На головну

Оптимізація пароповітряної конверсії природного газу та існуючих в Україні та СНД агрегатів з виробництва аміаку.

  1.  IX. Відшкодування витрат СМСП з виробництва, просуванню продукції і (або) реалізації товарів (робіт, послуг), призначених для експорту
  2.  Адсорбційна очистка природного газу.
  3.  АНАЛІЗ МОЖЛИВОСТІ ЗАСТОСУВАННЯ ІСНУЮЧИХ МЕТОДІВ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ДІАГНОСТИКИ ДЛЯ ОБРОБКИ ТВЕРДИХ МАТЕРІАЛІВ (У ТОМУ ЧИСЛІ АЛМАЗІВ).
  4.  Безпеки в Internet полягає в тому, що поки жоден з існуючих криптопротоколів (а їх вже
  5.  БОРОТЬБА ЗА ВЛАДУ НА УКРАЇНІ
  6.  БОРОТЬБА старшинського УГРУПОВАНЬ ЗА ВЛАДУ НА УКРАЇНІ
  7.  В ЗАХІДНІЙ УКРАЇНІ

Перспективним напрямком в області розробки нових схем виробництва аміаку вважається отримання парогазової суміші для потреб технології зі зниженим співвідношенням пар: Газ. Зниження співвідношення пар: Газ в трубчастої печі первинного риформінгу від 3,5 до 2,5 дає економію енергії в розмірі 6 ГДж на 1 т NH3.

Відмінною рисою нових схем також є можливість проведення конверсії в більш м'яких умовах з передачею частини навантаження по метану в шахтний реактор вторинного риформінгу. У подібних схемах двоступеневої пароповітряної конверсії природного газу завдяки перерозподілу навантаження між стадіями досягається значна економія пара, що витрачається натехнологію.

В існуючих в даний час великотоннажних агрегатах синтезу аміаку процес двоступеневої пароповітряної конверсії природного газу протікає традиційним способом з жорсткою зв'язком між стадіями. Співвідношення пар: Газ в вихідної суміші в цих агрегатах одно 3,5. Найбільш недосконалою стадією такої схеми є конверсія природного газу, на частку якої припадає до 50% загальних енергетичних витрат. Однак, наявність жорсткого зв'язку між залишковим вмістом метану в конвертованій газі на первинному і вторинному риформінгу не дозволяє оптимізувати процес.

Одним із шляхів ліквідації зазначеної зв'язку є введення байпасній подачі природного газу в шахтний реактор, завдяки чому забезпечується більш ефективне використання можливостей вторинного риформінгу.

М. а. Лебедєв і В. п. Щукін розробили рівноважну модель процесу і кінетичну модель шахтного реактора, що дозволяють проаналізувати можливість і обсяги байпасній подачі природного газу на вторинний риформинг, а також визначити їх вплив на основні техніко-економічні показники процесу.

Результати розрахунків М. а. Лебедєва і В. п. Щукіна показали, що на першому місці конверсії природного газу агрегату синтезу аміаку співвідношення пар: Газ можна знизити до 3,3: 1, скорочуючи при цьому витрати природного газу на 5% об., Додаванням його на вторинний риформинг.

Аналіз роботи вторинного риформінгу включав оцінку можливостей існуючого шару каталізатора по перетворенню надлишку метану в реакційній суміші зі збереженням при цьому вимог технологічного регламенту по конвертованому газу на виході з реактора.

Аналіз показав, що існує маси каталізатора в шахтному реакторі цілком достатньо для підтримки пропонованого режиму (рис.3.6).

Байпасну лінію найдоцільніше монтувати в газопроводі природного газу, що пройшов сіркоочистки, і підводити до підігрівнику парогазової суміші, розташованому в конвекційної зоні трубчастої печі, частина якої вивільняється для проходу байпасного природного газу. Далі обвідну лінію бажано направити до газоходу конвертованого газу, що надходить з первинного риформінгу. Для захисту підігрівача в разі аварійної зупинки передбачається подача пара з співвідношенням пар: Газ рівним 1: 1.

Скорочення подачі природного газу на 5% на первинний риформінг з напрямком його безпосередньо на вторинний риформинг в сукупності зі зниженням співвідношення пар: Газ 3,3: 1 при тій же продуктивності дозволить знизити витрату пари на технологію на 10%.

На стадії вторинного риформінгу необхідно застосовувати стійкий і активний каталізатор. Такі каталізатори випускаються як в СНД, так і провідними зарубіжними фірмами, наприклад, "Topsoe" і "ICI".

Однак для нарощування потужності на існуючому обладнанні необхідно не тільки підвищення активності каталізатора: дуже важливим моментом є зниження гідравлічного опору контактного шару. Підвищення стабільності каталізатора, а отже, збільшення терміну його служби дають позитивні результати на кожній стадії каталітичного процесу.

Двостадійний процес пароуглеводородной (трубчастої) і газоповітряної (шахтної) конверсії вуглеводнів пов'язані жорстким матеріально-тепловим балансом, згідно з яким в газі після шахтної конверсії концентраціяостаточного метану не повинна перевищувати 0,3% при співвідношенні:

(n СО + nH2) / NH2 = 3,075 (3.30)

Визначення рівноважного складу реакційної суміші після першої стадії засноване на використанні відомої схеми парогазової конверсії.

Друга стадія є окремим випадком парокислородной конверсії вуглеводнів.

Для досягнення більшої надійності (тривалості експлуатації) реактора першої стадії (трубчастої печі), зменшення вмісту оксидів азоту в димових газах і забезпечення можливості (в майбутньому) використання тепла атомних реакторів доцільно знизити температуру на цій стадії і застосувати збагачене киснем повітря на другій стадії для збереження в кінцевому складі реакційної суміші співвідношення (3.30).

Використання тепла атомних реакторів приваблива ідея. Однак, в цьому випадку необхідно пам'ятати про велику небезпеку, яку таять в собі атомні реактори, особливо при порушеннях режиму експлуатації. Сама по собі ідея має право на життя, але практична реалізація вимагає багатьох напрацювань створення досконалих систем захисту і управління, створення абсолютно нових підходів до підготовки технологічного персоналу, особливо психологічної стійкості людини в екстремальних ситуаціях, розробці методів і прийняття правильних рішень і т. Д. .

При зниженні температури першої стадії збільшується рівноважна концентрація метану і відповідно зростає кількість непрореагировавшего водяної пари. У цьому випадку паралельно зі зниженням температури доцільно зменшити вихідне співвідношення пар: Вуглець, що може привести до зниження загальної витрати вуглеводню. Однак ця операція супроводжується необхідністю введення збагаченого киснем повітря на другу стадію процесу, т. Е. Витратою концентрованого кисню і іншими енергетичними затратами. Тому необхідно оцінювати результати застосування цих двох параметрів (температури першої стадії і співвідношення пар: Вуглець), в порівнянні з еталоном - класичним процесом парового риформінгу під тиском 3,0 МПа.

Вуглеводневі еквіваленти в м3 (При нормальних умовах) при еталонному риформінгу метану, етану, н-бутану та н-гексану, відповідно, рівні 509,6 CH4; 287,9 C2H6; 157,5 н-C4H10; 108,7 н-C6H14. У ці значення не входять результати використання фізичного тепла газів в технологічній схемі. Еталонний вуглецевий еквівалент метану в перерахунку на одну тонну аміаку становить 1150 м3 СН4. Ця величина досить задовільно узгоджується зі значенням вуглеводневих еквівалентів аміачних агрегатів, які знаходяться в інтервалі 1100?1200 м3 СН4.

Для забезпечення більшої надійності експлуатації трубчастого реактора при паровому риформінгу метану можна знизити температуру першої стадії до 600 ° С. У цьому випадку збереження еталонного вуглеводневої еквівалента досягається при зменшенні співвідношення пар: Вуглець до 2,6. При використанні збагаченого киснем повітря не виключена можливість при температурі 600 ° С зниження відносини пар: Вуглець ~ до 2,0, що призведе до зменшення вуглеводневої еквівалента до 22 м3 метану в порівнянні з еталоном.

Проведений термодинамічний аналіз сажевиделенія для реакцій:

2СО «Зграфіт + СО2, (3.31)

CH4 «Cграфіт + 2H2, (3.32)

CO + H2 «Cграфіт + H2O. (3.33)

виключає утворення вільного вуглецю при паровому риформінгу метану, етану, н-бутану та н-гексану під тиском 3,0 МПа в області температур першої стадії 400?800 ° С і в інтервалі відносин пар: Вуглець = 2-4.

При температурі 400 ° С еталонному еквіваленту відповідає відношення пар: Вуглець що дорівнює двом. У цьому випадку недоцільно використовувати трубчастий реактор, звідси виникають такі два варіанти. З урахуванням того, що при температурі 400 ° С парової риформинг вищих вуглеводнів супроводжується екзотермічним тепловим ефектом, можна здійснити двохстадійний процес, в якому перша стадія буде включати реакцію метанірованія, а друга - каталітичну конверсію метану з збагаченим повітрям в шахтному реакторі. При наявності селективного і активного каталізатора метанірованія такий двохстадійний процес матиме більш просте апаратурнеоформлення в порівнянні з класичним паровим риформингом вуглеводнів.

Другий варіант пов'язаний з попередньою розробкою сталого і активного каталізатора парокислородной конверсії вищих вуглеводнів і являє собою одностадійну конверсію останніх в шахтному реакторі, наприклад н-гексан, збагаченим до 44,2% Про2 повітря. Зазначені два варіанти можуть бути розглянуті на двухстадийную і одностадійну конверсію Нафти і пропан-бутанової фракції.

Економічну ефективність модифікованого парового риформінгу вуглеводнів і двох варіантів їх конверсії з використанням збагаченого киснем повітря можна оцінити тільки при розрахунку всіх стадій енерготехнологічної схеми.

Розробка і впровадження енергозберігаючих технологічних схем синтезу аміаку набула останнім часом широкого поширення. Сучасні схеми (Uhde, Kellogg) характеризуються ефективним використанням фізичного тепла газу на різному його температурному рівні. У технологічних схемах широко прийнятий двохстадійний парової риформинг природного газу. Для зменшення витрати паливної состовляющей здійснюють нагрів повітря (в цьому розділі ми приводили проект Uhde), що надходить на спалювання. Згідно проектам деяких фірм, температуру першої стадії парового риформінгу знижують до 700 ° С, підтримуючи при цьому відношення пар: Вуглець рівним 3. У зв'язку із збільшеним вмістом метану на другу стадію процесу подають надлишок повітря в порівнянні з стехиометрическим співвідношенням:

CH4 + 0,3035O2 + 1,131N2 + 1,393H2O = CO2 + 2,262NH3. (3.34)

Залишкову концентрацію метану підвищують від 0,3 до 1,0%. У схемах передбачається витяг водню з продувних газів і використання його в процесі. Для видалення надлишку азоту його піддають низькотемпературної конденсації. Ці та інші технічні і технологічні зміни на всіх стадіях процесу дозволяють експлуатувати сучасні агрегати синтезу аміаку з енергоспоживанням приблизно 7,0 Гкал / т NH3.

 




 II. Принципова технологічна схема установки. |  Основні переваги суміщення виробництва метанолу та аміаку. |  Об'єднаний процес "Снам Проджетті". |  Економічні переваги інтегрального процесу "Снам Проджетті". |  Деякі відомості про цеолітах. |  Адсорбційна очистка природного газу. |  Гідрування гомологів метану на стадії сіркоочистки природного газу. |  Пошукові дослідження щодо підвищення калорійності природного газу, що надходить на стадію гідрування, за рахунок зниження концентрації гомологів метану. |  Комбінований автотермічний риформинг (КАР). |  Відмінні риси КАР. |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати