ВУЗ:
Составители:
соответствующим поглотителем; после очистки в газе остается не более 1 мг/м
3
серы. Очищенный газ смешивают
далее с водяным паром до соотношения пар : газ = 2,5 : 1, нагревают в теплообменнике 3 до 380 °С и направляют в
трубчатый реактор 4, который является первой ступенью конверсии метана. Никелевый катализатор располо-
жен в вертикально установленных трубах из хромоникелевой жароупорной стали.
Так как процесс конверсии метана эндотермический [реакция (6.2)] и его проводят при высокой темпера-
туре, то наружные стенки труб, содержащих катализатор, обогревают топочными газами, образующимися при
сжигании природного газа.
Парогазовая смесь проходит по трубам сверху вниз, при этом температура ее увеличивается от 380 на вхо-
де в трубы до 700 °С на выходе из них. В трубчатом реакторе 4 метан конвертируется приблизительно на 70 %.
Дальнейшая конверсия метана производится в шахтном реакторе второй ступени 7, заполненном никелевым
катализатором. В этот реактор вместе с реакционной смесью подают нагретый в теплообменнике 5 воздух. За
счет протекания экзотермической реакции (6.3) температура в реакторе возрастает до 950…1000 °С. Объем
воздуха, подаваемого в реактор 7, должен быть таким, чтобы соотношение N
2
: Н
2
в азотоводородной смеси со-
ставляло 1 : 3.
В реакторе 7 остаточный метан практически полностью взаимодействует с водяным паром и кислородом
(X ≈ 0,99); полученный конвертированный газ направляют вначале в котел-утилизатор 5, где его температура
снижается до 400 °С. После охлаждения газ поступает на конверсию СО вначале в конвертор 9 с железохромо-
вым катализатором, а затем в теплообменник 10 для охлаждения и вновь в конвертор 11 с цинкхромовым ката-
лизатором. После конвертора 11 газ охлаждают в теплообменнике 12 и подают в адсорбционную колонну 13
для очистки от СО
2
раствором метаноламина.
Дальнейшая очистка газа от остатков СО и О
2
производится в реакторе 14. Полученную азотоводородную
смесь сжимают турбокомпрессорами 15 и 16 до 30…32 МПа и направляют в колонну синтеза 17, где в присут-
ствии катализатора при 400…500 °С протекает реакция синтеза аммиака. Из колонны 17 азотоводородную
смесь, содержащую 15…17 % аммиака, направляют в охлаждаемый водой теплообменник 18, а затем в сепара-
тор 19, где часть сконденсировавшегося аммиака выводят из системы как готовый продукт.
Из сепаратора 19 газ направляют в охлаждаемый теплообменник 20 и сепаратор 21, из которого также вы-
водят жидкий продукционный аммиак. Остатки азотоводородной смеси возвращаются в цикл перед турбогене-
ратором 16. В результате циркуляции азотоводородной смеси в ней накапливаются примеси (Аr, СН
4
и др.),
которые снижают производительность установки, поэтому для вывода этих примесей часть азотоводородной
смеси (на выходе из сепаратора) выводится из цикла (продувочные газы).
Как видно из рис. 6.2, выделяющееся в процессе тепло используется для подогревания воды и получения
пара в теплообменниках и котле-утилизаторе. Этот пар перегревается в теплообменнике 6 до 400 °С и поступа-
ет в паровую турбину 22, которая приводит в движение турбокомпрессоры 15 и 16. После паровой турбины 22
пар под давлением 3,5 МПа направляется в конденсационные турбины, приводящие в движение насосы, венти-
ляторы и другое вспомогательное оборудование; избыток пара выдается на сторону в виде товарного энергети-
ческого пара.
Основным и наиболее интересным аппаратом в производстве аммиака является колонна синтеза. Конст-
рукция колонны синтеза должна быть надежной и обеспечивать безопасную и длительную работу. Поскольку
водород и аммиак, содержащиеся в газовой смеси, при повышенной температуре вступают во взаимодействие
со сталью, снижая ее прочность, корпус колонны синтеза изготовляют из литой хромованадиевой стали, кото-
рую после сверления подвергают сложной термической и механической обработке. В последнее время получи-
ли распространение витые и сварные корпусы колонн синтеза.
Колонна синтеза представляет собой вертикальный стальной цилиндр со стенкой толщиной 175…200 мм и
высотой 12…20 м (рис. 6.3). Внутренний диаметр современных колонн составляет 1,0…1,4 м. Сверху и снизу
колонна закрыта стальными крышками 2, укрепленными с помощью фланцев. В верхней части колонны распо-
ложена катализаторная коробка, в нижней части – теплообменник 4. Снаружи колонна имеет тепловую изоля-
цию 5, что уменьшает термические напряжения, возникающие в стенке корпуса в результате разности темпера-
тур внутренней и наружной поверхностей колонны. Изоляция также уменьшает тепловые потери.
Азотоводородная смесь входит в колонну синтеза сверху, спускается вниз по кольцевому зазору (про-
странство между корпусом колонны 1 и катализаторной коробкой 5) и поступает в межтрубное пространство
теплообменника 4. Благодаря такому устройству корпус колонны охлаждается поступающей азотоводородной
смесью и сохраняет свою прочность.
Предварительно подогретый газ из межтрубного пространства теплообменника 4 поднимается по его цен-
тральной трубе в верхнюю часть катализаторной коробки 3 и поступает в двойные теплообменные трубы 7,
погруженные в катализатор. Вначале газ идет по узким внутренним трубкам сверху вниз, а затем по кольцево-
му пространству между узкими и широкими трубками поднимается вверх и, наконец, по трубам нижнего теп-
лообменника 4 проходит сверху вниз слой катализатора, после чего покидает колонну.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 68
- 69
- 70
- 71
- 72
- …
- следующая ›
- последняя »
