Большая техническая энциклопедия
2 3 8 9
U
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
ПА ПЕ ПИ ПЛ ПМ ПН ПО ПР ПС ПУ ПЫ ПЬ ПЯ

Паровая конверсия


...
 
Паровая конверсия под давлением обычно применяется лишь для получения водорода.
Паровая конверсия сырья происходит ъ реакторе 5, верхняя часть его является реактором конверсии водяным паром, а нижняя - реактором гидрогаэификации.
Схема термовоздушного газификатора бензина. Паровая конверсия углеводородного топлива в конструктивном оформлении более сложная. Это обусловлено необходимостью иметь дополнительную емкость для воды, систему ее подачи и дозирования.
Паровую конверсию углеводородов для получения синтез-газа обычно проводят в присутствии катализатора никель на оксиде алюминия. Катализатор очень чувствителен к ядам, даже при; малых их концентрациях. Наиболее часто в качестве ядов для этого катализатора встречаются соединения серы, мышьяка, галогенов, фосфора и свинца.
Паровую конверсию углеводородов следует вести, избегая осаждения углерода на катализаторе, способствующего его разрушению и увеличению гидравлического сопротивления в реакторе. Для предотвращения этого процесса следует поддерживать некий минимальный расход водяного пара в процессе паровой конверсии углеводородов. Однако для улучшения теплопередачи на практике подают до 4 - 5 м пара на конверсию 1 м3 метана.
Паровую конверсию углеводородов проводят при температуре 590 - 1010 С и давлении О-12 атм.
Паровую конверсию углеводородов следует вести, избегая осаждения углерода на катализаторе, способствующего его разрушению и увеличению гидравлического сопротивления в реакторе. Для предотвращения этого процесса следует поддерживать некий минимальный расход водяного пара в процессе паровой конверсии углеводородов. Однако для улучшения теплопередачи на практике подают до 4 - 5 м3 пара на конверсию 1 м3 метана.
Паровую конверсию углеводородов ведут таким образом, чтобы на катализаторе не осаждался углерод. Осаждение углерода на катализаторе может привести к его разрушению и увеличению сопротивления слоя катализатора в реакторе.
Паровую конверсию углеводородов осуществляют в стальных реакционных трубах ( d 100 - 150 мм) с внешним обогревом. Максимально возможная объемная скорость подачи сырья зависит не только от активности катализатора, но и от интенсивности подвода тепла для реакции и от сопротивления слоя катализатора.
Паровую конверсию оксида углерода (8.2) проводят в две ступени: сначала при температуре 480 - 530 С на среднетемпературном железо-хромовом катализаторе, затем при 400 - 450 С на низкотемпературном цинкхроммедном катализаторе.
Паровую конверсию оксида углерода (9.2) проводят в две ступени: сначала при температуре 480 - 530 С на среднетемпера - ту рном железохромовом катализаторе, затем при 400 - 450 С на низкотемпературном цинкмедном катализаторе.
Паровую конверсию оксида углерода (9.2) проводят в две ступени: сначала при температуре 480 - 530 С на среднетемпературном железохромовом катализаторе, затем при 400 - 450 С на низкотемпературном цинкхроммедном катализаторе.
Процесс паровой конверсии осуществляют в центробежнолитых реакционных трубах с внутренним диаметром 70 - 120 мм из легированной хромо-никелевой стали и загруженной никелевым катализатором, например ГИАП-5. Реакция углеводородного газа с водяным паром при давлении 20 - 30 атм осуществляется в интервале температур от 400 С на входе в реакционную трубу до 870 С на выходе из реакционных труб.

Для паровой конверсии ( / 1, 2) достаточно двух уравнений ( УТ.
При паровой конверсии сырьем могут служить не только газообразные, но и жидкие углеводороды.
Для паровой конверсии в трубчатых печах углеводородный газ необходимо подогревать. Поэтому в данном случае целесообразно применить горячие способы сероочистки. Повышение давления до 20 - 40 кгс / см2 ( 2 - 4МН / м2) не влияет на степень очистки этими способами. Обычно применяют двухступенчатую очистку: на первой ступени - каталитическое гидрирование, на второй ступени - поглощение образующегося сероводорода поглотителем на основе окиси цинка.
Процесс паровой конверсии в кипящем слое катализатора под давлением полностью сохраняет те энерго-технологические преимущества, которые были выявлены и доказаны для аппаратов трубчатой конверсии с топкой под давлением.
Процесс паровой конверсии углеводородов ведут в вертикальных трубчатых реакторах, заполненных катализатором и размещенных в печи для обеспечения внешнего обогрева. Внутренний диаметр реакционных труб на установках, работающих при 1 2 - 2 5 МПа, составляет 90 - 130 мм при толщине стенки 16 - 20 мм. На современных установках мощностью 30 - 40 тыс. т Н2 в год в печи устанавливают 170 - 250 реакционных труб, расположенных в 1 - 4 блоках.
Реакция паровой конверсии СО используется для получения водорода из окиси углерода уже в течение 40 лет.
Процесс паровой конверсии углеводородов ведут в вертикальных реакционных трубах. Трубчатая печь конверсии является наиболее сложным и дорогим агрегатом всей технологической линии. Вследствие жестких условий работы надежность ее-часто бывает ниже, чем других аппаратов. Вследствие этого к конструкциям печей предъявляются высокие требования.
Равновесный состав.| Схема метанольиого. Для паровой конверсии метанола важной характеристикой является содержание окиси угл-ерода в конвертированном газе. Наличие СО в газе свидетельствует о неполноте реакции конверсии. С точки зрения максимального использования топлива наличие как СО, так и СН3ОН в конвертированном газе нежелательно. В связи с этим юптимальные режимы работы лежат там, где степень конверсии высока, но не настолько, чтобы выход водорода уменьшался за счет сбразования окиси углерода.
Процесс паровой конверсии углеводородов проводят с подводом тепла через стенку реактора. Количество подводимого тепла можно определить после того, как рассчитаны выход и состав конвертированного газа.
Катализаторы паровой конверсии углеводородов предназначены не только для ускорения основной реакции, но и для подавления побочных реакций пиролиза. К побочным, крайне нежелательным реакциям, следует отнести и расщепление углеводородов с выделением углерода на катализаторе. Этим реакциям противостоит газификация углерода водяным паром. Катализаторы должны предотвратить выпадение углерода торможением реакций его образования или же ускорением реакции газификации углерода водяным паром.
Процесс паровой конверсии жидких углеводородов освещен в литературе чрезвычайно мало, имеются главным образом патентные материалы общего характера.
Для низкотемпературной паровой конверсии гомологов метана используют никелевые катализаторы, нанесенные на окись алюминия ( она считается лучшим материалом носителя) и на другие носители с хорошо развитой поверхностью.
С происходит паровая конверсия углеводородов над никелевым катализатором. Трубчатые реакторы обогревают за счет сжигания отопительного газа в печи; воздух для сжигания газа не подогревается. Тепло дымовых газов, покидающих радиантную секцию печи, используется в котле-утилизаторе 3 для производства и перегрева пара. С температурой 200 С дымовые газы выбрасываются дымососом в атмосферу через дымовую трубу.
На установках паровой конверсии усовершенствованы топки и аварийные системы безопасности. Повышена механи - ческая прочность катализаторов, накоплен опыт подбора конструкционных материалов, снизивших число аварий и коррозию труб в печах конверсии. Найдены форкатализаторы, защищаю - щие от отравления катализаторы конверсии окиси углерода, и ингибиторы коррбзии для стадий отмывки углекислоты поташным раствором и метаноламинами.

В условиях паровой конверсии возможна коагуляция никеля, находящегося на поверхности носителя в виде мелких кристаллов. Для предотвращения этого явления в со став катализатора вводят промоторы. Наиболее часто применяемыми промоторами являются окислы алюминия ( - А1203), магния, бериллия, кальция и других металлов. Эти трудновосстанавливаемые окислы проявляют структурирующее действие по отношению к никелю.
При проведении паровой конверсии в трубчатых печах, кроме того, необходимо обеспечить равномерное распределение потока парогазовой смеси по всем параллельно работающим трубам и подвод тепла в слой катализатора. Наибольшая опасность отравления катализатора в реакционных трубах имеется в верхней зоне, где температура обычно не превышает 400 - 500 С.
Рассматривается процесс паровой конверсии при давлении 20 ат в трубчатых печах.
Выбор режима паровой конверсии ограничен не только расходом пара, но и температурой, и давлением. Максимально достижимая температура процесса зависит от качества стали, диаметра реактора, допустимых теплонапряжений поверхности реакционных труб и особенно от давления процесса. На большинстве современных установках температура процесса поддерживается в пределах 830 - 880 С. При более низкой температуре трудно получить водород требуемого качества, а ниже 750 С процесс паровой конверсии вести неэффективно.
Совершенствования процессов паровой конверсии углеводородов и конверсии окиси углерода, приводящие к сокращению расхода пара, не дадут положительных результатов в экономии топлива, если сохранить карбонатную очистку, так как на проведение последней требуется дополнительный расход пара. Реальное сокращение расхода топлива может быть в том случае, если одновременно удастся сократить расход пара и на конверсию, и на очистку.
Схема лабораторной установки для конверсии жидких углеводородов под давлением с водяным паром. В процессе паровой конверсии бутана [6] были проведены сравнительные испытания некоторых катализаторов, показавшие, что никель-глиноземный контакт является более термостойким и достаточно активным. В дальнейшем в Институте газа АН УССР был разработан катализатор такого типа, отличающийся способом обработки а-глиноземного носителя.
При изучении паровой конверсии н-гептана на установке УКБ-1 установлено, что выход водорода и производительность процесса растут с повышением температуры и избытка водяного пара.
Организация теплообмена в реакционной зоне химических реакторов И - исходные вещества, П - продукты, Т - теплоноситель. Пояснение в тексте.| Организация промежуточного теплообмена в многослойных реакторах и в последовательности реакторов. И, П, Т - как на, Хг - холодный газ, Исп - испаритель. Пояснение в тексте. В реакторе паровой конверсии СО в производстве аммиака ( схема б) реакционная смесь после первого слоя охлаждается путем впрыска одного из реагентов - жидкой воды. Охлаждение происходит в основном за счет испарения воды. Как инертный разбавитель используют водяной пар. После первого слоя температуру реакционной смеси повышают вводом высокотемпературного острого пара.
В процессе паровой конверсии углеводородов на никелевом катализаторе соединения серы гидрируются с образованием сероводорода.
Поскольку реакция паровой конверсии окиси углерода может протекать при более низкой температуре в пнгтей-лях и коллекторах после выхода газа из труб печи конверсии ( что снижает содержание СО в конвертированном газе), то в данном методе расчета константа равновесия принята при температуре на 10 К выше рабочей температуры ( ПОЗ 10) К.
Исследован процесс паровой конверсии прямогонных бензинов на ряде щелочных и нещелочных катализаторов.
Исследования процесса низктемпературной паровой конверсии нафтезаводского газа и n - гексана проводились ранее на установках лабораторного и пилотного масштаба [ I - 4 ] в результате были определены условия проведения процесса и выбран лучший образец катализатора, что позволило перейти к испытаниям в опытно-промышленной масштабе.
Исследования процесса паровой конверсии сернистого дизельного топлива на пористом контакте СаО проводили на укрупненной лабораторной установке, схема которой представлена на рисунке. Дизельное топливо, предварительно нагретое до температуры 180 С, в смеси с перегретым водяным паром через паро-механическую форсунку поступало непосредственно в реактор-конвертор, заполненный контактом.

Создание агрегата паровой конверсии большой единичной мощности со стационарным слоем путем увеличения диаметре и количества тепдообменных труб становится практически невозможным. Использование псевдоожихенного слоя позволяет решить эту задачу. Но при этом получается слой малого сечения и большой высоты, который при обычных условиях свободного псевдоожиьения будет работать в поршневом режиме. К насадкам предъявляются следуютие требования: слой должен работать без выбросов и быть достаточно однородным, сохраняя одновременно высокие коэффициенты теплоотдачи. Изложенным требованиям соответствуют мвлообъемные, пространственно упорядоченные насадки.
Большой интерес представляет паровая конверсия ацетилена, с помощью которой получают сейчас значительные количества ацетальдегида в промышленности. Вследствие высокой реакционной способности ацетилена и продуктов, образующихся в процессе конверсии, переработка ацетилена в уксусный альдегид сопровождается целым рядом реакций, приводящих К снижению степени использования ацетилена и загрязнению ацетальдегида побочными продуктами. Кроме того, вследствие образования на поверхности контакта различных твердых полимеров ацетилена ( купрена) и углерода происходит довольно быстрое падение каталитической активности катализатора.
Обнаружено, что паровая конверсия жидкого углеводородного-сырья, содержащего очень малое количество серы ( менее 0 0001 %), сопровождается зауглероживанием катализатора. Для поддержания содержания серы в указанных пределах сырье специально подготавливают смешением переочищенных и исходных углеводородов.
К реакционным трубам паровой конверсии при низком давлении предъявляют требование только жаростойкости при 850 - 900 С. Трубы изготавливают методом протяжки. Прочность реакционной трубы зависит от толщины стенки, но увеличение толщины стенки снижает теплопередачу и увеличивает температурные напряжения.
При расчете реактора паровой конверсии возникают большие трудности, так как все параметры процесса переменны по длине реактора. Изменяется температура, дашение, состав смеси, тепло-физические свойства газа, скорость потока, теплонапряжение тепло-передающей поверхности и ряд других расчетных величин.
В качестве сырья паровой конверсии используют нефтезаводские газы, являющиеся побочными продуктами различных процессов нефтепереработки; состав этих газов непостоянен.
Схема производства аммиака методом Келлог. В США методом паровой конверсии углеводородов получают 75 % синтетического аммиака. Наиболее распространенными методами паровой конверсии метана являются процессы Кемико и Келлог.
Производство водорода методом паровой конверсии углеводородов; включает несколько стадий: подготовка сырья к конверсии, собственно конверсия и удаление окислов углерода из конвертированного газа. На стадии подготовки сырье очищают от непредельных углеводородов, органических соединений серы и сероводорода; в некоторых случаях проводят стабилизацию методом частичной: конверсии гомологов метана. На стадии удаления окислов углерода из конвертированного газа проводят конверсию окиси углерода водяным паром, очистку газа от двуокиси углерода и удаление-остаточных окислов углерода методом метанирования. Перечисленные стадии, за исключением отмывки газа от двуокиси углерода, являются каталитическими процессами, близкими между собой по аппаратурному оформлению.
Новые медные катализаторы паровой конверсии оксида углерода, разработанные в течение последних пяти лет, обеспечивают оптимизацию ранее упомянутых параметров катализаторов, так как они в достаточной степени хемосорбируют оксид углерода и активируют воду, но медленно диссоциируют водород. Поэтому такие катализаторы более активны и работают при более низких температурах, таким образом благоприятствуя высоким равновесным степеням превращения оксида углерода и воды до диоксида углерода и водорода. К сожалению, катализаторы необходимо тщательно защищать от таких ядов, как сера и хлор. Сера приводит к немедленному отравлению, хлор превращает стабилизирующий оксид цинка в хлорид, и поэтому происходит рост кристаллитов меди.
При получении синтез-газа путем паровой конверсии углеводородов используют никелевый катализатор. Он также дезактивируется вследствие закоксовывания, Кроме того, его могут отравлять очень малые количества сернистых соединений, содержащихся в сырьевом потоке. Дезактивация в результате кок-сообразования может иметь место и в процессе метанирования, который проводится на тех же катализаторах, что и паровая конверсия, однако при более низких температурах.

...
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11