Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Конверсия монооксида углерода.





 

Высокая температура на стадии конверсии метана не позволяет использовать потенциал СО для получения водорода. Избирательную конверсию СО при низких температурах, исключающую обратное протекание реакции конверсии метана, проводят, используя специфическое действие катализатора. Селективными катализаторами конверсии СО являются железохромовый и медьсодержащий. Первый из них активен в области температур 600 - 700К, ограничение температурного интервала второго, более активного, составляет 480 - 530К.

Конверсия СО — обратимая экзотермическая реакция. Ее проводят в реакторе с адиабатическими слоями катализатора с охлаждением реакционной смеси между ними. Технологическая схема приведена на рисунке 5.

 

 

Рисунок 5. Технологическая схема конверсии оксида углерода

(1 – увлажнитель; 2 – реактор с железохромовым катализатором; 3 – теплообменник; 4 – реактор с медьсодержащим катализатором).

 

В первом реакторе загружен более термоустойчивый железохромовый катализатор, а во втором - высокоактивный медьсодержащий. Соотношение пар:газ составляет (0,6-0,7): 1. Остаточное содержание СО не превышает 0,3 - 0,5%.

 

Очистка от диоксида углерода.

 

Конвертированный газ содержит 17-18% СO2 и 0,3-0,5% СО. Первая примесь - балласт для синтеза аммиака, вторая - яд катализатора. Эти примеси надо удалить. Удаление сорбцией требует специфичных сорбентов (два удаляемых компонента), необходимых в большом количестве (содержание СO2 - до 20%).

Диоксид углерода абсорбируют 19—21%-ным водным раствором моноэтаноламина:

 

2RNH2 + Н2O + CO2↔(RNH3)2CO3

 

Эта стадия называется МЭА-очистка (технологическая схема представлена на рисунке 6).

 

 

Рисунок 6. Технологическая схема очистки от оксидов углерода.

(1 – абсорбер, 2 – десорбер, 3 – кипятильник, 4 – теплообменники, 5 – реактор метанирования, 6 – холодильники).

Поглощение СО2 - обратимый процесс. С повышением температуры равновесие сдвигается влево, т.е. возможна регенерация сорбента. Технологическая схема МЭА-очистки включает два основных аппарата: абсорбер и десорбер. Над чистым МЭА-раствором равновесное давление СО мало, поэтому газ и жидкость подают противотоком. Абсорбер - вертикальный газожидкостной реактор насадочного или тарельчатого типа, разделенный на две секции. Сначала газ проходит нижнюю секцию абсорбера, где происходит поглощение основного количества СO2. Эта секция орошается не полностью (грубо) регенерированным МЭА-раствором. Доочистка происходит в верхней секции аппарата - газ, орошаемый тонко регенерированным (чистым) МЭА-раствором, выходит с остаточным содержанием СO2 не более 0,03 %об. Температура абсорбции не превышает 330 К.

Насыщенный раствор, содержащий углекислоту в количестве 80-100 г/л, нагревается в рекуперативных теплообменниках и двумя потоками направляется в десорбер. Теплота на десорбцию подается через паровой кипятильник. Чистый раствор отбирают в нижней части десорбера, грубо регенерированный — из середины колонны. После охлаждения в холодильниках эти потоки направляются обратно в абсорбер. Десорбция происходит при температуре 380—390 К. Организация схемы «регенерация с рециклом» позволяет в чистом виде выделить примесь и исключить постоянное потребление сорбента (только на компенсацию потерь).

Очистка от монооксида углерода.

 

Так как раствор МЭА не поглощает оксид углерода, выходящий газ содержит СО. Его превращают в метан, безвредный для катализатора и инертный в процессе синтеза аммиака. Процесс проводят при температуре 500-550K в реакторе метанирования с использованием никелевого катализатора при большом избытке водорода. Поскольку содержание CO достаточно мало и разогрев при реакции метанирования составляет лишь несколько десятков градусов, используют однослойный реактор. Суммарное содержание метана в газе после реактора метанирования (неконвертированного и образовавшегося при метанировании) составляет до 1%.

Синтез аммиака.

 

Обратимая экзотермическая реакция синтеза аммиака обуславливает необходимость отвода тепла для поддержания в реакционной зоне оптимальной температуры. Это реализуется либо в трубчатом реакторе с охлаждением, либо в многослойном реакторе с промежуточным теплообменом.

В трубчатом реакторе теплота из реакционной зоны отводится к свежей реакционной смеси - это автотермический реактор. Катализатор располагают в межтрубном пространстве. Газ поступает в трубки, нагревается и при выходе из них поворачивает противотоком в слой катализатора. Такой же эффект может быть достигнут использованием трубок Фильда (рисунок 7). Газ поступает во внутренние трубки, затем заворачивает в кольцевое пространство между внутренними и наружными трубками. Проходя его, газ нагревается от слоя катализатора и одновременно отдает часть теплоты газу во внутренних трубках. Таким образом, нагрев осуществляется более плавно, что улучшает режим в слое. Процесс регулируют изменением начальной температуры в слое путем подвода части холодного газа непосредственно перед слоем.

 

 

Рисунок 7. а – многослойный реактор с радиальными слоями, б – с теплообменными двойными трубками Фильда

(1 – корпус, 2 – теплообменник, 3 – катализатор, 4 – трубка Фильда).

 

В многослойном реакторе процесс проводится адиабатически в нескольких слоях с промежуточным охлаждением. Конструкцию реактора можно сделать более компактной, если температуру между слоями снижать вводом холодного газа. Регулируя величину поддува, режим процесса приближают к теоретическому. В последнее время данная конструкция реактора получила широкое распространение.

Во всех типах реакторов предварительный нагрев газа в теплообменнике происходит потоком, выходящим из слоя катализатора. Все элементы реактора: слои катализатора, теплообменники, смесители располагаются в одном корпусе высокого давления. Поступающий холодный газ проходит в узком кольцевом пространстве вдоль стенок, предохраняя их от нагрева. Это сохраняет прочность корпуса, несущего нагрузку высокого давления.


Расчетная часть.







ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2024 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.