Конверсия метана

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Азотное производство играет важнейшую роль в современной химической промышленности. Стоит заметить, что соединения азота применяются как при получении органических, так и неорганических веществ. Особую статью в азотной промышленности составляет производство аммиака. Именно при «участии» этого ценнейшего компонента производятся удобрения, азотная кислота, взрывчатые вещества, хладоагенты и многое другое. При всей своей полезности аммиак является довольно сильным ядом, несмотря на то что применяется в медицине в виде нашатыря. Сам аммиак как вещество впервые был обнаружен в конце XVIII века. Описал его как отдельное вещество англичанин Джозеф Пристли. Спустя 11 лет французом Клодом Луи Бертолле был изучен химический состав этого вещества. Необходимость получения аммиака в промышленных количествах стала остро возникать в конце XIX века, когда стали истощаться месторождения чилийской селитры, из которой в основном получали азотные соединения. Именно «щелочной воздух» стал самым перспективным компонентом для производства различных химических соединений, которые оказали огромное влияние на разные стороны жизни человека: от военного дела, до сельского хозяйства. Но эта проблема была решена только в начале XX столетия, когда появился способ производства аммиака путем прямого синтеза из азота и водорода. Таким образом, от возникновения проблемы до ее решения прошел довольно длительный период, в ходе которого было сделано несколько открытий, позволивших «сказку сделать былью».

Процесс производства аммиака характеризуется большой энергоемкостью, что является главным его недостатком. Именно поэтому постоянно ведутся научные разработки, которые призваны решить проблемы экономии энергии. В частности разрабатываются способы утилизации выделенной энергии, а также совмещение, например, производства аммиака и карбамида. Все это способствует удешевлению деятельности предприятий и повышению их полезной отдачи. В основу производства аммиака положены принцип циркуляции, согласно которому процесс идет непрерывно, причем остатки исходных компонентов отделяются от конечного продукта и используются вновь, непрерывности: процесс синтеза происходит без остановки, принцип теплообмена, а также принцип цикличности. Как видно, все эти принципы между собой тесно взаимосвязаны. конверсия метан природный газ

Целью проведения данного проекта является изучение стадии производства аммиака (паровой и паро-воздушной конверсии природного газа), выявления и поиска закономерностей и особенностей, для того чтобы улучшить эффективность проведения процесса.

Для достижения поставленной цели были проведены аналитический обзор научной и патентной литературы, обоснование технологических и географических параметров, в котором более подробно рассмотрены способы производства, обоснование сырья, энергоресурсов, мощности производства, и т.д. А также были проведены обоснования необходимости производства данного вида продукции и объема производства.

Помимо этого, выполнены термодинамический и кинетический анализы, в ходе которых был выведен оптимальный режим проведения процесса. Рассчитаны основной аппарат проведения процесса, выбор, обоснование и расчет вспомогательных аппаратов, материальный и энергетический балансы, рассмотрены технологическая схема, перспективы производства в современных условиях, анализ экологической безопасности.

Анализированы полученные данные и сделаны выводы о возможных способах улучшения процесса паровой конверсии природного газа.



1. Анализ известных в промышленности, научно-химической и патентной литературе технологий

На протяжении последних столетий развитие мировой экономики определяется наличием доступных и удобных для использования энергоресурсов. В течение почти всего XX века роль основного мирового энергоресурса играла нефть.

Несмотря на огромные усилия в области альтернативных источников энергии, их вклад в мировую энергетику не превышает 1% и по всем серьезным прогнозам даже к концу столетия не превысит нескольких процентов. Из-за низкой плотности потока солнечной энергии на земной поверхности ни солнечная энергетика, ни тем более производство «возобновляемого биотоплива» сельскохозяйственными методами при нынешнем уровне энергопотребления не смогут дать серьезного вклада в мировую энергетику.

Природный газ является дешевым и удобным сырьем для перерабатывающей промышленности, но доля природного газа в России, используемого в качестве сырья для переработки, не превышает 1,5%, остальная часть сжигается, в качестве топлива. Необходимость в новых инновационных технологиях, а также повышение доли газа, подвергающейся химической переработке, в сочетании с возможностью аккумулирования капиталов от экспорта энергоносителей, позволяет Российской промышленности стать мощным катализатором инновационных процессов в стране. Основной применяемый в настоящее время в промышленных масштабах путь переработки природного газа - его предварительная конверсия в смесь оксида углерода и водорода (синтез-газ). На получение синтез-газа затрачивается от 50 до 75% энергии и общей стоимости всего производства.

Кроме глобального решения энергопотребления человечества должна быть рассмотрена и энергетическая эффективность переработки природного

газа во вторичное сырье. Главным фактором, определяющим жизнедеятельность отрасли и конкурентоспособность продукции, является уровень сырьевых и топливно-энергетических затрат в производстве продукции.

Значительная часть производственного потенциала перерабатывающей отрасли России характеризуется низким техническим уровнем, неудовлетворительными параметрами ресурсосбережения, не обеспечивающих необходимых предпосылок для выпуска конкурентоспособной продукции. Поэтому проблема рационального использования сырьевых ресурсов приобретает особую значимость, как фактор определенной компенсации опережающих темпов роста цен и тарифов на продукцию естественных монополий. /1/

1.1 Способ конверсии природного газа

Конверсия природного газа в настоящее время является основным методом получения водорода и синтез-газа (смеси Н2 и СО). В зависимости от используемого окислителя и аппаратурного оформления различают высокотемпературную кислородную конверсию, каталитическую парокислородную конверсию в шахтных печах и каталитическую пароуглекислотную конверсию в трубчатых печах. /2/

Автором Ласло Чернафельди /3/ был показан метод конверсии природного газа. Сущность состоит в том, что способ осуществляется путем пропускания газа в смеси с кислородом через плазменную струю, а так же с целью удешевления процесса, исходный газ делят на два потока в весовом соотношении 18-25 :75-82, первый из которых направляют на образование плазменной струи, а второй смеси с кислородом подают на конверсию в плазменную струю, образованную первым потоком и второй поток смешивают с кислородом в соотношении 0,15-1 : 1-1,2.

Ещё один способ получения синтез-газа был предложен российскими учеными /4/, который включал в себя каталитическую конверсию природного газа в присутствии двухслойного никельсодержащего катализатора с использованием, в нижнем по ходу газа слое, никель-алюмохромового катализатора, отличающийся тем, что в верхнем по ходу газа слое используют высокоогнеупорные корундовые шары в количестве 20 - 2% от объема катализатора.

1.2 Конверсия природного газа

Конверсия метана, являющегося основным компонентом природного газа, представляет собой наиболее экономичный способ получения азотоводородной смеси. Окисление метана (основного компонента углеводородных газов) при получении синтез газа осуществляется по реакциям:

СН4 + 0,5О2 = СО + 2Н2 ДH= -35,6 кД (1.1)

СН4 + Н2О = СО + 3Н2 ДН = 206,4 кДж (1.2)

СН4 + СО2 = 2CO + 2Н2 ДН = 248,3 кДж . (1.3)

Реакции (1.1) и (1.3) протекают с увеличением объема. Так как следующие за конверсией метана процессы (очистку конвертированного газа, синтез) целесообразно вести при повышенном давлении, то для снижения затрат на сжатие предпочтительно конверсию метана проводить также под давлением.

Способ получения углеводородов и аммиака и, более конкретно, способ оптимизации производства углеводородов и аммиака с использованием объединенной установки синтеза углеводородов и установки синтеза аммиака представили Джулиан Грэм (Вандербийлпарк, З.А.), Тиндалл, Барри Антони (Сасолбург, З.А.) /5/. Этот процесс уменьшает выброс CO2 в атмосферу и требует только одного участка риформинга и одного блока разделения воздуха для обоих процессов. Удаление водорода из процесса синтеза углеводородов до того, как синтез-газ поступает в реактор Фишера-Тропша, также снижает отношение Н2 / СО синтез-газа, что приводит к селективному выбору лучшего углеводорода..

Авторы /6/ предложили способ, отличающийся тем, что в качестве источника водорода для процесса очистки природного газа от сернистых соединений используют аммиаксодержащий продувочный газ цикла синтеза аммиака, нагрев смеси природного и продувочного газа осуществляют в змеевике конвективной зоны печи первичного риформинга, очистку газа от сернистых соединений проводят при низкой температуре не менее 230°С, загрузку катализатора гидрирования и поглотителя сернистых соединений производят комплексно в один аппарат, с использованием низкотемпературного катализатора гидрирования серосоединений и низкотемпературного поглотителя серосоединений, утилизацию тепла дымовых газов печи первичного риформинга осуществляют в дополнительных змеевиках конвективной зоны за счет подогрева природного газа и конденсата отпарной колонны, огневой подогреватель перед отделением сероочистки используют для пуска агрегата с “холодного” состояния.

1.3 Способ приготовления катализатора для конверсии природного газа

Процессы конверсии метана водяным паром и диоксидом углерода без катализаторов протекают с очень малой скоростью и требуют очень высоких температур (1300-1500°С).

Основным способом интенсификации химико-технологических процессов является применение катализаторов, поэтому в промышленных условиях конверсия природного газа чаще всего осуществляется с использованием катализаторов. В результате многочисленных исследований было установлено, что каталитическими свойствами по отношению к этой реакции обладают хром, молибден, вольфрам, железо, кобальт и никель, однако наиболее активными из них оказались никелевые катализаторы.

Активную часть катализатора наносят на поверхность таблетированного высокопористого инертного носителя. При приготовлении нанесенных катализаторов в качестве носителя используется высокопрокаленный оксид алюминия -Al2O3.

Способ приготовления катализатора для конверсии природного газа изобретен авторами /7/, отличающийся тем, что осуществляют совместное измельчение и перемешивание оксида алюминия с твердым гидроксидом калия в течение 45-60 мин с последующим затворением измельченной смеси водой, прокаливание гранул перед пропиткой носителя проводят при температуре 1200-1250°С в течение 4-6 ч, а гидроксид калия используют в количестве 2-5% от массы исходного сырья.

1.4 Способ получения водорода паро-углекислотной конверсией природного газа

Авторами /8/ был представлен способ получения водорода , отличающийся тем, что углекислый газ получают смешиванием монооксида углерода после стадии разделения с воздухом, подогревом полученной смеси при повышенном давлении и температуре на 50-100°С ниже температуры самовоспламенения этой смеси. И перед подачей в реакционную камеру углекислотно-паровой конверсии подогрев смеси углеводородного сырья, углекислого газа и воды проводят до 300-700°С в теплообменнике за счет тепла охлаждаемых продуктов окисления монооксида углерода.



1.5 Способ получения синтез-газа

Авторы /9/ предложили способ получения синтез-газа путем паровой или паро-воздушной каталитической конверсии углеводородного сырья, отличающийся тем, что каталитическую конверсию осуществляют в реакторе радиально-спирального типа, в котором в кольцеобразное пространство, заполненное никелевым катализатором с размером гранул 0,2-7 мм. Процесс конверсии проводят под давлением 0,1 - 12 МПа при температуре 600ч1100°С с подводом тепла извне, необходимого для проведения процесса конверсии, а также процесс конверсии осуществляют в две ступени, при этом тепло для проведения процесса на первой ступени подводят конвертированным газом после второй ступени, а тепло для проведения процесса на второй ступени подводят теплоносителем извне.

1.6 Способ преобразования энергии

Столяревский А.Я. /10/ предложил Способ преобразования энергии, отличающийся тем, что сжатый воздух, отбираемый из компрессора, используют для проведения паровоздушной конверсии природного газа в адиабатическом реакторе конверсии, при которой получают газообразное топливо, а по меньшей мере часть тепловой энергии, вырабатываемой в теплообменнике, используют для получения водяного пара, смешиваемого со сжатым воздухом перед паровоздушной конверсией природного газа, другую часть тепловой энергии используют для отпуска потребителям водяного пара или горячей воды, а получение водяного пара в теплообменнике уменьшают при снижении нагрузки электросети.

Температурный режим паровоздушной конверсии поддерживают изменением расхода и состава входного потока сжатого воздуха, а подачу сжатого воздуха, отбираемого из компрессора, распределяют между камерой сгорания и адиабатическим реактором конверсии путем применения запирающего и/или регулирующего элемента.

1.7 Система газификации с переработкой сырья и переформулированием газа

Авторы /11/ предложили изобретение обеспечивает систему, предназначенную для полной конверсии углеродсодержащего сырья в синтез-газ и шлак. Система включает в себя первую камеру для испарения исходного сырья, создания первичной камере газа (в отходящие газы); вторую камеру для дальнейшего преобразования обработанного сырья в вторую камеру газ (синтез-газ) и остатка; газ переформулирован в зоны для обработки газа. Основная камера состоит из прямых или косвенных возможностей добавки исходного сырья для того чтобы отрегулировать содержание углерода исходного сырья.

Система также включает систему управления для использования с системой газификации для мониторинга и регулирования различных стадий процесса для обеспечения эффективного и полного преобразования углеродсодержащего сырья в продукт синтез-газа.

В настоящее время наиболее рентабельным способом производства водорода является паровая конверсия метана. Согласно данным Минэнерго США, в 1995 году стоимость водорода для условий большого завода составляла $7 за ГДж. Это эквивалентно стоимости $0,24/л бензина при стоимости природного газа $2,30/ГДж (80 дол/1000 нм3). Производство водорода электролизом воды на основе современных технологий оценивается по затратам от $10 до $20 за ГДж в зависимости от стоимости электроэнергии и капитальных вложений в электролизеры.

Выбор технологии производства водорода зависит от стоимости природных углеводородов и, по мере увеличения их стоимости, будет расти доля альтернативных, и, в первую очередь, ядерных технологий.

В настоящее время в ряде стран: США, Англии, Японии, России проводятся исследования для увеличения общего кпд производства. Это достигается путем изменения некоторых параметров: температуры, давления, соотношения реагентов, время прохождения реакций; а также приготовлением катализатора для конверсии природного газа.



2. Технико-экономическое обоснование выбора сырья, энергоресурсов, географической точки строительства, мощности производства

2.1 Технико-экономическое обоснование сырья

Применение того или иного вида сырья обусловлено его стоимостью и доступностью (наличием) в данном регионе, практической возможностью построения наиболее экономичной технологической схемы и ее аппаратурного оформления. Поскольку реальные условия строительства заводов производства аммиака в различных регионах отличаются большим разнообразием, мировая азотная промышленность отличается широкой гаммой перерабатываемого сырья, применяемых технологических схем и аппаратуры.

Сырьем для получения аммиака является азотоводородная смесь состава N2 :Н2 = 1:3. Ресурсы атмосферного азота практически неисчерпаемы, поэтому производство аммиака определяется в основном способом производства водорода. Водород для синтеза аммиака может быть получен:

Разделение обратного коксового газа

Газификацией твердого топлива

Конверсией природного газа

Крекингом метана

Электролизом воды

Если взять в качестве сырья отходящие газы коксовой промышленности, то потребуется очень тщательная очистка, так как конвертируемые газы сильно загрязнены, их примеси приносят вред катализаторам. Это дорогостоящий способ извлечения водорода. Также водород можно получить из так называемой смеси природного газа и нефти, но с таким газом очень трудно работать, необходимы дополнительные очистные сооружения, что также ведет к большим затратам.

Технологическая схема производства аммиака зависит, прежде всего, от сырья, из которого получается конечный продукт. Дело в том, что, в отличие от азота, водород в чистом виде в природе практически не существует, а выделять его из воды - довольно трудоемкий и энергозатратный процесс. Поэтому в качестве сырья для производства аммиака в основном используются углеводороды, содержащие природный газ. В настоящее время именно природный газ является одной из основ аммиачной промышленности. Прежде чем попасть в колонну синтеза газ проходит несколько стадий обработки.

В основном в качестве исходного сырья используется природный газ. Он должен соответствовать стандарту ГОСТу 5542 - 87

Таблица 2.1 - Характеристика сырья /13/

Требуемые показатели качества и технологические параметры, характеризующие сырье	Нормы и параметры ( по ГОСТу, ОСТу, СТП, ТУ, Регламенту)	Область применении изготавливаемой продукции
Теплота сгорания низшая, МДж/м3(ккал/м3) при 20 °С; 101,325 кПа	31,8 (7600)	Используется на технологию и топливо
Область значений числа Воббе (высшего). МДж/м3, (ккал/м3)	41,2 - 54,5 (9850 ч 13000)
Допустимое отклонение числа Воббе от нормального значения, %, не болле	± 5
Массовая концентрация меркоптановой серы в г/м3, не более	0,036
Объемная доля кислорода, %, не более	1,0
Массовая концентрация сероводорода, г/м3, не более	0,02
Масса механических примесей в 1 м3, г; не более	0,001
Интенсивность запаха газа при объемной доле 1% в воздухе, балл, не менее	3



2.2 Обоснование энергоресурсов

При производстве аммиака расходуется значительная часть энергии, в процессах которые проходят при высоких температурах и давлении. Несмотря на это эти производства стали более энергосберегающими благодаря усовершенствованию применяемых технологий.

Таблица 2.2 - Характеристика энергоресурсов

Наименование энергоресурсов	Требуемые показатели качества и технологические параметры	Нормы и параметры по ГОСТу и ОСТу	Область применения
Согласно регламенту ТР-1-11-1: 1. Вода демине-релизованная	рН Элктропроводность, мкСм/см, не более Массовая доля кремния в пересчете на SiO2, мг/дм3, не более Массовая доля железа, общ. (Fe3+ + Fe2+) мг/дм3, не более Массовая доля аммиака (NH4+)мг/дм3, не более Массовая доля меди, общ. (Cu2+), мг/дм 3, не более	6,8ч 7,8 5,0 0,02 0,03 1,0 0,02	Используется для получения пара
Согласно регламенту ТР-03-02-2011: 2. Азот технический газообразный (N2) для технических нужд	Объемная доля азота, %, не более Объемная доля кислорода, %, не более Точка росы, не выше	99,9 0,1 Минус 40	Используется для продувок и опрессовок
Согласно регламенту: ЗАО «Сибур-Химпром» 3. Водород (Н2) со стороны	Содержание водорода, % об., не менее Содержание окиси углерода, % об., не более Содержание СО2, % об., не более Содержание метана, % об., не более	98,0 1,0 0,9 0,1	Используется для восстановления катализатора НТК
4. Азот газообразный (N2) для технических нужд	Объемная доля азота, %, не менее Объемная доля кислорода, %, не более Точка росы, не выше	98,5 1,5 Минус 40	Используется для технических нужд (обдув термопар и термокарманов)



Рациональное использование вторичных энергоресурсов (утилизация тепла) в процессе производства почти полностью обеспечивает процесс паром и механической энергией. Это дает возможность строить агрегаты аммиака по энерготехнологическому принципу, приводящему к органическому слиянию химии с энергетикой. Так как завод находится рядом с рекой Камой - источника водоснабжения, прекрасной строительной индустрией города, то одновременно с интенсификацией производственных мощностей ведется планомерная работа по расширению и улучшению природоохранных объектов. Внедрение современных видов оборудования и методов очистки сточных вод позволили сократить объем, и улучшить качество стоков, сбрасываемых в реку Каму по содержанию нефтепродуктов, сульфидов, фенолов и прочих органических загрязнений. /13/

2.3 Выбор географической точки строительства

Для обоснования географической точки строительства необходимо наличие следующих факторов:

1.Водный фактор. Вода в конверсии метана играет решающую роль (источник пара), следовательно предприятие должно находится вблизи больших объемов водных ресурсов.

2. Энергетический фактор. Суммарная потребность в энергоресурсах вследствие больших объемов производства очень значительна. Поэтому дальнейшее развитие энергоемких производств наиболее эффективно в восточных районах, прежде всего в Сибири, на базе имеющихся там богатых и дешевых энергоресурсов.

3. Наличие квалифицированных кадров

4. Земельный фактор. Нужно выбирать место расположения производства паровой конверсии метана вблизи предприятий по производству аммиака, чтобы не тратить время на перевозку продуктов конверсии.

5. Сырьевой фактор. Близость к месторождению и добыче природного газа.

6.Транспортный фактор. Близость к транспортным путям, чтобы обеспечить быструю доставку природного газа

7.Климатический фактор. Благоприятные климатические условия

8. Наличие потребителей. /14/

Всеми этими качествами обладает АО «ОХК «Уралхим» обладает АО «ОХК «Уралхим»

2.4 Обоснование мощности производства

Производственная мощность предприятия (цеха или производственного участка) характеризуется максимальным количеством продукции соответствующего качества и ассортимента, которое может быть произведено им в единицу времени при полном использовании и основных производственных фондов в оптимальных условиях их эксплуатации.

Мощность производства определяется потребностью в данном продукте, наличием и запасами сырья, возможностью оборудования на данном этапе развития.

При выборе мощности производства руководствуются следующими параметрами: наличие спроса на данный вид продукции; наличие малоограниченного источника сырья; техническое совершенствование данного агрегата.

Расчетная мощность производства аммиака определяется по следующей формуле:

М = q·Tэфф.·n (2.1)

где n - число аппаратов (1);

q - производительность аппарата (1360 т/сут);

Тэфф - эффективное время работы оборудования, сут.;

В свою очередь эффективное время работы оборудования вычисляется по формуле:

Тэфф. = Ткал. - ТППР (2.2)

где Ткал. - календарное время работы оборудования (365 суток)

ТППР - время простоя оборудования в планово-предупредительном ремонте (30 суток).

На заводе по производству аммиака АО «Уралхим» проектная мощность 1360 т/сут, а текущая мощность - 1725 т/сут. /13/

Тогда, М = 1725·(365 - 30)·1 = 577875 т/год



3. Теоретическая часть. Термодинамический (статический) и кинетический анализ и физико-химическая оптимизация основного химико-технологического процесса

3.1 Термодинамический (статический) анализ процесса

Целью термодинамического анализа является нахождение условий, при которых процесс протекает с максимальным выходом продукта, а также позволяет найти зависимость равновесной степени превращения от параметров протекания процесса (Т, Р, соотношения пар: газ)

В процессе конверсии метан окисляется водяным паром, диоксидом углерода или кислородом по следующим основным химическим реакциям:

СН4 + Н2О = СО + 3Н2 - 206,9 кДж (3.1)

СН4 + СО2 = 2СО + 2Н2 - 248,1 кДж (3.2)

СН4 + 0,5О2 = СО + 2Н2 + 35,6 кДж (3.3)

Помимо этого могут протекать побочные реакции:

СО + Н2О = СО2 + Н2 + 41,0 кДж (3.4)

СН4 = С + 2Н2 - 74,9 кДж (3.5)

С + Н2О = СО + Н2 - 131,3 кДж (3.6)

Предварительно определим термодинамическую вероятность протекания реакций (3.1) - (3.5). Для этого из литературы /15/ возьмём термодинамические данные для веществ, участвующих выше в приведённых реакциях.

По данным, представленным в таблице 3.1, находим изменения термодинамических свойств реакций (3.1) - (3.5).



Таблица 3.1 - Термодинамические свойства веществ, участвующих в процессе конверсии метана

Вещество			а	b103	c106	c10-5
CН4	-74,85	186,6	14,318	74,67	17,43	-
Н2О	-241,84	188,723	30,204	9,93	1,11	0,33
СО	-110,52	197,907	26,15	8,74	1,92	-0,46
Н2	0	130,58	28,79	0,28	1,17	0,50
СО2	-393,51	213,8	44,14	9,04	0,85	-8,54
О2	0	205,06	31,46	3,39	-	-3,77
С	0	5,73	8,58	-	-	-

При средней температуре процесса паровой конверсии 1000 К рассчитаем основные термодинамические характеристики. Результаты расчётов представлены в таблице 3.2:

Таблица 3.2 - Основные термодинамические характеристики реакций конверсии метана

Вещество
(3.1)	-27527,4	206170	217,28
(3.2)	-21855,5	247316	256,56
(3.3)	-216844	-35690	169,95
(3.4)	-3523,5	-41129	-42,26
(3.5)	-8983,3	74852	80,29

Учитывая приведённые в таблице 3.2 результаты, можно утверждать, что равновесие процесса паровой конверсии метана определяется протеканием реакций (3.1), (3.2), (3.4). Образование углерода по реакции (3.5), которое возможно при высокой температуре, в присутствие достаточного количества водяного пара не будет происходить вследствие протекания реакции (3.6) (= -2714 Дж/моль).

Анализ стехиометрии трёх обратимых реакций показывает, что линейно независимыми являются две реакции. Следовательно, для дальнейшего анализа влияния на равновесие процесса технологических параметров и количественного расчёта равновесного состава достаточно рассматривать две реакции - (3.1) и (3.4).

Качественный анализ показывает, что с увеличением температуры равновесие реакции (3.1) сдвигается в правую сторону, а реакции (3.4) - в левую сторону.

С повышением давления равновесие первой реакции сдвигается в сторону исходных веществ. Использование избытка водяного пара способствует увеличению выхода водорода.

Для дальнейшего количественного анализа влияния технологических параметров на равновесие необходимо оценить термодинамические характеристики реакций (3.1) и (3.4) в интервале температур 800-1400 К.

Необходимые для расчёта равновесного состава значения констант равновесия Кр(2.1) и Кр(2.4) определяются по эмпирическим уравнениям /17/:

(3.1)

(3.2)



Результаты сводим в таблицы.

Влияние температуры на равновесие реакций (3.1) и (3.4) можно оценить, рассчитав изменение энергии Гиббса в интервале температур 800-1400 К. Результаты расчётов:

Таблица 3.3 - Зависимость Gт для реакций (3.1) и (3.4)

Т, К
	реакция (3.1)	реакция (3.4)
800	21911,2	-9884,3
900	-2750,6	-6656,3
1000	-27527,4	-3543,0
1100	-52104,2	-126,3
1200	-76480,6	2398,7
1300	-100591,7	5248,8
1400	-124380,7	8030,4

Рис. 3.1 Зависимость энергии Гиббса от температур реакции (3.1)

В интервале температур 800-1000 К реакция (3.1) протекает обратимо, причём с повышением температуры равновесие сдвигается в сторону образования водорода и оксида углерода. При температуре более 1100 К равновесие этой реакции практически полностью сдвинуто в правую сторону. Следовательно, на практике желательно процесс паровой конверсии метана заканчивать при 1100 К.



Рис. 3.2 Зависимость энергии Гиббса от температуры реакции (3.4)

В интервале температур 800-1000 К реакция (3.1) протекает обратимо, причём с повышением температуры равновесие сдвигается в сторону образования водорода и оксида углерода. При температуре более 1100 К равновесие этой реакции практически полностью сдвинуто в правую сторону. Следовательно, на практике желательно процесс паровой конверсии метана заканчивать при 1100 К.

Реакция (3.4) в интервале 800-1100 К обратима и равновесие её сдвигается при увеличении температуры в левую сторону.

Таблица 3.4 - Зависимость константы равновесия от температуры

Т, К	реакция (3.1)	реакция (3.4)
800	0,0316	4,0589
900	1,3210	2,2092
1000	26,0024	1,3769
1100	316,101	0,9457
1200	2495,61	0,6978
1300	1,439104	0,5436
1400	6,469104	0,4417



Расчет равновесного состава при условии выхода из трубчатой

Для оценки влияния основных технологических параметров на равновесный состав продуктов состав продуктов паровой конверсии метана выбираем следующие пределы изменения параметров:

* температура 1000-1200 К;

* соотношение пар : газ 2 и 4;

* давление 10, 30, 40 атм.

В расчёте примем, что природный газ состоит только из метана. Обозначим соотношение пар : газ через а, равновесную степень конверсии метана через х, равновесную степень конверсии монооксида углерода по реакции (3.4) - через у. Для составления уравнений, выражающих Закон действующих масс для реакций (3.1) и (3.4), составим таблицу 3.5:

Таблица 3.5 - Уравнения равновесного состава газовой смеси и парциальных давлений её компонентов

Компонент	Объём газовой смеси, нм3	Равновесное парциальное давление, Па
	начальный	равновесный
СН4	1	1-х	Р
СО	0	х-у	Р
СО2	0	у	Р
Н2О	а	а-х-у	Р
Н2	0	3х+у	Р

Подставляя в выражения Закона действующих масс химических процессов (3.1) и (3.4) равновесные парциальные давления, получим систему двух нелинейных алгебраических уравнений:

- Кр(3.1) = 0 (3.3)

- Кр(4.1) = 0 (3.4)



Решая эти уравнения с помощью специального программного обеспечения (Mathcad, Excel) при выбранных значениях Т, а и Р, получим результаты:

Таблица 3.6 - Результаты, полученные при решении уравнений

Температура, К	Давление, атм	Степень превращения, %	Состав сухого конвертированного газа, %	Влажность конверт. газа (VH2O/Vсух.г)
		СН4	СО	СО2	СО	Н2	СН4
СН4 : Н2О = 1 : 2
1000	10 30	56,6 37,3	25,7 22,1	8,7 9,4	10,5 6,6	66,1 57,3	14,7 26,7	0,399 0,600
1100	10 30	82,2 59,1	21,0 21,4	5,7 7,1	16,7 12,6	72,8 66,6	4,8 13,7	0,264 0,401
1200	40 30	- -	- -	5,1 4,8	16,8 17,7	70,9 72,3	7,2 5,2	0,312 0,282
СН4 : Н2О = 1 : 4
1000	10 30	77,6 55,2	44,7 37,2	11,8 12,3	8,7 6,0	73,6 67,0	5,9 14,7	0,736 1,016
1100	10 30	95,2 79,5	41,3 39,0	9.7 10,3	12,6 10,8	76,7 72,5	1,1 5,4	0,618 0,745

Как видно из таблицы 3.6, с повышением температуры, понижением давления и увеличением относительного количества водяного пара степень превращения метана возрастает. При давлении 30 атм., отношении СН4 : Н2О = 1:2 и температурах 1000 - 1200 К степень превращения СН4 в случае равновесия достигает соответственно 37,3 ч 59,1 %, а при отношении СН4 : Н2О = 1:4 и при температурах 1000-1100 К - 55,2ё79,5 %.

Степень конверсии окиси углерода в тех же условиях при повышении температуры от 1000 ч 1200 К составляет 22,1 ч 21,4 % (то есть она начинает уменьшаться). С увеличением количества добавляемого водяного пара и понижением температуры содержание СО2 в конвертированном газе увеличивается, а содержание СО уменьшается.

Вычислим значения х и у при рабочей температуре, равной 850 оС (1123 К):

* х1123 = 0,6754

* у 1123 = 0,0689

Вычислим остаточное содержания метана и монооксида углерода в смеси при рабочей температуре, равной 850 °С (1123 К):

* хост.1123 = 0,0645

* у ост.1123 = 0,0976

Вычислим степень превращения при рабочей температуре, равной 850 оС (1123 К):

* б(СН4)равн 1123 = 0,9621

* б(СО)равн 1123 = 0,4240

Зависимость равновесного содержания метана в сухом конвертированном газе от температуры при давлениях 10 ч 40 атм и отношениях СН4 : Н2О в исходной смеси, равных 1:2 и 1:4, графически изображена на рисунке 3.3. Зависимость равновесного содержания метана от давления при температурах 1000 - 1200 К показана на рис. 3.4, а от относительного количества водяного пара при 1000 - 1200 К и 10 ч 40 атм. - на рис. 3.5:

Рис. 3.3 - Зависимость равновесного содержания метана в сухом конвертированном газе от температуры (сплошные кривые - при отношении СН4 : Н2О = 1:2, пунктирные кривые - при отношении СН4 : Н2О = 1:4) : 1 - при 10 атм;2 - при 30 атм.

Рис. 3.4 - Зависимость равновесного содержания метана в сухом конвертированном газе от давления (сплошные кривые - при отношении СН4 : Н2О = 1:2; пунктирные кривые - при отношении СН4 : Н2О = 1:4): 1 - при 1000 К; 2 - при 1100 К; 3 - при 1200 К

Рис. 3.5 - Зависимость равновесного содержания метана в сухом конвертированном газе от отношения Н2О : СН4 в исходной смеси при паровой конверсии метана ( сплошные кривые - при 1000 К; пунктирные кривые - при 1100 К): 1 - при 10 атм.; 2 - при 30 атм. /17/

3.2 Кинетический анализ процесса

Реакция конверсии метана имеет достаточную скорость лишь в присутствии катализатора.

Для процесса конверсии разработаны и предложены различные катализаторы. Лучшие катализаторы считают никелевые, нанесенные на различные "носители".

Процесс конверсии включает следующие стадии:

массопередача через газовую пленку - область внешней диффузии.

массопередача в порах - область внутренней диффузии.

химическая реакция на поверхности катализатора - область химической реакции.

Исходя из того, что реакция конверсии метана водяным паром является обратной по отношению к реакции образования метана из СО и Н2, использую принцип детального равновесия, Темкин М.И. предложил использовать для вывода вероятного механизма прямой реакции существующие представления о механизме синтеза углеводородов из СО и Н2.

Авторы одной теории синтеза углеводородов считают, что процесс протекает через промежуточное образование на поверхности катализатора хемосорбированных оксиметиленовых радикалов. Этому соответствует следующий механизм конверсии метана:

1) СН4 + z = z CH4 + H2

2) z CH4 + H2O = z CHOH + H2

3) z CHOH = z CO + H2

4) z CO = z + CO

5) H2O + z = z O + H2

6) z O + CO = CO2 + z

Механизм процесса позволил получить теоретическое уравнение:

rCH4 = (3.5)

Анализируя уравнение (3.5) получим:

rCH4 = К1* ) (3.6)

где, К1 и Кр1 - константы скорости и равновесия реакции;

l1, l2, l3 - константы, зависящие от температуры;

- текущие парциальные давления реагентов;

rCH4 - скорость расходования метана.

Анализ уравнения (3.6) показал, что процесс паровой конверсии метана имеет первый порядок относительно метана. Влияние содержания паров воды на скорость процесса мало. Отсутствие водорода в исходной парогазовой смеси приводит к значительному увеличению скорости процесса. В дальнейшем водород оказывает на процесс тормозящее действие. Повышение температуры увеличивает скорость процесса, а давление не оказывает влияния на скорость.

Константа скорости К1 из кинетического уравнения зависит не только от температуры, но и от давления, поэтому уравнение (3.6) принимает вид:



rCH4 = К1* ) (3.7)

Проведение процесса при более высоких температурах позволяет увеличить скорость основной реакции, однако наряду с этой реакцией при высоких температурах возможно протекание побочной реакции.

А так как энергия активации разложения метана больше энергии активации основной реакции, то и скорость реакции в большей степени возрастает с увеличением температуры.

Процесс проводят с достаточной скоростью при температурах ниже температуры разложения метана (T<1000oC) с помощью понижения энергии активации основной реакции, применяя селективный катализатор.

Так как скорость данного процесса описывается уравнением (3.7), то зависимость константы скорости от температуры определяется уравнением Аррениуса:

К1 = 2,03*106 exp(-90850/RT) (3.8)

где 90850 - энергия активации, Дж/моль;

R - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/мольК) /15/

Анализируя уравнение (3.8) можно отметить, что скорость процесса паровой конверсии метана возрастает с увеличением температуры и уменьшением давления.

Таблица 3.7 - Зависимость константы скорости от температуры

Т, К	800	900	1000	1100	1200
К, с-1	2,35	10,7	36,2	98	224

Вычислим К для реальной температуры проведения процесса по формуле (3.8). Получим К = 128,2 с-1

Как видно из таблицы 3.7 с увеличением температуры константа скорости увеличивается, а, следовательно, увеличивается и скорость конверсии метана, т.к. установлено, что скорость конверсии метана при избытке паров воды пропорциональна парциальному давлению метана:

(3.9)

Рис. 3.7 - Зависимость константы скорости от температуры

Из рисунка видно, что наиболее существенное увеличение скорости происходит в интервале 1000-1200 К. Именно в этом интервале температур и рекомендуется проводить реакцию.

Предел повышения температуры ограничивается температурным интервалом работы катализатора и материалом оборудования.

Из уравнения:

PCH4 =Pобщ·Xi (3.10),

где Хi - мольная доля компонента.

А так же учитывая, что по уравнению (3.7) скорость процесса зависит от парциального давления метана, можно сделать вывод, что увеличение давления приводит к увеличению скорости процесса, т.е. к его интенсификации. /17/

Расчет времени контактирования при оптимальной т

ф = Х0СН4 dx, (3.11)

где б - степень превращения (0,75 - 0,80)

С0 - начальная концентрация метана

Общее давление - 12-15

Начальная мольная доля метана в исходной смеси - 0,213

Остаточное содержание метана - 0,55

Средняя температура (К) - 703

Решая уравнение (3.11) с помощью компьютерных программ получаем: ф = 0,39 с

3.3 Физико-химическая оптимизация химико-технологического процесса

Оптимальный технологический режим выбирают исходя из термодинамического и кинетического анализов.

Влияние температуры.

Повышение температуры оказывает положительное влияние на процесс конверсии метана, как с точки зрения термодинамики так с точки зрения кинетики. Оптимальная температура, обеспечивающая высокую степень конверсии является 1123 ч 1143 К (850 ч 870оС). Предел повышения температуры ограничивается температурным интервалом работы катализатора, термической стойкостью работы катализатора, жаростойкими свойствами материалов оборудования.

Влияние давления.

С точки зрения кинетики увеличение давления оказывает положительное влияние, но с точки зрения термодинамики - отрицательное.

Однако процесс проводят при повышенном давлении, так как это имеет следующие преимущества:

более эффективно используется низкопотенциалоное тепло конвертированного газа, что значительно улучшает технико - экономические показатели производства;

позволяет создать агрегаты большой мощности при сравнительно небольших габаритах аппаратуры.

Предел повышения давления ограничивается устойчивостью катализатора и его активностью, температурным интервалом работы катализатора. Отрицательное влияние давления можно снизить за счет избытка водяного пара.

Влияние соотношения пар : газ на Н2О : СН4

Для достижения при температуре 1123 ч 1143 К (850 ч870 °С) практически полной конверсии отношения пар : газ в исходной газовой смеси должно составлять приблизительно 4:1 при давлении 33 атм. При этом сдвигается равновесие вправо и достигается наиболее полное превращение метана, а также уменьшается сажевыделение, что защищает катализатор от дезактивации. Поэтому избыток водяного пара использовать экономически целесообразно.

Время пребывания

Время контактирования уменьшается с увеличением температуры и с увеличением равновесной степени превращения метана.

Таким образом, оптимальные параметры процесса:

Т = 860оС;

Р = 33 атм;

пар: газ = 4:1;

ф = 0,39



4. Технологическая часть

4.1 Описание технологической схемы с рекомендациями параметров контроля и регулирование основного процесса

Природный газ после сероочистки (так как S, Cl, As служат ядами для катализатора) с расходом 47000 м3/час, с температурой 370°С и давлением 42 кгс/смІ по трубопроводу через регулирующий клапан попадает в зону смешения. Сюда же подают пар с расходом 98 т/час, давлением 40,5 кгс/смІ, с температурой 380°С через регулирующий клапан по трубопроводу. Соотношение пар:газ должно быть 3:1 и регистрируется прибором FfRC - 1-3 на ЦПУ.

При снижении соотношения пар:газ ниже 2,5 происходит выделение углерода из оксида углерода и метана, который отлагается на поверхности и в порах катализатора. В результате чего снижается активность катализатора и происходит механическое его разрушение. При незначительном зауглераживании катализатора, в процессе конверсии с оптимальным количеством пара углерод может газифицироваться по реакции:

C + H2O = CO + H2 (4.1)

и активность катализатора восстанавливается в случае, если не произошло механического разрушения.

После смешения парогазовая смесь по трубопроводу поступает на змеевик с температурой 380°С в конвективную зону первичного риформинга.

Печь предназначена для каталитической конверсии метана с водяным паром. Печь состоит из радиантной камеры, в которой размещены 504 вертикально подвешенных реакционных трубы и конвективной части, и сопряжена со вспомогательным котлом 101 - ВU, служащим для получения дополнительного количества пара высокого давления 100 кгс/смІ, необходимого для работы компрессора синтез - газа и поддержания парового баланса производства. Камера печи футерована шамотным кирпичом и другим огнеупорным материалом. Температура наружной металлической обшивки печи не должна превышать 60°С.

Реакционные трубы загружены таблетированным никелевым катализатором. Этот катализатор представляет собой колесо со спицами размером 15ґ6ґ11. Срок службы составляет 4-5 лет.

Трубы размещены в 12 рядов по 42 трубы в каждом и подвешены к несущим балкам на пружинных подвесках. Температурные изменения по длине труб компенсируются этими подвесками. Кольцевые зазоры между реакционными трубами и сводом камеры уплотняются огнеупорным материалом.

Остаточное содержание метана в конвертированном газе регистрируется автоматическим газоанализатором CH4R - 1 по месту и должно составлять 9-11 % об.

Перепад давления в реакционных трубах печи первичного риформинга контролируется по местному прибору PdI - 17 и не должно быть более 5 кгс/ см2.

Тепло, необходимое для проведения процесса первичного риформинга получается за счет сжигания топливного газа в потолочных горелках. Давление топливного газа должно составлять 2,0-3,5 кгс/смІ и поддерживается регулятором PRCA - 3 на ЦПУ.

Парогазовая смесь движется по реакционным трубам нисходящим потокам, подвергаясь конверсии по приведенным выше реакциям.

Парогазовая смесь, пройдя реакционные трубы, собирается в соответствующем для данного ряда коллекторе и далее по подъемной полой трубе поднимается в верхний (горячий) коллектор, по которому технологический газ направляется для конверсии метана в шахтный конвертор. Отопительные факельные горелки для сжигания газа с воздухом (260 шт. - 13 рядов по 20 горелок) расположены в своде печи между рядами труб. Дымовые газы с температурой 1000°С отводятся снизу печи. Высокопотенциальное тепло дымовых газов используется для подогрева технологической парогазовой смеси в конвективной части печи (с 380°до 520°С) и в других теплоиспользующих трубных змеевиках (паровоздушная смесь, пар 100, питательная вода, парогазовая смесь). Производительность печи около 47000 нм3/ч природного газа. Объем катализатора в реакционных трубах 24 м3.

В условиях газовой среды, содержащей водород другие агрессивные компоненты, длительная и надежная работа труб возможна лишь при условии, если температура стенки в любой зоне не превышает 920°С.

Появление на раскаленных трубах белых или темных пятен свидетельствует о неравномерности их нагревания. Перегрев труб может привести к чрезмерной деформации и даже разрыву их. Реакционные трубы следует устанавливать в печи строго вертикально во избежание их изгиба. Перекосы при затяжке фланцевых соединений недопустимы.

Работа трубчатой печи в заданном технологическом режиме обеспечивается системой централизованного автоматического управления, контроля, сигнализации и блокировки.

Для предохранения реакционных труб от прогаров необходимо внимательно контролировать температурный режим и распределение катализатора и газовой смеси по трубам. При эксплуатации печи контролируется разность удлинения одной трубы по отношению к другим, что косвенно позволяет судить о степени нагрева труб.

Газовая смесь перед подачей в реакционные трубы подогревается в змеевике конвективной зоны печи 101-В до температуры 524°С. После нагрева парогазовая смесь поступает в радиантную зону печи первичного риформинга через распределительный коллектор, пигтели, проходит реакционные трубы сверху вниз, поступает в нижние сборные коллектора и по подъемным коллекторам поступает в передаточный коллектор и подъемную трубу.

В реакционных трубах происходит взаимодействие углеводородов с водяным паром за счет тепла, подводимого через стенку трубы. Процесс конверсии ведется при температуре не более 860°С и регистрируется прибором ТR - 30 - 1ё2 и TR - 5 - 12ё23 на ЦПУ. Давление в печи должно быть 33 кгс/смІ.

Сжигание топливного газа в горелках печи первичного риформинга производится с избытком воздуха. Содержание кислорода в дымовых газах измеряется автоматическим газоанализатором O2RA - 4 - H по месту. Нормальное содержание кислорода в дымовых газах составляет 2 - 4 % об.

При сжигании топливного газа (метана) в печи 101-В в смеси с танковыми и продувочными газами, содержащими: CH4 - 15 %, NH3 - 2,5 %, H2 - 1 %, Ar - 5 %, N2 35-40 % об., содержание оксида азота в дымовых газах достигает 400 мг/нм3 и более. С целью снижения количества оксидов азота, сбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами из печи 101 - В предусмотрено гомогенное восстановление их аммиаком.

В качестве газа - восстановителя используется газообразный аммиак с давлением не более 6 кгс/смІ и температурой не более 13°С. Газообразный аммиак подается по трубопроводу к смесительному коллектору, расположенному под радиантной зоной печи, где смешивается с паром низкого давления, предусмотренным для равномерного распределения газа - восстановителя на форсунках, а также для их защиты от перегрева и разрушения. Пар низкого давления по отдельной линии поступает в коллектор смешения. Из коллектора смешения по одиннадцати форсункам, вмонтированных во внутрь туннелей печи, в поток дымовых газов радиантной зоной распыляется смесь пара и аммиака. Кроме того, предусмотрена подача отпарных газов, содержащих аммиак, на смешение с паром и аммиаком для уменьшения подачи газообразного аммиака.

В общий объем дымовых газов печи первичного риформинга входит:

дымовые газы потолочных горелок;

дымовые газы туннельных горелок (служат дополнительным источником теплоты для подогрева парогазовой смеси);

дымовые газы горелок пароперегревателя (обеспечивает перегрев пара высокого давления);

дымовые газы вспомогательного котла 101-ВU (служат для получения дополнительного количества пара высокого давления, необходимого для поддержания парового баланса цеха).

Дымовые газы из топки вспомогательного котла поступают в конвекционную зону печи первичного риформинга, смешиваются с дымовыми газами печи, проходят конвекционную зону, отсасываются двумя дымососами и 101 - ВJА/ВJВ и с температурой не более 230°С выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу.

Утилизация тепла дымовых газов, температура которых на выходе радиантной зоны печи должна быть не более 1038°С, осуществляется в конвекционной зоне печи, где расположены змеевики для подогрева:

парогазовой смеси, поступающей в реакционные трубы печи (парогазовые смеси перед первичным риформингом);

паровоздушной смеси, поступающей в реактор вторичного риформинга;

пара высокого давления, идущего в турбину компрессора синтез - газа;

питательной воды, поступающей в паросборник;

топливного газа, подаваемого к горелкам печи первичного риформинга.

После печи первичного риформинга газ по передаточному коллектору поступает в реактор вторичного риформинга.

В реакторе вторичного риформинга 103-D производится окончательная конверсия метана кислородом воздуха и паром с одновременным обеспечением необходимого соотношения воздуха к азоту в синтез-газе.

Воздух для процесса паровоздушной конверсии забирается из атмосферы и поступает на всас воздушного компрессора 101-J через механический фильтр 102-L. Перепад механического фильтра не должен превышать 0,007 кгс/см2.

Количество воздуха для процесса конверсии в 103-D регулируется таким образом, чтобы обеспечить стехиометрическое соотношение H2 : N2 = 3 : 1 для синтеза аммиака. Необходимый расход воздуха поддерживается регулятором расхода FRCA - 3. Тонкая регулировка соотношения H2 : N2 осуществляется регулируемым сбросом воздуха через клапан в атмосферу.

Подогретая до температуры 460-482°С паровоздушная смесь поступает в «горелку» по центральной трубе. Частично конвертированный газ из печи первичного риформинга с температурой не более 860 °С поступает по передаточному коллектору тангенциально в горловину реактора вторичного риформинга, переходит через «горелку» установленную на входе паровоздушной смеси, после чего смешивается с воздухом, выходящим из «горелки».

При смешении технологического газа с воздухом происходит частичное сжигание горючих компонентов газа с подъемом температуры до 1200 °С, обеспечивающей конверсию оставшегося метана на расположенных ниже слоях катализатора.

В ректор вторичного риформинга загружен никелевый катализатор. В результате реакции содержание метана в газе снижается до величины не более 0,5% об.

Конвертированный газ после реактора 103-D с температурой не более 1002 °С, поступает в два параллельно работающих котла-утилизатора, в которых за счет тепла конвертированного газа вырабатывается пар с давлением 100-105,5 кгс/см2. Температура газа на входе в котлы-утилизаторы охлаждается до 482 °С и далее газ поступает в котел-утилизатор 2 ступени ,где охлаждается до 390 °С.

Общий поток конвертированного газа направляется на конверсию оксида углерода в реактор 104-DA.

Технологическая схема процесса паровой конверсии метана представлена ниже на Рис. 4.1

Рис. 4.1 - Технологическая схема первичного риформинга 101 - В - трубчатая печь конверсии метана, 101 - ВU - вспомогательный котел, 101 - BJ - дымосос, 103-D- реактор вторичного риформинга

Таблица 4.1 - Контролируемые параметры /12/

Первичный риформинг
Пар в линию природного газа перед печью поз 101-В	Расход	92-125	т/час
Соотношение пар:газ	Соотношение	не менее 3,0:1	-
Сопротивление трубчатой печи	Перепад	не более 5	кгс/см2
Конвертированный газ в трубчатой печи поз. 101-В	Температура на выходе	не более 860	°С
	Давление на входе	не более 38	кгс/см2
	Содержание метана на выходе	9-12	Об. %
Конвекционная зона печи поз. 101-В
Змеевик парогазовой смеси	Температура стенки	не более 682	°С
Змеевик воздуха	Температура стенки	не более 627	°С
Змеевик пароперегревателя	Температура стенки	не более 535	°С
Змеевик питательной воды	Температура стенки	не более371	°С
Змеевик топливного газа	Температура стенки	не более 150	°С
Дымовые газы печи поз. 101-В
Дымовые газы в радиантной зоне печи	Разряжение	(-5)ч(-10)	мм.вод.ст.
	Температура	не более 1038	°С
Дымовые газы перед поз. 101-BJA/BJB	Температура	не более 230	°С
	Содержание О2	2ч4	Об. %
Дымовые газы вспомогательного котла поз.101-ВU	Разряжение	(-10)ч(-20)	мм.вод.ст.
	Температура	не более 621
Топливный газ на сжигание в горелках трубчатой печи	Давление перед горелками пароперегревателя	не менее 0,1	кгс/см2
	давление	2ч3,7	кгс/см2
Сепаратор топливного газа поз. 121-F	Давление	5ч8	кгс/см2
	Расход	не более 37000	нм3/час
Дымовые газы между пароперегревателем 1-й ступени и верхним рядом змеевиков подогревателя газовой смеси 2-й ступени	Температура	440ч490	°С
Коллектор танковых и продувочных газов

Подобные документы

• Влияние давления на процесс в адиабатическом режиме идеального вытеснения и полного смешения при производстве водорода

  Конверсия метана природного газа с водяным паром — основной промышленный способ производства водорода. Виды каталитических конверсий. Схема устройства трубчатого контактного аппарата. Принципиальная технологическая схема конверсии метана природного газа.
  
  курсовая работа [3,2 M], добавлен 20.11.2012
  

• Каталитическая конверсия метана водяным паром

  Этапы первичной переработки природного газа, его состав и принципиальная схема паровоздушной конверсии метана. Схема химических превращений, физико-химические основы, термодинамика и кинетика процесса, сущность и преимущество каталитической конверсии.
  
  курсовая работа [1011,5 K], добавлен 11.03.2009
  

• Эксергетический анализ и управление энергоресурсами процесса конверсии метана

  Технологическая схема производства аммиака и получения синтез-газа. Эксергетический анализ основных стадий паровоздушной конверсии метана. Термодинамический анализ процесса горения в трубчатой печи. Определение эксергетического КПД шахтного реактора.
  
  дипломная работа [1,3 M], добавлен 05.11.2012
  

• Высокотемпературная конверсия метана

  Метан — бесцветный газ без запаха, первый член гомологического ряда насыщенных углеводородов; получение и химические свойства. Процесс высокотемпературной конверсии метана для производства метанола; определение углеродного эквивалента исходного газа.
  
  курсовая работа [87,3 K], добавлен 12.12.2012
  

• Конверсия биогаза на содержащих катализаторах

  Создание катализаторов для процессов углекислотной и пароуглекислотной конверсии биогаза. Подбор параметров процессов для получения синтез-газа с регулируемым соотношением Н2/СО. Определение условий проведения взаимодействия метана с углекислотным газом.
  
  дипломная работа [1,2 M], добавлен 01.11.2014
  

• Теория химических процессов органического синтеза

  Определение степени конверсии мезитилена. Дегидрирование н-бутана, схема реактора. Графическая зависимость перепада температур на входе и выходе от степени конверсии. Количественный анализ процесса пиролиза изопентана с образованием метана и изобутилена.
  
  курсовая работа [415,3 K], добавлен 24.01.2009
  

• Расчет химического равновесия и термодинамический анализ реакционной системы

  Вычисление степени конверсии реагентов при взаимодействии мезитилена со спиртом, выхода продукта на пропущенное сырье. Составление схемы теплового баланса реактора. Количественный анализ процесса пиролиза изопентана с образованием метана и изобутилена.
  
  курсовая работа [410,5 K], добавлен 21.02.2009
  

• Алкилирование фенола тримерами пропилена (производительность 125000 т. в год алкил фенола)

  Реакция алкилирования фенола олефинами и области ее применения. Характеристика исходного сырья и получаемого продукта. Устройство и принцип действия основного аппарата. Технологический расчет основного аппарата и материальный баланс производства.
  
  дипломная работа [434,4 K], добавлен 14.04.2016
  

• Конверсия оксида углерода водяным паром (низкотемпературная)

  Реакция процесса конверсии оксида углерода водяным паром. Температурный режим на каждой стадии конверсии. Свойства применяемых катализаторов. Схемы установки конверсии. Реакторы идеального вытеснения. Изменение температуры в адиабатическом реакторе.
  
  курсовая работа [2,6 M], добавлен 17.10.2012
  

• Разработка энергохимико-технологической системы (ЭХТС)

  Технологический расчет и эксергетический анализ конверсии метана и процесса горения. Разработка энергохимико-технологической системы путем составления энергетического баланса горения и оценки расхода топлива. Расчет механической мощности турбокомпрессора.
  
  курсовая работа [540,0 K], добавлен 07.12.2010
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам