ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Конверторы метана из "Производство технологического газа для синтеза аммиака и метанола из углеводородных газов" Возможность работы аппарата при температуре процесса, превышающей 1000° С, обеспечивается внутренней огнеупорной и теплоизоляционной футеровкой. Внутри конвертора выкладывается цилиндрическая шахта из высокоогнеунорного кирпича или фасонных, блоков, ограниченная снизу сводом с отверстиями для прохождения конвертированного газа. Сверху шахта заканчивается усеченным конусом с углом при основании 45 или 60°. Между огнеупорной шахтой и корпусом конвертора помещают огнеупорный теплоизоляционный материал с таким расчетом, чтобы температура корпуса конвертора не превышала 80° С. Внутренняя шахта конвертора заполнена никелевым катализатором. [c.209] Для контроля за работой конвертора установлены четыре термопары одна над слоем катализатора для замера температуры исходной реакционной смеси две в верхнем слое катализатора (расположенные одна вертикально по оси конвертора, другая радиально) для определения уровня горячей зоны и одна в нижней зоне катализатора. На выходе из конвертора в газоходе установлена термопара для определения усредненной температуры конвертированного газа. [c.209] Футеровку делают трехслойиой, общая толщина ее около 500 мм. Первый слой, примыкающий к катализатору, выполняют из шамотного кирпича класса А (в аппаратах под повышенным давлением из высокоглиноземистого кирпича ВГО-72), последующие два слоя — из легковесного шамота марки БЛ-1. Пространство между футеровкой и обечайкой (30—50 мм) заполняется плотно утрамбованной просушенной шамотной крошкой размером не более 4 мм. [c.211] Качество футеровки в значительной степени зависит от режима ее сушки. Футерованные конверторы, простоявшие до начала пусковых операций теплый летний период, работают более надежно. Сушку осуществляют дымовыми газами, образующимися при сжигании природного газа с воздухом, непосредственно в шахте конвертора или в специальной камере. Температура дымовых газов регулируется разбавлением их воздухом. Подъем температуры ведут равномерно по 2° С в 1 ч с выдержками в течение 24 ч при 110, 200 и 270—300 С. В период сушки температуру измеряют подвижной термопарой, вставленной через специальный боковой штуцер в среднюю часть шахты конвертора. Разность температуры между дымовыми газами в центре конвертора и у футеровки обычно составляет 150—200° С. При достижении в слое засыпки (у корпуса) температуры 110° С сушку футеровки считают законченной. Время, затрачиваемое на сушку конвертора, составляет 9—10 суток. [c.211] В конверторы, работающие при давлении 20 ат, защитный слой не загружают, так как скорость исходной смеси на подходе к катализатору мала (3—6 м/сек) и при соблюдении рабочей инструкции попадание воды на катализатор в период пуска исключается. После окончания загрузки катализатора для удаления пыли конвертор необходимо продуть воздухом вначале снизу вверх (с выбросом его через горловину), а затем сверху вниз. [c.212] Загрузка катализатора в конвертор осуществляется практически навалом, так что в начальный период работы происходит его естественное уплотнение. Общий объем, занимаемый катализатором, уменьшается при этом приблизительно на 1—2%. Однако связанное с этим уменьшение высоты слоя катализатора приходится на верхнюю конусную часть шахты и составляет примерно 300—500 мм. Увеличение площади сечения верхнего слоя катализатора и пропорциональное снижение средней линейной скорости реакционной смеси может вызвать ее воспламенение над катализатором, а затем и в диффузоре смесителя. На многих заводах вновь загруженные катализатором конверторы метана после трех-пяти дней работы останавливают, усадку компенсируют добавлением свежего катализатора. Эту операцию проводят 2—3 раза. [c.212] Усадка катализатора может происходить также вследствие механического разрушения его гранул при резких сменах температуры. [c.212] Изменения нагрузки, давления, состава исходной газо-паро-кислородной смеси, нарушения нормального технологического режима, а также остановки агрегата, сопровождающиеся охлаждением верхнего слоя катализатора, приводят к перемещению зоны максимальных температур. Если гранулы катализатора, расположенного в этой зоне, плохо противостоят резким сменам температуры, катализатор постепенно разрушается. Это вызывает увеличение гидравлического сопротивления конвертора и усадку катализатора, что может привести к воспламенению исходной реакционной смеси. [c.213] В связи со сказанным катализатор, применяемый в процессе автотермической конверсии углеводородов, особенно при повышенном давлении, помтю высокой активности и длительного срока службы, должен обладать также и термостойкостью, т. е. способностью без разрушения выдерживать многократные тепловые удары. [c.213] Камера разогрева (рис. У-14) представляет собой вертикальный сварной аппарат диаметром 21(30 мм, высотой 4000 мм, футерованный хромомагнезитовым и шамотным кирпичом. Между футеровкой и корпусом засыпается шамотная крошка, так что общая толщина футеровки и засыпки составляет 450—500 мм. Рабочее давление равно 1,4 ат, температура до 1800° С. Аппарат оборудован двумя газовыми горелками, двумя смотровыми окнами, запальным отверстием и предохранительным взрывным клапаном. Производительность горелок по природному газу 35 и 150 м /ч. Внизу и вверху цилиндрической части аппарата врезаны штуцера для подвода холодного воздуха, азота и конвертированного газа. Камера оборудована коммуникациями с регуляторами давления и расхода, отсекателями, блокировками, контрольно-измерительными приборами и представляет собой по существу автономную установку. Дымовые газы от камеры к агрегатам подводятся по коллекторной схеме коллектор представляет собой футерованный огнеупором газоход диаметром 800 мм. [c.213] По другому способу для получения теплоносителя используют две горелки, вставляемые при разогреве в специальные штуцера, расположенные диаметрально в верхней части конвертора метана. Сжигание природного газа с воздухом происходит непосредственно в катализаторной зоне. [c.214] Восстановление катализатора в агрегатах, работающих при низком давлении, производится следующим образом. Режим разогрева переводят с окислительного па восстановительный, для чего дымовые газы разбавляют не воздухог, а азотом, а в камеру разогрева подают конвертированный газ или азото-водородную смесь. Концентрация водорода во влажной газовой смеси после камеры составляет около 30%, температура в конверторе 800—850° С. Греющий газ после конвертора направляют в коллектор конвертированного газа. [c.216] Пуск агрегатов конверсии природного, газа осуществляют обычно с включенными приборами автоматического регулирования. Предварительно производится регулировка определенных количеств водяного пара, природного газа, кислорода (или кислородо-воздушной смеси) с выбросом их через соответствующие свечи в атмосферу. После настройки всех регуляторов (давления, расхода и соотношения потоков) нажатием кнопок на щите управления быстро и почти одновременно переводят потоки пара, природного газа и кислорода в агрегат. [c.216] В агрегатах, работающих при повышенном давлении, восстановление катализатора совмещают с предпусковым подъемом давления в конверторе. После разогрева катализатора до 850 С и герметизации агрегата в конвертор подают холодный конвертированный газ (в основном снизу вверх). В течение 4—5 ч давление в агрегате равномерно поднимают до заданного. Реакционные потоки при заданных расходах и рабочем давлении предварительно сбрасывают через продувочные свечи, расположенные непосредственно перед паро-газо-кислородиым смесителем. После достшкения устойчивых заданных параметров в конвертор вначале подают паро-газовую смесь, затем водяной пар по кислородной линии (для промывки ее от метана), а потом кислород. Перевод технологических потоков в конвертор производится в течение 0,5 мин. Все операции по включению конвертора в работу осуществляются с центрального пульта управления. [c.216] Основными причинами такого нарушения работы аппарата являются недостаточный предварительный подогрев исходной смеси, частые остановки агрегата и нарушения правил пуска, плохо отлаженная автоматизация процесса, нарушения нормального технологического режима, сопровождающиеся охлаждением катализатора в верхней части конвертора. Путем уменьшения нагрузки по природному газу, увеличения концентрации кислорода в исходной смеси и добавления к природному газу определенного количества очищенного от СОз конвертированного газа с большим содержанием водорода иногда, удается поднять горячую зону без остановки агрегата. [c.217] Если указанные мероприятия не приводят к желаемым результатам, агрегат останавливают и через теплообмеппую аппаратуру в конвертор обратным ходом снизу вверх с небольшой скоростью пропускают очищенный от СО 2 конвертированный газ с выбросом его через газо-паро-кислородный смеситель. Пропускание конвертированного газа заканчивают, когда подъем температуры в верхней части конвертора прекратится. При последующем пуске агрегата целесообразно добавлять к природному газу конвертированный газ для понижения температуры начала реакций с кислородом и лучшего разогрева верхней части катализатора. [c.217] Для предотвращения чрезмерного заглубления горячей зоны целесообразно также в верхнюю часть конвертора загружать катализатор, способствующий понижению температуры начала реакции метана с кислородом (например, ГИАП-3-6Н с большим oдepяia-нием никеля). При этом недопустимо наличие в верхнем слое катализатора никель-алюминиевой шпинели (N1 1204), которая не ускоряет начало реакции. [c.217] В промышленных конверторах для получения при низком давлении конвертированного газа с минимальным содержанием азотч описанное явление охлаждения верхнего слоя катализатора не имеет места вследствие большей концентрации кислорода в смеси. При осуществлении этого процесса под давлением 20 ат скорость реакции метана с кислородом настолько велика, что требуется прцме-нение специальных мер для небольшого заглубления горячей зоны. [c.217] При повреждениях футеровки конвертора часть исходной газо-паро-кислородной смеси байпасирует через неплотности в футеровке мимо катализатора. Это приводит к увеличению содержания метана в конвертированном газе и резкому повышению температуры отдельных участков корпуса конвертора, работающего при низком давлении. Для заполнения образовавшихся в футеровке пустот в них при помощи насоса нагнетают суспензию из шамотного порошка с огнеупорной глиной. Инъекция производится через специальные отверстия, просверленные в корпусе конвертора на участках байпасиро-вания газа. Если это мероприятие не дает желаемого результата, производят перефутеровку конвертора. [c.217] Вернуться к основной статье