсию углеводородного газа водяным наром за счет тепла, накопленного в первый период. [c.104] В период разогрева углеводородный -газ и воздух, нагнетаемый воздуходувкой , поступают в верхнюю часть конвертора. Продукты полного сжигания газа проходят сверху вниз через слой катализатора и регенеративную насадку и выходят в выхлопную трубу через гидравлический клапан 5. [c.104] Было найдено оптимальное соотношение периодов конверсия — 10 мин, разогрев 2—3 мин. -Температурный режим конвертора в верхнем сечении слоя катализатора 1050—1000° С, в нижнем сечении 750—700° С, в нижней части регенеративной насадки 300— 200° С. При таком режиме, несмотря на значительное содержание серы в исходном коксовом газе ( 0,4 г/ж ), обеспечивалось практически полное превращение углеводородов. Выделения свободного углерода не происходило. На конверсию поступало 140—160 м /ч коксового газа и 80—100 кг/ч водяного пара. [c.105] На 1 м очищенной азото-водородной смеси для синтеза аммиака расходовалось 0,5 м коксового газа на конверсию, 0,3 м коксового газа на разогрев, 0,4 кг водяного пара. [c.105] На описанной опытной установке получены также данные о конверсии метановой фракции (70—80% СН4), выделяемой при глубоком охлаждении коксового газа. [c.105] Схема промышленного агрегата по способу ССК (циклический каталитический риформинг) показана на рис. II1-2, Камера сжигания 1 представляет собой цилиндрический аппарат диаметром 3,7 м и высотой 7,3 м, футерованный изнутри огнеупорным кирпичом. Внутренний диаметр шахты 3 м, нижняя часть ее выложена регенеративной огнеупорной насадкой и оборудована пароперегревателем. К камере подводят природный гдз и воздух для разогрева, а также водяной пар для конверсии. [c.105] Кожух конвертора 2 диаметром 3,7 ж и высотой 11 ж также футерован огнеупором, внутренний диаметр шахты равен 3 ж. В верхней части конвертора расположен слой никелевого катализатора. Оба аппарата соединены у основания футерованным газоходом, в который вводят природный или другой углеводородный газ, предназначенный для конверсии. Длительн9сть фаз разогрева и конверсии приблизительно одинаковая. [c.105] При производстве газа для синтеза аммиака из природного газа производительность агрегата составляет 396 ООО м сутки, конвертированного газа следующего состава (в объемн. %) 5,4% СОз 0Л% Оз 18,1% СО 54,1% Нз 0,3% СЩ и 22% N- . На 1000 конвертированного газа производится в котле-утилизаторе 345 кг пара, а расходуется 317 природного газа и 243 кг водяного пара. [c.106] Схема процесса переработки газообразных углеводородов по способу ONIA — GEGI приведена на рис. III-3. В период разогрева в камеру сжигания 2 подают газ и воздух, подогретый в нагревателе 1. Продукты сжигания проходят снизу вверх через рекуператор 3, затем сверху вниз через слой катализатора в конверторе 4, через котел-утилизатор 5, нагреватель воздуха 1, после чего они удаляются в атмосферу через дымовую трубу. [c.107] Во время конверсии природный газ й водяной пар, нагретый в рекуператоре 3, поступают в нижнюю часть конвертора 4. При прохождении снизу вверх через слой никелевого катализатора углеводороды реагируют почти нацело. Конвертированный газ направляется в аппараты для рекуперации тепла и дальнейшего использования. [c.107] В Советском Союзе процесс периодической каталитической конверсии природного газа водяным паром осуществлен на установках, производящих водород железо-паровым способом Вместо водяного газа, ранее получавшегося методом газификации кокса в газогенераторе периодического действия, для восстановления окисЛов железа применяют газ, полученный конверсией природного газа водяным паром. [c.107] Циклический каталитический способ конверсии углеводородов, преимуществом которого являются малые капитальные затраты из-за отсутствия специальных жаропрочных сталей для изготовления конвертора, имеет ограниченное применение вследствие малой производительности агрегатов, низкого давления и цикличности процесса. [c.107] Несмотря на несовершенство первой трубчатой печи, основной принцип ее конструкции сохранился до настояш его времени. Трубы из жаропрочной стали диаметром 100—200 жж, длиной 6—9 м вертикально подвешены (обычно в виде отдельных секций) в топочной камере, выложенной изнутри огнеупорным кирпичом. Горелки для сжигания газа с воздухом размещены в своде печи между двумя рядами труб таким образом, чтобы пламя h касалось их. Передача тепла к внешней поверхности труб, заполненных никелевым катализатором, осуществляется в основном за счет радиации от раскаленных стенок топочной камеры. Температура стенок труб 900—980° С. [c.108] Тепло дымовых газов, имеющих на выходе из печи температуру 900—1000° С, используется для получения пара в котле-утилизаторе. Смесь природного газа с водяным паром непрерывно проходит через трубы сверху, вниз при постоянном температурном режиме, обеспечивающем получение конвертированного газа постоянного состава. [c.108] Процесс конверсии метана водяным паром в трубчатых печах с получением технологического газа для синтеза аммиака был впервые применен в США в 1940 г. Однако бурное развитие этого метода началось лишь в период второй мировой войны, когда резко увеличился спрос на связанный азот для производства взрывчатых веществ. Наряду со строительством в США большого количества новых заводов были переоборудованы действующие, а производство водорода газификацией кокса было заменено получением его методом каталитической конверсии природного газа водяным паром в трубчатых печах. [c.108] В середине 50-х годов были пущены аммиачные установки при давлении на выходе из трубчатой печи около 6 ат. По мере развития металлургии и технологии производства труб из жаропрочной стали давление процесса конверсии углеводородов постепенно повышалось, а на аммиачных установках последних лет достигло 30—40 ат. Для достижения 10-летнего срока службы труб из литого сплава, содержащего 25% хрома и 20% никеля, температура стенки труб при давлениях процесса 10, 15, 25 и 40 ат не должна превышать соответственно 1080, 1020, 940 и 880° С. При 5-летнем сроке службы указанные температуры могут быть повышены примерно на 20° С. [c.109] Температура газа, выходящего из трубчатой печи, всегда несколько выше рассчитанной равновесной отклонение практически составляет 15—50° С. В проектах это отклонение обычно принимают равным 20—30° С. [c.109] При производстве водорода или технологического газа для синтеза аммиака предпочитают расходовать водяной пар в количестве, значительно превышающем минимально необходимое для предотвращения выпадения свободного углерода. При этом понижается температура на выходе из реактора, благодаря большей линейной скорости газа в реакционной трубе улучшается теплообмен и понижается температура стенок труб. При этом в выходящем газе содерщится водяной пар в количестве, достаточном для проведения последующего процесса конверсии окиси углерода. [c.109] Вернуться к основной статье