Химическая технология. Кузнецов В.А. - 6 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

6
Установлено, что при этом превращение метана не превышает
75%. Следовательно, необходима вторая ступень конверсии. Она пред-
ставлена адиабатическим реактором или шахтным конвертором (реакто -
ром) (Ш .Р.) 4 (рис .1). Стенки его футерованы внутри высокотемператур-
ным материалом – бетоном – для предотвращения корпуса от перегрева.
Необходимую температуру создают тем , что в реактор подают воздух .
Часть метана сгорает в кислороде воздуха, и температура повышается до
1230-1280 К . Но с воздухом вводится и азот, необходимый для синтеза ам -
миака, так что Ш . Р . выполняет еще функцию выделения азота из воздуха.
В Ш .Р., загруженном никелевым катализатором, последовательно проте -
кают реакции окисления горючей смеси газов кислородом воздуха и реак-
ции (1) и (2). Среди реакций превалирует реакция
2Н
2
+ О
2
= 2Н
2
О , (3)
протекающая до полного исчерпывания кислорода. Реакция (3) преоблада-
ет среди других реакций окисления , так как в газовой смеси, поступающей
в Ш .Р., количество водорода значительно превышает количество других
горючих газов.
Обе функции Ш . Р . обеспечиваются за счет парадоксального на первый
взгляд решения – сжигания части полученного на предыдущей стадии
продукта в объеме реактора. В результате происходит адиабатный разогрев
смеси, температура резко возрастает, за счет чего и повышается степень
конверсии метана. Весь кислород, содержащийся в подаваемом в Ш .Р.
воздухе, расходуется , и в смеси с продуктами конверсии остаются только
другие компоненты воздуха – азот и аргон. Поэтому для приготовления
азотоводородной смеси в данной схеме отпадает необходимость в выделе-
нии азота из воздуха путем его сжижения и низкотемпературной ректифи-
кации. Состав сухого газа после Ш .Р.:
Н
2
– 57-58 %; N
2
– 22-23 %; СО – 12-12,5 %; CO
2
– 7,5-8%; CH
4
– 0,3%.
Содержание водяного пара в газе – 35-39%. Тепло реакционной смеси
после Ш .Р. утилизируется в котле-утилизаторе.
Балансовые уравнения для процесса первичного реформинга. Более
детальная , по сравнению с рис.1, схема преобразования потоков веществ в
Т . П . изображена на рис . 2. При анализе процесса далее предполагается , что
в печь реформинга поступает смесь чистого метана и водяного пара. В
более точных расчетах следует учитывать наличие в газовом потоке при -
месей углеводородов, азота и других компонентов. 
                                             6
     У стан о влен о , что при это м превращ ен ие метан а н е превыш ает
75%. Следо вательн о , н ео бх о дима вто рая ступен ь ко н версии. О н а пред-
ставлен а адиабатическим реакто ро м или ш ах тн ым ко н верто ро м (реакто -
ро м) (Ш .Р.) 4 (рис.1). Стен ки его ф утеро ван ы вн утри высо ко температур-
н ым материало м – бето н о м – для предо твращ ен ия ко рпуса о тперегрева.
Н ео бх о димую температуру со з даю т тем, что в реакто р по даю т во з дух .
Часть метан а сго раетв кисло ро де во з дух а, и температура по выш ается до
1230-1280 К . Н о с во з дух о м вво дится и аз о т, н ео бх о димый для син тез аам-
миака, так что Ш .Р. выпо лн я етещ е ф ун кц ию выделен ия аз о та из во з дух а.
В Ш .Р., з агруж ен н о м н икелевым катализ ато ро м, по следо вательн о про те-
каю треакции о кислен ия го рю чей смеси газ о в кисло ро до м во з дух аи реак-
ц ии (1) и (2). Среди реакций превалируетреакция

                        2Н 2 + О   2   = 2Н 2О ,         (3)

про текаю щ ая до по лн о го исчерпыван ия кисло ро да. Реакц ия (3) прео блада-
етсреди других реакц ий о кислен ия , так как в газ о во й смеси, по ступаю щ ей
в Ш .Р., ко личество во до ро да з н ачительн о превыш аетко личество других
го рю чих газ о в.
      О бе ф ун кц ии Ш .Р. о беспечиваю тся з асчетпарадо ксальн о го н апервый
вз гля д реш ен ия – сж иган ия части по лучен н о го н а предыдущ ей стадии
про дуктав о бъеме реакто ра. В рез ультате про исх о дитадиабатн ый раз о грев
смеси, температура рез ко во з растает, з а счетчего и по выш ается степен ь
ко н версии метан а. В есь кисло ро д, со держ ащ ийся в по даваемо м в Ш .Р.
во з дух е, расх о дуется , и в смеси с про дуктами ко н версии о стаю тся то лько
другие ко мпо н ен ты во з дух а – аз о ти арго н . П о это му для приго то влен ия
аз о то во до ро дн о й смеси в дан н о й сх еме о тпадаетн ео бх о димо сть в выделе-
н ии аз о таиз во з дух апутем его сж иж ен ия и н из ко температурн о й ректиф и-
кации. Со став сух о го газ апо сле Ш .Р.:
      Н 2 – 57-58 %; N2 – 22-23 %; СО – 12-12,5 %; CO2 – 7,5-8%; CH4 – 0,3%.
      Со держ ан ие во дя н о го парав газ е – 35-39%. Т епло реакцио н н о й смеси
по сле Ш .Р. утилиз ируется в ко тле-утилиз ато ре.

Бал анс о вы е ур авнения дл я п р о цес с а п ер вично го р еф о р минга. Бо лее
детальн ая , по сравн ен ию с рис.1, сх емапрео браз о ван ия по то ко в вещ еств в
Т .П . из о браж ен ан арис. 2. П ри ан ализ е про цессадалее предпо лагается , что
в печь реф о рмин га по ступаетсмесь ч и сто го м ета н а и во дя н о го пара. В
бо лее то чн ых расчетах следуетучитывать н аличие в газ о во м по то ке при-
месей углево до ро до в, аз о таи других ко мпо н ен то в.

Страницы