Синтез-газ

Синтез-газ

Синтез-газ

Понятие «синтез-газ» применяют к разным смесям монооксида углерода (СО) и водорода (Н2), которые используются для получения некоторых нефтехимических продуктов. Его в основном получают из природного газа (метана). Действительно, важнейшие вещества — аммиак, метанол и парафиновые углеводороды — получают именно из синтез-газа.

Получение

Существуют два основных метода получения синтез-газа – конверсия метана с водяным паром и парциальное (частичное) окисление. Оба метода довольно просты.

Конверсия метана с паром

Конверсия с паром состоит в пропускании метана или нафты и водяного пара над никелевым катализатором. Реакция протекает за счет разрушительной силы высоких температур и давлений, и ее следует проводить в реакторах, ана­логичных печам крекинга. При этом происходят побочные процессы, при водящие к образованию СО2 и углерода. Углерод откладывается на катализаторе и дезактивирует его.

Парциальное окисление метана

Другой метод — это парциальное (частичное) окисление метана. Процесс проводят при высоких температурах без катализатора.

Метод парциального окисления обычно используют для пре­вращения более тяжелых видов сырья — от нафты до остаточного топлива — в тех случаях, когда в распоряжении нет природ­ного газа и легких углеводородов (этана, пропана и бутана). В обоих процессах выход суммы СО и Н2 составляет 90 – 95%.

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Классификация нефти

В качестве побочного продукта получают СО2, который можно удалить либо экстракцией растворителем, либо можно ввести в реакцию с водяным паром дополнительное количество ме­тана, что даст СО и Н2. Эта реакция протекает при высоких температурах и давлениях и в присутствии никелевого ката­лизатора.

Транспортировка

Обычно установка по производству синтез-газа бывает интегрирована в структуру завода, на котором он перерабатывается.

Единственным приемлемым способом транспортировки синтез-газа является его транспортировка по трубопроводам.

Применение

Получение и применение синтез-газа

Получение аммиака

Наиболее важной областью применения синтез-газа является производство аммиака – NH3.

Смесь азота и водорода пропускают над железным катализатором (который со­держит оксид алюминия в качестве промотора). Реакция проходит в очень жестких условиях — при температуре 420 С и давлении 280 атм.

Большая часть установок по производству аммиака снабжена оборудованием для отделения СО от сырья, так как СО может отравлять катализатор. Чаще всего с этой целью СО обрабатывают водяным паром для получения СО и Н2. Диоксид углерода удаляют экстракцией этаноламином, а Н2 направляют на рециркуляцию.

Получение метанола

Метанол часто называют древесным спиртом. Это связано с тем, что первым промышленным способом получения метанола была сухая перегонка свежеспиленной древесины лиственных деревьев. Помимо других соединений в летучей фракции присутствует метанол. Отсюда и произошло название «древесный спирт».

С 1923 г. метанол производится в промышленности из синтез-газа; в настоящее время большую часть метанола получают имен­но таким методом. По нескольким причинам эти установки обычно строят вблизи установок для производства аммиака или даже объединяют с ними.

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Фракционный состав нефти

Технология и оборудование аналогич­ны, и в производстве метанола можно использовать СО2, обра­зующийся при синтезе аммиака. В этом случае СО2 вводят в реакцию с метаном и водяным паром над никеле­вым катализатором, приводящую к образованию дополнитель­ного количества СО и Н2, которые затем взаимодействуют, да­вая метанол.

Процесс проводят при давлении 67 – 100 атм. И температуре 200 – 260оС на катализаторах на основе оксидов меди и цинка.

Синтез Фишера-Тропша

Каталитическое гидрирование оксида углерода (синтез Фишера-Тропша) для получения углеводородов, в частности па­рафинов, в основном нормального строения и олефинов, является ге­терогенной реакцией.

Проводится она преимущественно над кобальтовыми или над железными катализаторами с использованием возможно более чистых смесей оксида углерода и водорода.

Оптимальные рабочие температуры синтеза различны для различ­ных катализаторов.

Никелевые и кобальтовые катализаторы дают опти­мальные результаты при 170-205, железные — при 200-325°С. Синтез на никелевых катализаторах ведется практически только при нормальном давлении, так как при повышенном давлении резко усиливается образование карбонилов.

На железном и кобальтовом катализаторах можно работать без образования карбонилов при давлениях до 20 атм.

Считается, что при синтезе по Фишеру-Тропшу на железных катализаторах оксид углерода гидрируется с образование метиленовой группа, которая затем полимеризуется. Оксид углерода конвертируется в углекислоту.

При этом кислород оксида углерода связывается, образуя воду. Этим реакциям благоприятствуют более высокая температура син­теза на железных катализаторах и активность железа по отношению к реакции конверсии.

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Особенности переработки тяжелой нефти

С технической точки зрения решающее значение при синтезе Фишера-Тропша имеют, во-первых, очень большая теплота реакции ката­литического гидрирования оксида углерода и, во-вторых, необходимость очень точного соблюдения постоянной температуры синтеза. В противном случае значительно возрастает нежела­тельное образование метана. Кроме того, при высоких температурах на­блюдается отложение углерода на катализаторе, приводящее к быстрой его дезактивации.

Источник: https://pronpz.ru/neft/sintez-gaz.html

Биогаз и биосингаз: перспективы, особенности и характеристики

Синтез-газ
/ Блог директора /

29 Сентября 2018 г.

Природный и синтетический природный газ являются одними из основных энергоносителей в мире. Но современные тенденции развития теплоэнергетического комплекса, изменения климата и удорожание природного газа требуют новые и альтернативные источники энергии. Наука не стоит на месте, позволяя зачастую использовать нестандартные пути получения энергии.

В данной статье мы рассмотрим вопрос о перспективах биогаза и био-синтетического газа, полученных из биомасс, а также их (биогаза и био-СНГ) характеристики.

Сначала давайте разберемся в терминологии. Биогаз — это газ, полученный за счет естественных природных процессов, искусственно «повторенных» в промышленных масштабах, в то время как био-синтетический газ (сингаз, синтез-газ)— эта газ, полученный в результате био-химических реакций.

Биогаз и биосинтетический газ универсальны. Они могут применяться для производства электричества, тепла, в качестве биотоплива (био-метан).

Сырьем для биогаза выступают органические отходы (городские, промышленные, сельскохозяйственные), осадки сточных вод, навоз и удобрения, лесоматериалы, энергетические сельскохозяйственные культуры, отходы сельскохозяйственных культур, силос и проч., которые подвергаются анаэробному дигерированию.

Древесные же биомассы, в том числе уголь, не подходят для именно этого процесса из-за высокого содержания лигнина, полимера природного происхождения, но могут быть использованы для получения био-синтетического газа путем термохимической газификации.

Производство биогаза из органических отходов путем анаэробного дигерирования более экономически выгодно по сравнению с получением био-синтетического газа путем газификации.

Примерная стоимость комплекса оборудования для получения биогаза объемом до 7500 нм3/ч путем анаэробного дигерирования доходит до 5000$. Для производства биометана из биомасс (метанирование) требуется дополнительно до 2600$ за каждый нм3/ч. Производство биосингаза может обойтись до 20$ за ГДж.

Если он еще перерабатывается в синтетический природный газ SNG (метан), капиталовложения увеличиваются дополнительно на 25%.

Эти цены приблизительны и даны по состоянию на 2013 год. В ближайшие 10-15 лет необходимые инвестиции в производство могут увеличиться на 10-15%.

Получение биогаза из биомасс

Процесс анаэробного дигерирования – это микробиологический процесс разложения биомасс в биореакторах в отсутствие кислорода, в результате которого образуется биогаз и сброженный осадок, используемый в последствие в качестве органического удобрения. Данный процесс состоит из гидролиза, кислотогенеза, ацетогенеза и метаногенезиса. На последнем этапе происходит образование метана.

Основными показателями, которые влияют на стоимость производства, являются температура дигерирования (мезофильное аэробное разложение при t 30-45ºC, термофильное аэробное разложение при 50-60ºC), водородный показатель (pH 6,5-8), поддержание постоянного перемешивания рабочей среды, присутствие биогенных веществ (отношение органического углерода к азоту 20-30), время выдержки (до или более 20 дней в зависимости от температуры), присутствие токсических веществ в исходном материале. Также дегирирование может происходить с веществами высокой (концентрация сухого вещества 5-15%) и низкой (более 15%) влажности: первый вариант требует меньше инвестиций, в то время как последний требует меньше эксплуатационных расходов и имеет более высокую производительность по газу на единицу сырья.

Биогаз из растительных остатков

Также существует третий, менее распространенный вариант — получение биогаза из растительных остатков, когда происходит так называемое пассивное (естественное) анаэробное дигерирование.

Применение данного способа имеет ограничения, особенно в развивающихся странах, из-за высокого экологического влияния на окружающую среду.

Но благодаря внедрению Киотского протокола и Механизма экологического чистого развития* ограничения могут быть сняты.

Сравнительная таблица характеристик биогаза и природного газа

Состав Биогаз Газ из отходов органического происхождения Природный газ
Метан 50-70% 35-65% 80-90%
Двуокись углерода 25-45% 15-50% 0,7-1%
Пары воды 1-5%

Источник: https://zavod-gs.ru/blog_direktora/biogaz.html

Синтез газ: способы получения, производство, состав и применение

Синтез-газ

История человечества знает довольно много примеров, когда в силу необходимости рождались кардинально новые подходы к решению существующих жизненно важных проблем.

Например, в Германии в промежуток между первой и второй мировыми войнами, лишенной доступа к крупным нефтяным источникам, назревал серьезный дефицит топлива, которое было необходимо для функционирования гражданской и военной техники.

Располагая существенными запасами ископаемого угля, Германия начала искать пути его трансформации в жидкое топливо, пригодное для двигателей внутреннего сгорания. Эта проблему удалось решить благодаря усилиям превосходных химиков, из которых отдельного упоминания заслуживает Франц Фишер, директор Института кайзера Вильгельма по исследованию угля.

В 1926 году Ф. Фишер и Г. Тропш опубликовали работу “О прямом синтезе нефтяных углеводородов при нормальном давлении”, где сообщалось, что при восстановлении монооксида углерода водородом при нормальном атмосферном давлении в присутствии катализаторов при температуре в 270 градусов по шкале Цельсия можно получить жидкие и твердые гомологи метана.

Так на свет появился знаменитый способ синтеза углеводородов из монооксида углерода, называемый с тех пор методом Фишера-Тропша. Благодаря данному методу смесь водорода и угарного газа в различных соотношениях может легко быть получена как из каменного угля, так и из любого другого сырья, содержащего углерод. Полученную в результате данного процесса смесь газов начали называть синтез-газом.

Состав синтез-газа

Как мы уже упомянули выше, в состав синтез-газа входят такие вещества как CO и H2. В зависимости от метода получения синтез-газа соотношение CO:Н2 в нем варьируется от 1:1 до 1:3.

В прямой зависимости от применяемого сырья и метода его соотношение компонентов в синтез-газе изменяется в широких пределах.

Как правило, процентное содержание веществ в сыром неочищенном синтез-газе следующее:

  • CO – 15-18%
  • H2 – 38-40%
  • CH4 – 9-11%
  • CO2 – 30-32%

Стоит заметить, что данное соотношение является весьма приблизительным, поскольку повышением температуры в процессе синтеза можно увеличить количество СО, а увеличив давление можно повысить содержание Н2 и СН4.

Также, помимо данных веществ синтез-газ может содержать и другие вещества – инертные газы (N2) и серосодержащие соединения (H2S), если исходное сырье содержало серу. От не нужного присутствия в синтез-газе таких веществ как углекислый газ и сера избавляются путем очистки селективными растворителями.

Способы получения синтез-газа

Первым известным человечеству способом получения синтез-газа была газификация каменного угля. Данный способ был осуществлен в Англии еще в 30-е годы XIX века, и во многих странах мира до 50-х годов XX века.

Впоследствии данная методика была вытеснена методами, основанными на использовании нефти и природного газа. Однако в связи с существенным сокращением мировых нефтяных ресурсов, значение процесса газификации каменного угля снова стало возрастать.

К тому же, благодаря такому необходимому процессу как переработка ТБО, ученые научились добывать синтез-газ из новых, нетрадиционных источников.

Сегодня существуют три основных метода получения синтез-газа.

1. Газификация угля. Данный процесс основан на взаимодействии каменного угля с водяным паром и происходит по формуле:

C + H2O → H2 + CO.

Данная реакция является эндотермической, и равновесие при температуре 900-1000 по шкале Цельсия сдвигается вправо. Разработаны различные технологические процессы, использующие парокислородное дутье, благодаря которому наряду с упомянутой реакцией параллельно протекает экзотермическая реакция сгорания угля, которая обеспечивает необходимый тепловой баланс. Ее формула:

C + 1/2O2 → CO.

2. Конверсия метана. Данная реакция взаимодействия водяного пара и метана проводится при повышенной температуре (800-900 градусов) и давлении при присутствии никелевых катализаторов (Ni-Al2O3). Формула данного процесса:

CH4 + H2O → CO + 3H2 .

Также в качестве сырья в данном способе вместо метана можно использовать любое сырье, содержащее углеводород.

3. Парциальное окисление углеводородов. Данный процесс, происходящий при температурах выше 1300 градусов заключается в термическом окислении углеводородов. Формула данной реакции:

CnH2n + 2 + 1/2nO2 → nCO + (n + 1)H2 .

Данный способ применим к любому сырью, содержащему углеводороды но наиболее часто используется высококипящая фракция нефти – мазут.

Производство синтез-газа

Сегодня производство синтез-газа постоянно совершенствуется, поскольку востребованность данного сырья неизменно растет с каждым годом.

В настоящее время учеными разрабатываются проекты подземной газификации угля, то есть планируется, что получение синтез-газа будет происходить непосредственно в пласте угля глубоко под землей.

Интересен тот факт, что подобную идею уже высказывал известнейший русский ученый Д.И. Менделеев, причем более 150 лет назад.

Также благодаря современным разработкам сегодня синтез-газ научились получать газификацией не только угля и нефти, но и более нетрадиционных источников углерода, вплоть до бытовых и сельскохозяйственных отходов. Таким образом, сегодня мусороперерабатывающие заводы способны добывать такое ценное сырье как синтез газ в процессе утилизации отходов.

Применение синтез-газа

Сегодня синтез-газ используется в химической промышленности для получения различного сырья. Кроме этого, он также используется в качестве экологически чистого источника тепла и энергии. Сжигая синтез-газ можно получить достаточно большое количество тепла, которое можно использовать в самых различных целях.

Кроме этого, синтез газ используется в качестве исходного сырья для метилового спирта и синтетического жидкого топлива, которое по своим характеристикам ни в чем не уступает традиционному.

Источник: https://ztbo.ru/o-tbo/stati/gaz/sintez-gaz-sposoby-polucheniya-proizvodstvo-sostav-i-primenenie

Технология получения синтез-газа паровой конверсией углеводородов

Синтез-газ

Авторы: С.В. Афанасьев (Тольяттинский государственный университет), О.С. Рощенко (ОАО «Тольяттиазот»), С.П. Сергеев (ОАО «ГИАП»).

в журнале Химическая техника №6/2016

Cинтез-газ является смесью водорода и оксида углерода и широко используется в химической промышленности для получения базовых продуктов – аммиака, метанола, уксусной кислоты и др. Кроме того, он применяется в качестве экологически чистого источника тепловой энергии.

Сегодня существуют три основных метода производства синтез-газа. 1. Газификация угля. Данный процесс основан на взаимодействии каменного угля с водяным паром и протекает по формуле

C + H2O → H2 + CO.

Приведенная реакция является эндотермической, и равновесие при температуре 900…1000°С сдвигается вправо.

Разработаны различные технологические процессы, использующие парокислородное дутье, благодаря которому наряду с упомянутой реакцией параллельно протекает экзотермический процесс сгорания угля, который обеспечивает необходимый тепловой баланс. 2.

Конверсия метана – взаимодействие водяного пара и метана при повышенных значениях температуры и давлении в присутствии никелевых катализаторов (Ni–Al2O3):

CH4 + H2O → CO + 3H2.

Вместо метана можно использовать любое сырье, содержащее углеводороды. 3. Парциальное окисление углеводородов. Данный процесс, происходящий при температурах выше 1300°С, заключается в термическом окислении углеводородов:

CnH2n +2 + 1/2nO2 → nCO + (n + 1)H2.

Настоящее исследование посвящено усовершенствованию промышленного способа получения синтез-газа, обогащенного водородом и монооксидом углерода, путем каталитического риформинга углеводородсодержащего сырья в трубчатых реакторах с использованием катализаторов определенной конструктивной формы с целью внедрения на крупнотоннажных производствах аммиака, метанола, уксусной кислоты и водорода.

При осуществлении указанного процесса реализуются следующие эндои экзотермические реакции:

СnHm + nH2O → nCO + (n + m/2)H2 (–ΔHо 298 < 0) (1)

CO + H2O ↔ CO2 + H2 (–ΔHо 298 = 41 кДж/моль) (2)

CH4 + H2O ↔ CO + 3H2 (–ΔHо 298 = –206,4 кДж/моль)(3)

Промышленный паровой риформинг осуществляют в присутствии никельсодержащего катализатора в виде гранул различных размеров и форм, которыми заполняют трубы реактора.

В контактных аппаратах указанного типа (печах риформинга) необходимая для протекания химического процесса теплота передается из зоны сжигания топлива путем ее конвективного и излучательного переноса на внешние поверхности реакционных труб.

Благодаря высокой теплопроводности металла труб теплота аккумулируется газовой фазой и гранулами катализатора. Температура последних, как правило, на 100°С ниже (особенно в центральной части слоя катализатора) температуры внутренней стенки трубы.

Указанный способ производства синтез-газа имеет следующие характерные недостатки:

  • необходимость поддержания более высокой температуры наружных стенок труб по сравнению с температурой слоя катализатора, что приводит к повышенному расходу энергоносителей и сокращению срока эксплуатации реакционных труб;
  • выбор оптимальных размеров гранул катализатора зачастую не согласуется с диаметром трубы, вследствие чего могут возникать неоднородности полей температур и скоростей газа по сечению труб.

Авторам работ [1–4] удалось преодолеть большинство из перечисленных недостатков. Предложенный ими усовершенствованный способ получения синтез-газа, обогащенного водородом и монооксидом углерода, основан на калитическом риформинге углеводородсодержащего сырья, подаваемого в смеси с водяным паром в обогреваемые трубы реактора с загруженным катализатором.

При этом впервые в мировой практике катализатор представляет собой гранулы сферической формы с отношением их диаметра к высоте загруженного слоя 1,0⋅10–3… 2,0⋅10–3 , в которых имеются цилиндрические каналы размером в 2–10 раз меньше, чем диаметр шаров. никеля в катализаторе составляет 9…25 мас. % в пересчете на монооксид никеля, в качестве материала для изготовления шаров используют глинозем определенной марки.

Недостатком данного процесса получения синтезгаза является повышенный перепад давления по высоте реакционных труб, что препятствует наращиванию мощности агрегатов аммиака.

С целью оптимизации процесса паровой конверсии углеводородов предложено вести его в реакционных трубах со стенками меньшей толщины, что может быть достигнуто повышением активности катализатора, снижением газодинамического сопротивления, улучшением эксплуатационного ресурса реакционных труб и снижением расхода топливного газа [5–7].

Поставленная задача решается в способе получения синтез-газа, обогащенного водородом и монооксидом углерода, путем каталитического риформинга углеводородного газа.

Процесс включает подачу технологического углеводородного газа после сероочистки в смеси с водяным паром в обогреваемые жаропрочные трубы увеличенного внутреннего диаметра, внутри которых размещают катализатор с определенными поверхностью и порозностью в виде слоя гранул, содержащих никель, при этом периферийные гранулы находятся в непосредственном контакте с внутренними поверхностями стенок труб

Основные отличительные признаки предлагаемого способа состоят в том, что катализатор загружают в виде слоя перфорированных гранул в форме шара или цилиндра с удельной площадью поверхности слоя 400…700 м2/м3 и порозностью 0,5…0,7 м3/м3, имеющих параллельные цилиндрические каналы с отношением диаметра цилиндра или шара к диаметру канала цилиндра или шара от 4,0 до 6,0, а отношение внутреннего диаметра обогреваемой трубы реактора к диаметру цилиндра или шара катализатора составляет от 4,0 до 12,5.

Дополнительные отличительные признаки предлагаемого способа заключаются в том, что в качестве обогреваемых реакционных труб используют трубы со стенками толщиной 9…14 мм, изготовленные методом центробежного литья из жаропрочного сплава, включающего углерод, хром, никель, ниобий, церий, кремний, марганец, ванадий, титан, алюминий, вольфрам и железо при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод – 0,30…0,40; хром – 20…23; никель – 30…33; ниобий – 1,0…1,7; церий – 0,07…0.11; кремний – 0,45…0,95; марганец – 0,8…1,45; ванадий – 0,0005…0,15; титан – 0,0005…0,15; алюминий – 0,005…0,10; вольфрам – 0,05…0,5; железо и примеси – остальное. Такой сплав аустенитной структуры, с одной стороны, характеризуется улучшенными физико-механическими показателями при высоких температурах, что позволяет уменьшить толщину стенки трубы и улучшить процесс теплопередачи, а с другой – это делает возможным ведение процесса в более мягком температурном режиме, способствуя тем самым лучшему использованию углеводородного сырья и продлению прогнозируемого срока эксплуатации реакционных труб с 12,5 до 15 лет [6].

Апробация в условиях, максимально приближенных к промышленным режимам, осуществлялась следующим образом.

Предлагаемый усовершенствованный способ парового риформинга (пример №1)

В трубы реактора первичного риформинга опытнопромышленной установки по производству аммиака, содержащего семь труб наружным диаметром 125 мм, толщиной стенки 12 мм и длиной 14 м, непрерывно поступает смесь водяного пара с природным газом при расходе 588 нм3/ч и абсолютном давлении 3,1 МПа.

Температуру смеси на входе в реактор поддерживают на уровне 460°С, соотношение пар: газ составляет 3,5.

В межтрубное пространство печи риформинга на горелки подается топливный природный газ, при сжигании которого теплота конвекцией и излучением нагревает наружную поверхность труб и находящийся в них слой катализатора высотой 12 м.

В роли катализатора используют серийно выпускаемый катализатор НИАП-03-01 по ТУ №2171-006-00209510– 2007 удельной площадью поверхности 450 м2/м3 и порозностью 0,535 м3/м3 в форме цилиндров с параллельными каналами с отношением диаметра цилиндра к диаметру цилиндрического канала, равном 5. Отношение внутреннего диаметра обогреваемой трубы реактора к диаметру цилиндра катализатора составляет 6,5.

Способ, взятый для сравнения (пример №2 – прототип)

Условия получения синтез-газа аналогичны описанному выше.

В качестве катализатора выбран НИАП03-01Ш шаровой формы, отвечающий требованиям ТУ №2171-007-83940154–2011, удельной площадью поверхности 390 м2/м3 и порозностью 0,485 м3/м3, загруженный в реакционные трубы наружным диаметром 125 мм и толщиной стенки 16 мм. Отношение диаметра шара к диаметру цилиндрического канала составило 5, а внутреннего диаметра обогреваемой трубы к диаметру шара катализатора – 6.

Предлагаемый усовершенствованный способ парового риформинга (пример №3)

Способ осуществления аналогичен прототипу. Катализатор в форме шара площадью поверхности 470 м2/м3 и порозностью 0.605 м2/м3 загружен в реакционные трубы толщиной стенки 9 мм и наружным диаметром 125 мм.

Отношение внутреннего диаметра обогреваемой трубы к диаметру шара катализатора составило 7.

Предлагаемый усовершенствованный способ парового риформинга (пример №4)

Условия осуществления аналогичны указанным в примере 1. В реакторе первичного риформинга опытно-промышленной установки использовали трубы толщиной 14 мм. Отношение внутреннего диаметра обогреваемой трубы к диаметру цилиндра катализатора составило 6.0.

Полученные данные в сравнении с прототипом приведены в табл. 1.

Таблица 1

Влияние условий проведения парового риформинга природного газа на параметры работы реакционных труб

Способ осуществления парового риформингаПеепад давления, МПаТемпература, °С СН4  на выходе,

%

Температура стенок труб, °СУдельный расход топливного газа на конверсию 1 м3  природного газа, м3/м3
Вход/Выход
Пример №10,15460/7807,28500,75
Пример №2 – прототип [6]0,18460/7708,78500,88
Пример №30,13460/7656,58300,70
Пример №40,16460/7608,08300,80

Как видно, по сравнению с известным методом наблюдается снижение содержания метана в вырабатываемом синтез-газе, что указывает на повышение активности катализатора.

Согласно выполненным кинетическим и теплофизическим расчетам, установка в печи риформинга реакционных труб с уменьшенным внутренним диаметром (101 мм) позволит снизить температуру конвертированного газа и содержание остаточного метана, существенно повысить производительность установки по синтезгазу (табл. 2).

Таблица 2

Параметры работы печи риформинга с реакционными трубами разного диаметра

Производительность, т/сутки1950…20001750…180014401440 (база)
Внутренний диаметр трубы, мм10110110289
Температура конвертированного газа, °С:
в центре трубы718,5721,1732,1732,9
у стенки743,5745,8755,6752,4
Линейная скорость, м/с:
в центре трубы2,2332,0841,9962,536
у стенки2,2882,1262,0022,549
метана в сухом газе на выходе из трубы, мол. %13,255712,194211,726212,6346
Соотношение пар : газ на выходе из реакционной трубы0,88310,85330,80090.8260

Выводы

Использование предлагаемого технического решения позволяет улучшить теплоперенос через стенку труб в печи риформинга и как результат снизить разность температур между их наружной поверхностью и выходящим синтез-газом. Одновременно с этим удается уменьшить перепад давления по катализаторному слою, сократить расход топливного газа на проведение конверсии, увеличить выработку синтез-газа на агрегатах аммиака.

Список литературы

  1. Гартман В.Л., Обысов А.В., Дульнев А.В., Афанасьев С.В. Новая базовая форма катализаторов для реакторов конверсии углеводородов//Катализ в промышленности. 2012.№3. С. 57–61.
  2. Сергеев С.П., Майдуров Н.П., Афанасьев С.В., Рощенко О.С. Теплообмен и гидравлика для течения газа в подъемной трубе трубчатой печи первичного реформинга//Химическая промышленность сегодня. 2014. №4. С. 35–41.
  3. Обысов А.В., Круглова М.А., Дульнев А.В., Афанасьев С.В. Разработка высокоэффективного катализатора для процессов очистки технологических газов//Тезисы докл. II Российского конгресса по катализу «Роскатализ». 2–5 октября 2014 г. Самара. Т. 2. С. 150.
  4. Патент на изобретение RU №2535826. МПК С01В 3/38, В01О 23/755. Способ получения синтез-газа паровой конверсией углеводородов
  5. Афанасьев С.В., Рощенко О.С., Дульнев А.В., Обысов А.В. Влияние типа катализатора на надежность работы печей риформинга агрегатов аммиака//Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2011. №4 (18). С.25–28.
  6. Патент на изобретение RU №2357919. МПК С01В 3/38, В01J 35/08. Способ получения синтез-газа, обогащенного водородом и монооксидом углерода, путем каталитического риформинга углеводородсодержащего сырья.
  7. Афанасьев С.В., Трифонов К.И. Физико-химические процессы в техносфере. Учебник. Самара: Изд-во Самарского научн. центра РАН, 2014. 195 с.

Источник: https://chemtech.ru/tehnologija-poluchenija-sintez-gaza-parovoj-konversiej-uglevodorodov/

Ваш педагог
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: