Технологическая часть процесса конверсии углеводородов

Процесс состоит из нескольких стадий: подготовки сырья, конверсии, утилизации тепла, очистки газа от Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru . При подготовке сырья следует иметь в виду, что никелевый катализатор чувствителен к отравлению органическими соединениями серы, содержание которых в углеводороде ограничивают величиной 1 мг S в 1 м³. Сырье, не удовлетворяющее этим условиям, нужно очищать, для чего подвергают каталитическому гидрообессериванию с последующим удалением образовавшегося сероводорода. Стадия подготовки сырья включает также компримирование газа, смешение его с водяным паром и предварительное нагревание смеси.

Принципиальная схема окислительной конверсии метана (или природного газа) при высоком давлении приведена на рис. 3.

Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru

Рис. 3. Технологическая схема окислительной конверсии природного газа при высоком давлении.

1. Турбокомпрессор, 2, 3, 10. Теплообменник, 4. Котел-утилизатор, 5. Паросборник, 6. Конвертор, 7. Скруббер, 8. Холодильник, 9. Абсорбер, 11. Десорбер, 12. Дроссельный вентиль, 13. Кипятильник

Исходный метан, очищенный от сернистых примесей, сжимают турбокомпрессором 1 до 2–3 МПа и смешивают с необходимым количеством водяного пара и Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru . Смесь подогревают в теплообменнике 2 до 400°С частично охлажденным конвертированным газом и подают в смеситель конвертора 6, куда поступает предварительно приготовленная смесь кислорода с равным объемом водяного пара. Конвертор охлаждается кипящим в рубашке конденсатом; при этом генерируется пар давлением 2 – 3 МПа, который отделяют в паросборнике 5. Тепло горячего конвертированного газа, выходящего из конвертора при 800 – 900°С, используют в котле-утилизаторе 4 для получения пара высокого давления, направляемого затем в линию пара соответствующего давления или используемого для привода турбокомпрессора. Тепло частично охлажденного газа утилизируют для предварительного подогревания смеси в теплообменнике 2 и в теплообменнике 3 для нагревания водного конденсата, питающего котел-утилизатор. Окончательное охлаждение газа осуществляют в скруббере 7 водой, циркулирующей через холодильник 8.

Полученный на этой стадии синтез-газ в зависимости от требований к соотношению СО и Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru содержит 15–45 % (об.) СО, 40–75 % (об.) Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru , 8–15 % (об.) Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru , 0,5 % (об.) Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru и по 0,5–1 % (об.) Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru и Ar. Этот газ очищают от Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru , для чего применяют абсорбцию водой под давлением, хемосорбцию водным раствором моноэтаноламина или карбоната калия. При нагревании и снижении давления происходят обратные превращения и выделяется Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru , а раствор регенерируется:

Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru

Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ruТехнологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru

Конвертированный газ поступает в абсорбер 9, где поглощается диоксид углерода, а очищенный газ направляют затем потребителю. Насыщенный абсорбент подогревается в теплообменнике 10 горячим регенерированным раствором и поступает в десорбер 11, с низа которого абсорбент направляют через теплообменник 10 вновь на поглощение Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru в абсорбер 9. Диоксид углерода с верха десорбера 11 компримируют до соответствующего давления и возвращают на конверсию, смешивая перед теплообменником 2 с природным газом и водяным паром.

На получение 1 м³ очищенного синтез-газа расходуется 0,35 – 0,40 м³ природного газа, 0,2 м³ технического кислорода и в зависимости от применяемого давления и добавки Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru от 0,2 до 0,8 кг водяного пара.

2.2 Термическая газификация топлив

2.2.1 Высокотемпературная конверсия углеводородов

Высокотемпературная конверсия углеводородов отличается высокой температурой (1350 – 1450°С) и отсутствием катализаторов. Процесс состоит в неполном термическом окислении метана или жидких фракций нефти, причем главной первичной реакцией в случае Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru является окисление его в смесь СО, Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru и Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru :

Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru

В небольшом количестве образуются также Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru и за счет реакций пиролиза углеводороды Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru и Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru , в том числе ацетилен. В заключительной стадии процесса водяной пар консервирует оставшиеся углеводороды до СО и Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru , причем устанавливается равновесие между оксидами углерода, которое при высокой температуре сильно смещено в пользу СО. Видимо, при разложении ацетилена выделяется углерод (сажа), также способный к конверсии водяным паром (С + Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru ↔ СО + Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru ). Выход сажи особенно значителен при высокотемпературной конверсии жидких углеводородов, и для его снижения в этом случае добавляют к исходному сырью водяной пар. Суммарные уравнения реакций при высокотемпературной конверсии метана и жидких углеводородов таковы:

Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru

Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru

Следовательно, соотношение Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru и СО в зависимости от исходного сырья может меняться от 2:1 до 1:1. Кроме того, в газе находятся 2 – 3 % (об.) Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru , 0,3 – 0,5 % (об.) Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru и до 1 % (об.) Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru и Ar.

Высокотемпературную конверсию углеводородов проводят при давлении от 2 – 3 до 10 – 14 МПа.

Конвертор для этого процесса подобен изображенному на рис. 4, за исключением того, что в нем нет ни катализатора, ни свода, на который его укладывают.

Технологическая часть процесса конверсии углеводородов - student2.ru

Рис. 4 Шахтная печь окислительной конверсии

Это – пустотелый аппарат, рассчитанный на высокое давление. Конвертор имеет внутреннюю изоляцию и водяную рубашку, предохраняющую корпус от действия высоких температур, а также смеситель углеводорода и кислорода, обеспечивающий быструю гомогенизацию смеси во взрывобезопасных условиях. Достоинствами процесса являются его высокая интенсивность, простота конструкции конвертора, отсутствие катализатора и нетребовательность к качеству исходного сырья. Это обуславливает все более широкое распространение высокотемпературной конверсии особенно для жидких углеводородов (вплоть до мазута и сырой нефти), которую оформляют в виде энерготехнологических схем с агрегатами большой единичной мощности.

Наши рекомендации