ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Реакционные трубы из "Производство технологического газа для синтеза аммиака и метанола из углеводородных газов" Радиационная часть состоит из двух блоков, в каждом из которых установлено по 260 реакционных труб, заполненных никелевым катализатором. Тепло, необходимое для протекания процесса конверсии, получают сжиганием природного газа в горелках, установленных в межтрубном пространстве печи 3. Количество сжигаемого природного газа составлйет примерно 40% от расхода природного газа на конверсию. Дымовые газы из радиационной части при температуре около 1000° С поступают в конвективную часть печи, об-па,ую для обоих реакционных блоков. Здесь установлены теплообменные устройства для подогрева основных технологических потоков и получения перегретого водяного пара высоких параметров. Дымовые газы нри температуре около 150° С. дымососом выбрасываются в атмосферу. При этом в межтрубном пространстве печи создается разрежение, равное 3—5 мм вод. ст. Конвертированный газ, содержащий около 8% остаточного метана, из реакционных труб при температуре около 800° С поступает в футерованный огнеупорным кирпичом коллектор (самостоятельный для каждого блока). [c.149] Оба коллектора жестко соединены со смесителем шахтного реактора (конвертора) второй ступени 7. В смеситель нагнетается воздух, предварительно подогретый в змеевике 5 до температуры 500° С. В верхнем свободном пространстве конвертора часть водорода и метана сгорает, при этом выделяется тепло, необходимое для конверсии остаточного метана паром в слое никелевого катализатора. [c.149] Из конвертора 7 газ, содержащий (в пересчете на сухой) 9% СО2, 11% СО, 57% На, 0,25% СН4, 22,75N2, под давлением 29 ат при 960° С поступает в котел-утилизатор 8, предназначенный для получения пара под давлением 100—140 ат. При температуре 360—400 С газ направляется сначала в конвертор 9 с железо-хромовым катализатором, а затем через теплообменник 10 в конвертор 11 с цинк-хром-медным катализатором, в которых протекает конверсия СО. [c.149] Конвертированный газ, содержащий не более 0,3% СО, охлаждается в теплообменнике 12 и поступает в адсорбционную колонпу/5 для очистки от двуокиси углерода раствором углекислого калия или моноэтаноламина. Дальнейшая очистка газа от остатков окиси и двуокиси углерода (являющихся ядами для катализатора синтеза аммиака). производится гидрированием их на никелевом катализаторе в аппарате 14 при температуре 320—350° С. [c.149] Полученный синтез-газ сжимается компрессором 32, смешивается с циркулирующим газом и после сжатия до 320 ат в компрессоре 33 поступает в колонну 15, где на промотированном железном катализаторе при температуре около 380° С протекает синтез аммиака. Выходящий из колонны синтез-газ направляется последовательно в котел-утилизатор 16, сепаратор 17, аммиачный холодильник 18, сепаратор 19 и возвращается в циркуляционный компрессор 33. Сконденсированный аммиак, отделенный в сепараторах 17 и 19 . непрерывно выводится из системы. [c.149] Энергетическая часть схемы оформлена следующим образом. Питательная вода подвергается тонкой очистке на механических и ионообменных фильтрах 30 и при пом оЩи центробежного насоса 29 под давлением 120—160 ат подается на подогрев двумя потоками. Один поток проходит через котел-утилизатор 16, второй — через теплообменники 12 и 10, после чего оба потока при температуре 250—300 ° С поступают в котел-утилизатор 5. Водяной пар из котла-утилизатора перегревается в змеевике 6 до 530—560° С и под давлением 100—140 ат направляется в основную паровую турбину 31. [c.150] Выходящий из турбины водяной пар при температуре 350—450 С и давлении 35 ат делится на два потока. Один поток используется в качестве технологического пара и поступает на смешение с природным газом, а второй распределяется между конденсационными турбинами 24, 26, 28 и 22 мощностью от 10 до 2 10 кет,, являющимися приводами компрессоров 25, 7, 21 ж насоса 29. Компрессор 21 обеспечивает циркуляцию аммиака по замкнутому контуру с охлаждением в расширительном резервуаре 20. Турбогенератор 23 служит буфером для компенсации изменений технологических параметров системы. Установка снабжена необходимой регулирующей арматурой, контрольно-измерительными приборами и системой аварийных блокировок. Пуск и управление осуществляются с центрального пульта. [c.150] Производство технологического газа для синтеза метанола под давлением Пат. Технологический газ для синтеза метанола должен содержать не более 1,0—1,5% азота, а отношение Нз СО в нем долнчно составлять около 2,2. Конверсию углеводородов проводят смесью (Н2О + СО2) в одну ступень — в трубчатых реакторах. Энерго-технологические схемы производства метанола строятся по тому же принципу, что и при производстве аммиака. [c.150] Производство технического водорода при давлении 30 ат. [c.151] Принцип построения энерго-технологических схем производства технического водорода тот же, что и производства аммиака. [c.151] Реакционные трубы, заполненные катализатором, устанавливаются вертикально в топочном пространстве печи, число труб зависит рт общей производительности печи- В современных печах большой мощности, составленных из 2—4 блоков, число труб достигает 600. На рис. 1У-4 схематично показано расположение реакционных труб, наиболее часто встречающееся в промышленных печах. [c.152] Внутренний диаметр труб, работающих под давлением около 30 ат, равен 90—130 мм, -высота 12—14 м, толщина стенки 16— 20 мм. Трубы монтируются на металлическом каркасе, опирающемся на мощные опоры, нижняя часть которого находится на высоте 2—3 м от уровня земли или рабочей площадки. Трубы подвешиваются к каркасу при помощи жестких опор, расположенных в верхней или нижней части трубы, причем компенсация линейных расширений труб воспринимается в первом случае гибкими нижними газоотводящими трубами (пигтайлями), Во втором — газоподводя-щими трубами. Часто реакционные трубы снабжены дополнительной подвеской в верхней части при помощи пружин или рычажных траверс. Реакционные трубы объединены системой коллекторов, подводящих к ним паро-газовую смесь и отводящих от них конвертированный газ. [c.152] Печь оборудована необходимым количеством взрывных панелей, смотровых окон и металлических площадок для обслуживаний. Монтаж и ремонт реакционных труб осуществляются с помощью подвижных йысотпых подъемных кранов или стационарно-подвиж-ных талей. [c.154] По конфигурации трубчатые печи могут быть разделены па прямоугольные и цилиндрические. В прямоугольных печах, имеющих форму параллелепипеда, обеспечено компактное расположение труб и горелок, а также системы воздуховодов и коллекторов. В цилиндрических печах добиться этого значительно труднее. [c.154] В зависимости от схем движения топочных газов и паро-газовой смеси трубчатые печи могут быть прямоточными, нротивоточными и со смешанным током. Все более широкое распространение получают трубчатые печи с беспламенными радиационными горелками, в которых большая часть тепла, необходимого для процесса конверсии, передается радиацией. [c.154] Трубчатые печи прямоточного типа. В печах прямоточного типа газы в межтрубном и трубном пространствах движутся в одном направлении (сверху вниз или снизу вверх). [c.154] Трубы подвешены на верхних опорах, компенсация термических удлинений воспринимается газоотводящими пигтайлями и плавающими коллекторами, заключенными в теплоизоляционные короба. Распределение температуры- дымовых газов, стенки реакционных труб и паро-газовой смеси в слое катализатора по высоте топочной камеры показаны на рис. 1У-7. Паро-газовая смесь при движении по трубам нагревается с 600 до 800°, С, температура стенки труб повышается по ходу потоков с 750 до 900° С, а температура дымовых газов в зоне факела (/ = 1,5 м) приближается к 1250° С. В результате интенсивного поглощения тепла при протекании эндотермических реакций в трубах дымовые газы охлаждаются и выходят из топочной камеры при температуре 1070 С. [c.155] Основной недостаток прямоточных печей — низкий коэффициент теплоотдачи со стороны дымовых газов. На начальном участке труб, где расходуется основное количество тепла па нагрев реакционной смеси и протекание эндотермических реакций, существует значительный перепад между температурами паро-газовой смеси и дымовые газов (см. рис. 1У-7). Поэтому трубы работают в очень тяжелых условиях. Для предохранения их от перегрева ряды располагают с определенным шагом, составляющим около 9 диаметров трубы, а в топочной камере поддерживают повышенный избыток воздуха. [c.155] Трубчатые печи противоточного типа. Трубчатая печь фирмы Фостер — Уиллер относится к прямоугольным печам противо точного типа. Паро-газовая смесь поступает сверху в реакционные трубы через металлические пигтайли. Топочная камера в плане представляет собой прямоугольник, но в поперечном вертикальном сечении она имеет, как видно из рис. 1У-8, сложную конфигурацию, обусловленную способом подвода тепла к реакционным трубам. [c.155] Коэффициент теплоотдачи от дымовых газов высок вследствие излучения от раскаленных стен топочной камеры, расположенных в два или три яруса. Каждый ярус обогревается рядом короткофакельных горелок, установленных вертикально на узких карнизах под наклонными плоскостями стен. [c.156] Вернуться к основной статье