ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Аппараты для подготовки реакционных компонентов и приготовления исходной смеси из "Производство технологического газа для синтеза аммиака и метанола из углеводородных газов" Нормальная работа сатурационной башни возможна при равномерном распределении по сечению аппарата встречных потоков газа и воды, постоянстве уровня воды в нижней части и сепарации выходящего газа от капельной влаги. [c.199] Допустимая максимальная температура на входе реакционной смеси в конвертор шахтного типа определяется, во-первых, температурой начала взаимодействия углеводородов с кислородом и, во-вторых, температурой начала термического распада углеводородов. [c.200] Для подавления реакции термического распада углеводородов предварительный нагрев их ведут совместно с водяным паром. Как указано выше, при атмосферном давлении, длительности нагрева паро-газовой смеси около 1 сек и двукратном (по сравнению с теоретическим) количестве водяного пара образование углерода в кварцевом реакторе начинается при 880° С для метана, при 700 и 650° С для пропана и бутана и при 580—590° С для этилена и пропилена. Повышение давления вызывает понижение температуры начала термического распада углеводородов. Показано что при нагревании смеси бутана с водяным паром повышение давления с 2 до 20 ат вызывает понижение температуры начала термического распада бутана с 650 до 550° С. [c.200] Природные газы кроме метана содержат высшие его гомологи, поэтому предварительный нагрев смеси природного газа с водяным паром в теплообменниках в промышленности ведут до 500—600° С при низком давлении и до 400—450° С при давлении 20 ат. Кислород или кислородо-воздушную смесь обычно не подогревают. Температура паро-газо-кислородной смеси на входе в конвертор составляет соответственно 400—450 и 350—370° С. [c.200] На рис. V-6 изображены теплообменники-нагреватели паро-газовой смеси для конверсии природного газа при низком и среднем (20 ат) давлениях. Толщину стенки корпуса 2, выполненного из углеродистой стали, определяют расчетным путем, исходя из рабочего давления, температуры нагрева и диаметра аппарата, зависящего от заданной производительности. [c.200] Межтрубное пространство теплообменников разделено перегородками 4, обеспечивающими продольно-поперечное организованное движение паро-газовой смеси, что способствует увеличению коэффициентов теплопередачи и однородности температурных полей по сечению и высоте аппарата. В теплообменнике происходит нагрев и тщательное перемешивание природного газа и водяного пара. [c.202] Парс-газе-кислородные смесители. Важнейшую роль в процессе производства синтез-газа автотермическим методом каталитической конверсии газообразных углеводородов играет приготовление исходной реакционной смеси. [c.202] При получении синтез-газа с минимальным количеством азота поступающая в конвертор реакционная смесь содержит около 40% природного газа, столько же водяного пара и 20% кислорода — если процесс проводят при низком давлении, и 25% природного газа, 60% водяного пара и 15% кислорода — если давление в процессе конверсии составляет 20 ат. При получении технологического газа с отношением (СО Нз) N2 = 3 при низком давлении в реакционной смеси содержится 29% природного газа, 29% водяного пара, 16—17% кислорода и 26% азота. [c.202] Нарушения нормального технологического режима, приводящие к значительному увеличению концентрации кислорода в исходной реакционной смеси, вызывают воспламенение ее в прортранстве над слоем катализатора, сопровождающееся резким повышением температуры, образованием сажи, возможным разрушением гранул катализатора и футеровки конвертора, выходом из строя смесителя. [c.202] Согласно предположению найденные критические содержания кислорода занижены, а метана завышены примерно на 30% против их значения. Однако, принимая во внимание, что температура реакционных промышленных смесей составляет 350—450° С, и учитывая, что, согласно экспериментальным данным при повышении температуры на 100° С критическое содержание горючего в смесях возрастает на 12—16%, можно полагать, что критическое содержание кислорода, указанное на рис.. -7, а, приблизительно соответствует промышленным условиям. [c.203] Из рис. Л -7, на котором нанесены также значения концентрации О2, СН4, Н2О (или Н2О + N2) в промышленных смесях 6,7,8), видно, что эти смеси являются горючими, хотя и трудно поджигаемыми. Чем больше отклоняется состав смеси от среднего, тем при более низкой температуре она может быть подожжена. Поэтому быстрое интенсивное перемешивание компонентов с получением смеси, наиболее близкой к гомогенному состоянию, является одним из важнейших и обязательных условий, лежащих в осно ве конструирования газо-паро-кислородного смесителя. [c.203] После смешения метана с паром и кислородом скорость газового потока ни в одной точке системы, вплоть до реакционной зоны в слое катализатора, не должна быть ниже определенного предела, соответствующего скорости распространения пламени. По аналогии с данными для целого ряда горючих смесей можно полагать, что скорость распространения пламени для тройных смесей СН4—НцО—О2 ниже 1 м сек. [c.203] Поэтому следующее обязательное условие при конструировании смесителей, а также верхней части конвертора (являющейся во многих случаях продолжением смесителя) — поддержание во всех точках системы скорости реакционного потока не ниже 1 м1сек. Следует иметь в виду, что в некоторых конструкциях застойные зоны, в которых скорость потока может снижаться практически до нуля и даже приобретать отрицательную (обратную) величину, могут возникать в системе несмотря на большую среднюю скорость истечения реакцйонной смеси (до 80—100, /сек). [c.204] Полнота и быстрота смешения отдельных компонентов зависят от многих факторов как конструктивного характера (размеры и форма тотверстий для истечения потоков, расстояния между отдельными отверстиями, угол встречи потоков, размеры и форма диффузора и пр.) так и связанных с физическим состоянием смешиваемых потоков (давление, температура, линейные и весовые скорости и пр. [c.204] Развитие конструирования смесителей направлено на дробление смешивающихся потоков на мелкие струи и увеличение турбулентности потоков механическими средствами (завихрители, плохо обтекаемые вставки и пр.). В теории смешения газовых потоков используют в настоящее время модель Прандтля, основанную на переносе количества движения, и модель Тейлора, основанную на поперечном переносе завихренности . [c.204] В азотной промышленности для смешения природного газа, водяного пара и кислорода широкое распространение получили смесители трубчатого (струйного) типа. Принцип смешения основан па встрече реакционных потоков, расчлененных на большое количество мелких струй, под некоторым углом друг к другу или при параллельном истечении. Смешение начинается на трубной доске и продолжается в верхней части диффузора смесителя. В нижней части диффузора, имеющего форму усеченного конуса или кольца, происходит выравнивание потока с таким расчетом, чтобы поле концентраций и скоростей по всему сечению реакционной смеси на выходе было равномерным. [c.204] Относительно низкая скорость газовой смеси на подходе к катализатору позволяет отказаться от верхнего защитного слоя крупнокускового ЪО мм) катализатора на магнезитовом кирпиче, применяемого в конверторах низкого давления. [c.207] Для изготовления описанных смесителей обычно применяют легированную сталь марки Х18Н10Т. [c.208] Вернуться к основной статье