ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теоретические основы и технология процессов паровой каталитической конверсии углеводородов из "Технология, экономика и автоматизация процессов переработки нефти и газа" Естественно, что выход водорода будет тем больше, чем выше содержание его в молекуле углеводородного сырья. С этой точки зрения наиболее благоприятное сырье — метан, в молекуле которого содержится 25 % мае. водорода. Источником метана являются природные газы с концентрацией 94-99 % об. СН4. Для производства водорода выгодно также использовать дешевые сухие газы нефтепереработки. [c.264] Теоретические основы процесса ПКК углеводородов. [c.264] Реакция (7.1) является сильно эндотермической (при конверсии метана Q = 206,7 кДж/моль) и, следовательно, термодинамически высокотемпературной. Вторая стадия процесса ПКК углеводородов (7.2) протекает с выделением тепла и термодинамически для нее более благоприятны низкие температуры. Поэтому на практике процессы ПКК проводят в две ступени при оптимальной для каждой из стадий температуре. [c.264] Давление оказывает отрицательное влияние на равновесие основной реакции конверсии метана и поэтому требуется более высокая температура для достижения одинаковой степени превращения углеводородного сырья. Тем не менее предпочитают проводить процесс под повышенным давлением, поскольку полученный водород используется затем в гидрогенизационных процессах, проводимых под давлением. При этом снижаются затраты на компримирование газа и, кроме того, повышается производительность установки. [c.264] Помимо температуры и давления, на равновесие реакций (7.1) и (7.2) существенное влияние оказывает мольное отношение водяной пар (т. е. окислитель) углерод сырья (йн,о)- Очевидно, что при увеличении отношения сверх стехиометрического равновесия концентрация мегана в газах конверсии будет снижаться (рис. 7.1 и 7.2). Установлено, что в продуктах паровой конверсии углеводородного сырья при температуре выше 600 °С отсутствуют гомологи метана. Это обусловливается тем, что метан является наиболее термостойким углеводородом по сравнению с его гомологами. Поэтому равновесный состав продуктов паровой конверсии углеводородов ири температуре свыше 600 °С обычно рассчитывают по константе равновесия реакций. [c.264] Вероятность выделения этого углерода возрастает при увеличении числа углеродных атомов (п) углеводорода, повышении давления и уменьшении отношения 6н,о- При этом наиболее опасен температурный режим 500-750 °С. При температурах свыше 750 °С углеобразова-ние менее вероятно в результате усиления реакций газификации образовавшегося углерода водяным паром и диоксидом углерода. В этой связи промышленные процессы ПКК углеводородов проводят при двух-и более кратном избытке водяного пара против стехиометрически необходимого соотношения. [c.266] Паровая конверсия метана с приемлемой скоростью и глубиной преврашепия протекает без катализатора при 1250-1350 °С. Катализаторы конверсии углеводородов предназначены не только для ускорения основной реакции, но и для подавления побочных реакций пиролиза путем снижения температуры конверсии до 800-900 °С. Как наиболее активные и эффективные катализаторы конверсии метана признаны никелевые, нанесенные на термостойкие и механически прочные носители с развитой поверхностью тина оксида алюминия. С целью интенсификации реакций газификации углерода в никелевые катализаторы в небольших количествах обычно вводят щелочные добавки (оксиды Са и Mg). [c.266] Паровую конверсию оксида углерода (8.2) проводят в две ступени сначала при температуре 480-530 °С на среднетемпературном железохромовом катализаторе, затем при 400-450 °С на низкотемпературном цинкхроммедном катализаторе. [c.266] Технологическая схема установки паровой каталитической конверсии при давлении 2,0-2,5 МПа показана на рис. 7.3. [c.267] Сырье (природный или нефтезаводской газ) сжимают компрессором до 2,6 МПа, подогревают в подогревателе, в конвекционной секции печи-реакторе до 300-400 °С и подают в реакторы Р-1 и Р-2 для очистки от сернистых соединений. В Р-/, заполненном алюмокобальтмолибде-новым катализатором, осуществляют гидрогеиолиз сернистых соединений, а в Р-2 — адсорбцию образующегося сероводорода на гранулированном поглотителе, состоящем в основном из оксида цинка (481-2п, ГИАП-10 и др.) до остаточного содержания серы в сырье 1 ррт. В случае использования в качестве сырья бензина последний подают насосом и на входе в Р-1 смешивают с водородсодержащим газом. [c.268] К очищенному газу в смесителе добавляют перегретый до 400-500 °С водяной пар, и полученную парогазовую смесь подают в печь паровой конверсии. Конверсию углеводородов проводят при 800-900 °С и давлении 2,2-2,4 МПа в вертикальных трубчатых реакторах, заполненных никелевым катализатором и размещенных в радиантной секции печи в несколько рядов и обогреваемых с двух сторон теплом сжигания отопительного газа. Отопительный газ подогревают до 70-100 °С, чтобы предотвратить конденсацию воды и углеводородов в горелках. Дымовые газы с температурой 950-1100 °С переходят из радиантной секции в конвекционную, где установлены подогреватель сырья и котел-утилизатор для производства и перегрева водяного пара. [c.268] Смесь водорода, диоксида углерода и водяного пара охлаждают затем в теплообменниках до 104 °С и направляют на очистку от СО2 в абсорбер К-1 горячим раствором К2СО3. [c.268] Диоксид углерода удаляют регенерированным раствором карбоната калия в две ступени. На I ступень для абсорбции основной части СО2 подают более горячий раствор К2СО3 в середину абсорбера. Доочистку от СО2 проводят в верхней части абсорбера, куда подводят охлажденный в теплообменниках до 60-80 °С раствор К2СО3. [c.268] Насыщенный диоксидом углерода раствор К2СО3 подают в турбину, где давление его снижают с 2,0 до 0,2-0,4 МПа, а затем — в регенератор К-2. В результате снижения давления и дополнительного подвода тепла в куб К-2 из раствора десорбируется диоксид углерода. Регенерированный раствор К2СО3 возвращают в цикл. [c.269] Водородсодержащий газ из абсорбера К-1, подогретый в теплообменнике до 300 °С, направляют в реактор метанирования Р-5, заполненный никелевым катализатором, промотированный оксидами Mg и Сг. После метанирования водород охлаждают в теплообменниках и холодильниках до 30-40 °С и компрессорами подают потребителю. [c.269] Вернуться к основной статье