ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Высокотемпературная конверсия углеводородных газов. Я. С. Казарновский, Б. С. Торбан, Ф. И. Кабанов из "Справочник азотчика Т 1" Промышленное осуществление конверсип углеводородных газов водяным паром в трубчатых печах с подводом тепла извне стало возможным в результате успешного освоения производства катализаторных труб из жаропрочной стали, способных работать при высоких температурах под давлением в десятки атмосфер, а также в результате создания более активных катализаторов и совершенствования конструкции печи. [c.115] Из-за смещения равновесия реакции (П-1) в нежелательном направлении возникает необходимость вести нроцесс с ббльшим соотношением Н2О СН4 и при более высоких температурах. [c.115] По схеме на рис. П-22 природный газ под давлением около 35 ат нагревают до 380—400 С в теплообменнике 6, обогреваемом дымовыми газами. Далее газ поступает в аппарат 1 очистки от органических и неорганических соединений серы. В описываемой схеме очистка проводится поглотителем на основе окиси цинка (стр. 294). [c.115] В некоторых случаях (например, при наличии в природном газе наряду с меркаптанами дисульфидов) применяется более сложный способ сероочистки. К природному га.зу, нагретому до 380—400 °С, добавляют водород или азото-водородную смесь в таком количестве, чтобы в смешанном газе содержалось 5—10% водорода. Эта смесь ири 380—400 °С очищается от сероводорода и от большей части органических соединений серы при иомощи поглотителя на основе окиси цинка. Затем на кобальтмолибдено-вом или никельмолибденовом катализаторе дисульфиды и другие устойчивые соединения серы гидрируются в сероводород, который далее адсорбируется поглотителем на основе 2иО, помещенным в очистном аппарате после гидрирующего катализатора. [c.115] Очигценный газ, содержащий не более 1 мг/.п серы, смеип1вается с водяным паром в соотношении пар газ = 4 1 (в пересчете на метан) и направляется в аппарат 3, ГДР нагревается дымовыми газами до 530—550 С. Далее паро-газовая смесь поступает в трубчатую печь 2 на первую ступень конверсии (стр. 76). Тепло, необходимое для нагрева паро-газовой смеси и проведения эндотермической реакции конверсии СН,, получают путем сжигания природного газа с воздухом в горелках. Процесс конверсии обычно ведут так, чтобы температура конвертированного газа на выходе из печи составляла 800—820 °С в этом случае конечное содержание метапа в газе находится в пределах 7,5—9%. [c.116] Из трубчатой печи газ поступает в смеситель, совмещенный с шахтным конвертором 11, куда турбокомпрессором (на рисунке не показан) подается сжатый воздух, предварительно нагретый до 500—550 °С в аппарате 4. Смесь газа с воздухом проходит далее в конвертор, в конической части которого протекают экзотермические реакции с участием кислорода воздуха, а на катализаторе завершается процесс конверсии метана и достигается соотношение (Hj СО) N , необходимое для синтеза аммиака. [c.116] Тедло дымовых газов, вышедших из радиантной секции трубчатой нечи, используют далее для нагревания паро-газовой смеси в аппарате 5 для подогрева воздуха, идущего в шахтный конвертор на вторую ступень конверсии, в аппарате 4 для перегрева пара в аппарате 3 (отсюда часть пара идет в сеть, а остальное количество смешивается с горячим природным газом, направляемым на конверсию в трубчатую печь) для подогрева природного газа в теплообменнике б для получения пара в котле 7 (вода подается в змеевики парового котла циркуляционным насосом 10), для подогрева питательной воды в экономайзере 8. Для сепарации капель воды из пара предусмотрен паросборник 9. Дымовые газы, имеющие температуру 160—170 °С, удаляются дымососом (на схеме не показан) в атмосферу через выхлопную трубу. [c.116] Поскольку нафту перерабатывают в синтез-газ на активных катализаторах, в ней не должны присутствовать примеси свинца (которые могут попадать в нее при транспортировке в цистернах, где ранее хранили этилированный бензин). [c.117] Расстояние между соседними трубами составляет обычно 1,4й при однорядном расположении труб и 2й — при двухрядном (й — наружный диаметр трубы). [c.118] Трубы изготовляют методом центробежного литья из жаропрочной стали, сходной по составу со сталью марки 4Х25Н20С2. [c.118] В трубы загружается катализатор в форме колец Рашига диаметром и высотой 15—20. ii.it, пропитанных никелем. Каждая труба соединяется с подводящим и отводящим коллектором с помощью легко компенсирующихся трубок или армированных гибких шлангов, что дает возможность каждой трубе свободно удлиняться. При эксплуатации печи контролируется разность удлинения одной трубы по отношению к другим. [c.119] Печи футеруют огнеупорным кирпичом. В новейших конструкциях трубчатых ночей наряду с огнеупорным кирпичом для футеровки начинают применять жаро-ггрочпыи бетон. [c.119] Для обеспечения длительной и безопасной работы труб необходимо, чтобы температура стенки трубы в любой зоне не превышала 900 °С. При подогреве паро-газовой смеси до 550 °С наибольшее количество тепла должно подводиться в начальную зону трубы. Поэтому раньше горелки размещали в верхнем своде печи (при движении иаро-газовой смеси через катализатор сверху вниз) пли в ее подовой части (при движении паро-газовой смеси через катализатор снизу вверх). Примерное распределенпе температур по высоте трубчатой печи при размещении горелок в верхнем своде приведено на рис. П-24. [c.119] В настоящее время благодаря созданию горелок, производительность которых можно плавно регулировать в широких пределах, и надежному контролю температур горелки в печах большой производительности размещают в несколько ярусов на продольных стенках камер. [c.120] На рис. П-25 показано распределение температуры по горизонтальному сечеьпю катализаторной трубы при расположении труб в печи в два ряда в шахматном порядке и в один ряд 2 . При однорядном расположении распределение температур более равномерно и, следовательно, трубы работают интенсивнее, поэтому в ряде случаев сооружают печи с однорядным расположением труб, хотя при этом увеличивается длина печей. [c.120] В описанной выше трубчатой печи, работающей под давлением 1,7 ат (стр. 113), применены панельные горелки (см. рис. П-19), в печи, изображенной на рис. П-23, пламенные горелки размещены в несколько ярусов. Природный газ сжигают в горелках с избытком воздуха а = 1,1 — 1,15. [c.120] Усовершенствование конструкций панельных и пламенных горелок для печей, работающих под давлением, позволило повысить удельную тепловую нагрузку на трубы до 50 тыс. ккалЦч-м ), считая на внутренний диаметр. Объемная скорость (па сухой природный газ) принимается обычно в пределах 700—800 ч 1. [c.120] В боковых стенках печей размещаются взрывные панели, а также смотровые окна для наблюдения за трубами, пламенем горелок и за состоянием футеровки печи. [c.120] Верхняя часть печи является конвективной секцией, общей для обеих камер и обогреваемой дымовыми газами, выходящими из радиантной секции. Смонтированные в конвективной секции аппараты выполняются в виде плоских горизонтально расположенных змеевиков. Трубы экономайзера изготовляют из углеродистой стали материал труб парового котла выбирают в зависимости от давления в котле остальные аппараты изготовляют из легированных хромомолибденовых или хромистых сталей. [c.120] Вернуться к основной статье