Скачиваний:
245
Добавлен:
08.01.2014
Размер:
1.88 Mб
Скачать

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Российский химико-технологический университет

имени. Д.И.Менделеева

Факультет инженерной химии

Кафедра процессов и аппаратов химической технологии

Гусаков Алексей Александрович

Эксергетический анализ и управление энергоресурсами процесса

конверсии метана

Выпускная квалификационная работа бакалавра по направлению

“550800 "Химическая технология и биотехнология"

Дипломант: _______ Гусаков А.А

Заведующий кафедрой ПАХТ _______ д.т.н., профессор Дмитриев Е.А.

Руководитель работы: подпись______ к.т.н., доцент кафедры ПАХТ Миносьянц С.В.

Москва, 2007 год

Содержание

Введение……………………………………………………………………..1

Глава 1

Литературный обзор………………………………………………………..

Краткое описание технологической схемы производства аммиака…….

Оптимальные условия синтеза аммиака…………………………………...

Краткая характеристика процессов каталитической конверсии метана………

Паровая каталитическая конверсия углеводородов……………………………

Автотермическая конверсия метана……………………………………………..

Эксергетический анализ основных стадий ……………………………………..

паровоздушной конверсии метана……………………………………………….

Критерии эффективности использования эксергии…………………………….

Оценки основных составляющих потерь эксергии в

трубчатой печи…………………………………………………………………….

Потери эксэргии в шахтном реакторе……………………………………………

Технологическая схема получения синтез-газа в агрегате

синтеза аммиака мощностью 1360 т/сут………………………………………...

Схема установки…………………………………………………………….

Глава 2

Теоретическая часть………………………………………………………..

Введение……………………………………………………………………...

Цель работы………………………………………………………………….

Термодинамический анализ установки…………………………………………..

Описание технологической схемы…………………………………………

Глава 3

Практическая часть………………………………………………………….

Исходные данные…………………………………………………………….

I.. Конверсия метана в трубчатой печи…………………………………………...

1. Определение расходов природного газа на конверсию и сжигание………….

2. Термодинамический анализ процесса горения………………………..

2.1. Определение стехиометрических коэффициентов

в уравнении горения природного газа…………………………………

2.2. Энергетический баланс……………………………………………..

2.2.1. Определение температуры адиабатного горения………………

2.3. Эксергетический анализ процесса горения……………………….

3. Технологический расчёт и эксергетический анализ

процесса конверсии метана……………………………………………….

3.1. Материальный баланс…………………………………………………

3.2. Энергетический баланс пиролиза…………………………………….

3.2.1. Определение полезной тепловой нагрузки………………………..

3.3. Определение давления на выходе из химического реактора……..

3.4. Эксергетический анализ конверсии метана………………………….

4. Разработка энергосберегающей технологии на базе печи

конверсии метана…………………………………………………………….

4.1. Расчёт механической мощности паросилового цикла……………...

5. Определение эксергетического КПД химического реактора………..

II. Шахтная доконверсия

6. Эксергетический анализ процесса вторичного рифоминга

метана и конвекции монооксида углерода…………………………………

6.1. Определение эксергетического КПД шахтного реактора…………..

III. Определение эксергетического КПД узла конверсии метана……….

Заключение………………………………………………………………………

Список использованной литературы…………………………………………

Введение.

Каталитическая конверсия природного газа в настоящее время стало основным методом получения водорода и синтез газа для ведущих отраслей народного хозяйства. Наиболее крупными потребителями водорода и его смесей с окисью углерода или азотом являются нефтеперерабатывающая (гидрогенизационные процессы), химическая и нефтехимическая (процессы гидрирования, синтез метанола, бутанола, высших спиртов, аммиака, карбамида, искусственных топлив, пластмасс, синтетических волокон и т.д.), пищевая, энергетическая, металлургическая и другие отрасли промышленности. Промышленными методами получения водорода и его смесей конверсией природного газа являются процессы паровой, паровоздушной и парокислородной с последующей конверсией окиси углерода.

На современном этапе развития науки и техники для производства собственно водорода (технического) считается более перспективным и прогрессивным процесс паровой конверсии под давлением , осуществляемый при высоких температурах (1200-1300 0С) и высоких давлениях 40-100 МПа в реакторах, заполненных никелевым катализатором. В нефтехимии и азотной промышленности наибольшее распространение получил двухступенчатый автотермический каталитический процесс конверсии природного газа смесью водяного пара и кислорода или обогащенного кислородом воздуха при давлении порядка 40-60МПа, осуществляемый в первой стадии в трубчатых печах и до конверсией в реакторах шахтного типа. Одностадийная парокислородная каталитическая конверсия природного газа в шахтных конверторах признана менее экономичным и поэтому неперспективным процессом. Однако вопрос о том, какой из технологических вариантов процессов каталитической конверсии окажется перспективным, далеко не ясен.

Природный газ – очень распространенное природное сырье, используемое для получения синтез-газа. Прямое одностадийное окисление природного газа в синтез-газ может осуществляться двумя способами: каталитическое и термическое. Совершенствование технологических процессов превращения природного газа в метанол путем разработки эффективных катализаторов не дает положительных результатов, так как конверсия природного газа при их использовании не превышает 16%. В настоящее время степень, конверсии природного газа в метанол доведена до 32%. Пока практически единственным методом химической переработки природного газа является его паровая конверсия с получением синтез -газа (СО +ЗН2) на никелевых катализаторах. Водород из синтез - газа далее используют для получения аммиака, а смесь состава СО + 2H2 - для синтеза метанола.

Соседние файлы в папке Дипломная работа (бакалавр) - Миносьянц - Гусаков - 2007