ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные условия и параметры процесса из "Производство технологического газа для синтеза аммиака и метанола из углеводородных газов" В соответствии с назначением получаемого конвертированного газа (для синтеза аммиака или спиртов) определились два основных варианта технологических схем, отличающиеся способом использования теплового потенциала процесса и некоторыми элементами очистки газа. Рассмотрим кратко основные параметры и характеристики процесса, определившие промышленные схемы и конструктивные решения отдельных аппаратов. [c.259] Температура процесса. Для получения конвертированного газа с минимальным остаточным содержанием метана процесс должген осуществляться при температуре пе ниже 1350—1400° С. Достижение такой температуры связано с необходимостью полного сжигания части газа при дополнительном расходе кислорода выше стехиометрического для реакций неполного горения (стр. 230). [c.259] Зависимость содержания метана в конвертированном газе от температуры процесса по экспериментальным данным показана на рис. VII- . [c.259] Влияние давления. Процесс высокотемпературной конверсии углеводородов может быть осуществлен при различных давлениях, В промышленности обычно применяют давление около 30 ат. Раз-витие процесса направлено в сторону дальнейшего повышения давления до 40—80—120 ат и более Состав получаемого конвер тированного газа при давлениях 10, 20 и 30 ат и примерно одинаковом температурном режиме практически идентичен (табл. УП-1). Такой газ в целом удовлетворяет требованиям, предъявляемым к технологическому газу для синтеза аммиака и спиртов. [c.260] Примечание. Состав исходного природного газа (в объемн. %) 94% СН4, 3,4% С Нв 0,9% СзНа 1% N2. Состав технического кислорода 88—92% Ог 8—12% ( +Аг). [c.260] Применение повышенного давления на стадии конверсии углеводородов позволяет значительно снизить энергозатраты в производствах аммиака и метанола. Снижение энергозатрат достигается в результате использования давления природного газа из газовых магистралей ( 25 ат) или с места добычи, а также в результате значительного (примерно в 2,8 раза) увеличения объема газа при конверсии. [c.260] При давлении конверсии 30 ат затраты энергии на компримирование конвертированного газа до давления синтеза аммиака ( 320 ат) сокращаются примерно на 40%. [c.260] увеличением давления уменьшаются габариты аппаратуры, а также необходимые прохоДные сечения коммуникаций и всей арматуры. В этом отношении процесс высокотемпературной конверсии углеводородов имеет преимущество перед каталитической, так как в нем участвует почти вдвое меньший объем реагирующих веществ. [c.261] Образование свободного углерода (сажи). По термодинамическим данным (см. рис. У1-2 У1-3, У1-5), при температуре 1350—1450° С процесс высокотемпературной конверсии метана не должен сопровождаться выделением свободного углерода (сажи). Только для пропана и бутапа (см. табл. У1-6, VI- ) граница сажевыделения находится в этой области температур или незначительно выше. С повышением давления температурная граница сажевыделения растет. [c.261] В производственных условиях, даже при конверсии природного газа с относительно небольшим содержанием высших углеводородов, практически не удается полностью избежать образования сажи. При содержании в исходном газе значительного количества высших углеводородов, например при конверсии попутного нефтяного газа, выделение сажи резко возрастает. Для подавления этого нежелательного процесса конверсию проводят смесью кислорода с водяным паром. [c.261] Образованию сажи способствует снижение температуры процесса вследствие нарушения оптимального соотношения газ кислород, которое может быть вызвано несовершенством системы регулирования или изменением состава исходной реакционной смеси. Причиной повышенного сажевыделения может явиться также несовершенство горелочного устройства и организации процесса в шахте конвертора. Эти факторы еще недостаточно хорошо изучены. [c.261] Наличие в получаемом конвертированном газе даже относительно незначительных количеств сажи (до 10—50 мг/м ) вызывает. загрязнение теплообменных поверхностей котла-утилизатора, а также катализатора конверсии окиси углерода. Поэтому в промышленных схемах необходимо предусматривать соответствующую аппаратуру для тонкой очистки конвертированного газа от сажи. [c.261] Использование теплового потенциала процесса. В тепловом балансе конверсии при температуре около 1400° С физическое тепло получаемого газа составляет приблизительно 17—17,5%. Рациональное использование этого тепла для получения водяного пара значительно повышает общий энергетический к. п. д. процесса (до 94— 96%). В промышленных схемах применяют два основных способа утилизации тепла конвертированного газа. [c.261] Такое использование теплового потенциала газа не требует установки котла-утилизатора после конвертора и позволяет осуществить последующую конверсию окиси углерода без добавления пара со стороны. Этот способ применяют при производстве водорода для синтеза аммиака и других целей. [c.262] Полученный при сатурации газа водяной пар лишь частично расходуется на конверсию СО2 большая его часть в дальнейшем используется в качестве источника тепла для технологических целей. Паро-газовая смесь при температуре 265°С применяется для регенерации раствора поташа или моноэтаноламина при очистке газа от углекислоты, для получения пара низкого давления и других целей. [c.262] Интенсивность процесса. Характерной особенностью высокотемпературной конверсии под давлением является весьма высокая йнтенсивность процесса. Так, при полузаводских испытаниях конвертор с реакционным объемом 0,053 под давлением 30 ат имел нагрузку по природному газу 240 м /ч и более. [c.262] Удельная производительность реакционного объема нри этом составляла по природному газу - 4500 м / м -ч), а по (СО + На) в конвертированном газе —12 000 м /(м -ч). Время пребывания газа в реакционном объеме составляло около 1,3 сек, тепловое напряжение 6-10 ккал/ м -ч). Процесс сопровождался минимальным выделением сажи (до 3 мг/м сухого конвертированного газа). [c.262] В связи со стремлением избежать образования сажи и микропримесей окислов азота и ацетилена, а также дйя достижения большей тепловой стабильности аппарата в промышленных конверторах принимают удельные нагрузки от 1250 до 4000 (СО + + Нг) на 1 реакционного объема в 1 ч. Но и такие нагрузки позволяют создавать агрегаты достаточно большой мощности с применением аппаратуры относительно небольших габаритов и простой конструкции. [c.262] При уменьшении отношения кислород природный газ и снижении температуры возрастают остаточная концентрация метана в конвертированном газе и количество образующейся сажи, что делает газ непригодным для производства. Внезапное прекращение потока природного газа при продолжающемся поступлении кислорода может привести к попаданию последнего в систему газовых коммуникаций и аппаратов, что создает возможность взрывоопасной ситуации. [c.263] Такой характер процесса, протекающего с весьма большой интенсивностью, практически безынерционно, в свободном реакционном объеме, при высокой температуре (—1400° С) и давлении 20— 30 а/тг, требует применения надежных, быстродействующих и точных средств автоматического контроля, регулирования и защитной блокировки. [c.263] Вернуться к основной статье