3.2 Основные факторы процесса
Давление процесса конверсии углеводородов принято равным до 24 кгс/мс2. Хотя снижение давления ведет к увеличению степени конверсии, выгоднее применять повышенное давление, т.к. это способствует снижению энергетических затрат: снижение расхода электроэнергии на компрессию газов и замена расхода пара со стороны на регенерацию поташного раствора путем использования тепла конденсации не прореагировавшего водяного пара из парогазовой смеси.
Снижение давления процесса ведет к увеличению степени конверсии, но выгоднее применять повышенное давление, так как это способствует снижению энергетических затрат: снижению расхода электроэнергии на компрессию газов и замену расхода пара со стороны на регенерацию поташного раствора использованием тепла конденсации не прореагировавшего водяного пара из парогазовой смеси. Повышение давления требует превышения допустимой температуры реакционных труб, что значительно снижает срок их службы.
Температура процесса обусловлена давлением в системе и качеством стали реакционных труб.
Соотношение пар: газ для процесса конверсии зависит от давления, температуры и состава исходного газа (углеродного числа).
Для газов с углеродным числом порядка 1-2 при давлении 22-24 кгс/см2 отношение пар: газ принимается 4,5 - 8,0 к 1.
При недостатке пара возможно осаждение углерода и закоксовывание катализатора. Поэтому в пусковой период на свежем катализаторе, когда такая опасность велика, это соотношение поддерживается равным 10:1. Кроме того, при недостатке пара в конвертированном газе увеличивается содержание не прореагировавшего метана.
Соотношение водород:сырье для природного газа определяется требованием сероочистки и должно быть не менее 0,1 : 1 об./об.
Для сухого газа разбавление водородом должно производиться в соотношении 2 : 1 об./об. (данные ВНИИНП).
Углеводородные газы, используемые в качестве сырья для процесса конверсии, характеризуются нестабильностью состава.
Для паровой конверсии углеводородов применяются никельсодержащие катализаторы.
Среднетемпературная и низкотемпературная конверсия окиси углерода протекают по реакции:
СО + Н 2О = СО 2 + Н 2 + Q
Тепловой эффект реакции равен 9,8 ккал/моль. Необходимость проведения этого процесса в две ступени при разных температурах определяется тем, что при высокой температуре достигается более высокая скорость реакции, а при низкой температуре - большая глубина превращения окиси углерода
В
качестве катализаторов среднетемпературной
конверсии окиси углерода используются
железохромовые катализаторы, для
низкотемпературной конверсии –
медьсодержащие катализаторы.
Очистка конвертированного газа от углекислоты осуществляется с помощью горячего поташного раствора. Технологические параметры ведения процесса позволяют обойтись без потребления дополнительного пара со стороны за счет тепла парогазовой смеси после конверсии окиси углерода. Температура абсорбции и регенерации различаются незначительно, это позволяет уменьшить количество теплообменной аппаратуры и снизить расход тепла, необходимого для регенерации.
Поглощение двуокиси углерода из газа протекает по реакции:
К 2СО 3 + СО 2 + Н 2О = 2 КНСО 3 + Q
Выделение СО 2 из раствора в процессе регенерации происходит при обратном направлении реакции.
Тепловой эффект реакции составляет 320 ккал/нм3 .
Интенсификация процесса очистки и ее более полная глубина достигается за счет активирующей добавки – буры (Na 2 B 4 O 7 x 10 Н 2О).
Добавка в поташный раствор пятиокиси ванадия снижает скорость коррозии аппаратуры очистки и регенерации.
В качестве антивспенивателя горячего поташного раствора применяется эмульсии на основе полиметилсилоксанов.
Принята двухпоточная схема карбонатной очистки: предварительная очистка газа от СО 2 в нижней части абсорбера грубо регенерированным раствором поташа и более полная – в верхней части абсорбера, куда подается тонко регенерированный раствор поташа с более низкой температурой.
Полученный технический водород дожимается компрессорами и подается потребителю – секции гидроочистки установки Г-43-107.
Для подачи необходимого количества водорода для процесса гидрирования осуществляется рецикл части водорода после компрессии в линию подачи сырья на сероочистку.
Стадия подготовки питательной воды включает в себя декарбонизацию и деаэрацию питательной воды, используемой для выработки технологического пара.
Производство пара осуществляется путем использования вторичных ресурсов за счет утилизации тепла дымового и конвертированного газов.
