168589 (625147), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Природный газ принимается на входе в установку и расходуется в качестве сырья и топлива. Сначала газ проходит стадию очистки, находящуюся за пределами установки аммиака, где удаляются попутные взвешенные твердые частицы и капли. После очистки природный газ сжимается, проходит входной сепаратор поз.144-F и подается на сероочистку после подогрева в технологическом подогревателе поз.104-В.

Рис. 7. Схема подготовки сырого синтез-газа

Очищенное от серы сырье затем разделяется на два потока, причем 70% потока направляется в автотермический риформинг поз.103-D, а остаток - в риформинг с теплообменником поз.100-С. Каждый входящий поток смешивается с паром среднего давления, часть которого ранее использовалась для отпаривания технологического конденсата. Количество пара, смешиваемого с сырьем таково, чтобы общее количество пара, включая пар, добавленный в обогащенный воздух и добавляемый непосредственно в очищенный от серы газ, поддерживало бы соотношение пар : углерод на уровне около 3,6:1. Потоки подаваемой смеси (смесь пара с подаваемым газом) направляются и в автотермический конвертор поз.103-D, и в конвертор с теплообменником поз.100-С, предварительно подогретыми в технологическом нагревателе поз.104-В.

Подогретое сырье для автотермического реактора смешивается с обогащенным воздухом, содержащим около 29% кислорода (по сухому воздуху), для обеспечения стехиометрического соотношения азот : водород в цикле синтеза аммиака. Эти два потока смешиваются в камере смешивания (порция) автотермического реактора. Тепло, выделяемое при частичном окислении сырья, обеспечивает необходимое поступление энергии для реакции конверсии.

Технологический конденсат из сепаратора сырого газа поз.102-F₁ перекачивается в отпарную колонну поз.150-G для удаления растворенных газов и побочных продуктов реакции конверсии СО (рис. 7), чтобы снова использовать воду для подпитки котла-утилизатора. [1]

2.5 Очистка синтез-газа

Тонкая очистка от остаточного содержания СО и СО₂ осуществляется на стадии метанирования. Десорбер СО₂ выполнен в виде трех секций, наверху находится секция кипения под низким давлением, внизу – секция отпаривания. Насыщенный раствор МДЭА из абсорбера СО₂ поступает в секцию кипения низкого давления, давая СО₂, выделившемуся при понижении давления, легко покинуть раствор. Раствор перетекает вниз через насадочную колонну. Насос “полубедного” раствора поз.117-J/JА перекачивает раствор из секции кипения низкого давления в верхнюю часть секции отпаривания через теплообменник для “бедного”/“полубедного” раствора поз.112-С, который утилизирует тепло “бедного” раствора, выходящего снизу десорбера. Секция отпаривания работает при температуре около 110С под давлением 1,34 кгс/см² абс. Тепло, необходимое для кипения раствора МДЭА обеспечивается газами, покидающими НТК (газовый кипятильник поз.105-С).

Тепло отходящих газов метанатора утилизируется теплообменом с поступающими в метанатор газами. Затем они доохлаждаются до 30С в холодильнике поз.130-С на всасывающей линии компрессора синтез-газа поз.103-J. Сконденсировавшаяся вода удаляется в сепараторе поз.104-F на всасе компрессора поз.103-J, вода возвращается в сепаратор поз.102-F1 насосом поз.140-J/JA для конденсата из отходящих газов метанатора. Часть синтез-газа на выходе из поз.104-F возвращается в линию подачи сырьевого газа для использования водорода на стадии сероочистки. Синтез-газ, питающий контур синтеза аммиака, проходит через осушитель на молекулярных ситах (поз.109-ДА/ДВ рис. 8).

Рис. 8. Схема синтеза и выделения аммиака

В осушителях используют адсорбенты, удаляющие воду и следы СО₂ до остаточного содержания менее 1 ррm об. Пока один аппарат с молекулярными ситами находится в работе, другой регенерируется продувочным газом из установки выделения продувочных газов (PGRU) (поз.160-L), нагретым насыщенным паром высокого давления до 200С в нагревателе регенерации молекулярных сит (поз.183-С). Очищенный на молекулярных ситах продувочный газ используется как топливо для технологического нагревателя поз.104-В. [1]

2.6 Совмещенные схемы производства. Практика совмещенных процессов производства аммиака и метанола

Производство аммиака/карбамида - развитая отрасль индустрии повсюду в мире. В развитых странах потребность в этих продуктах имеет постоянный характер или падает. В результате заводы работают на сниженной мощности.

В этой ситуации необходимо рассмотреть конвертирование неиспользованных мощностей производства аммиака при их совмещении с производством метанола. Германская фирма “UHDE GmbH” разработала три технологические схемы совместного производства аммиака и метанола.

Базовая производительность по аммиаку трех проектов составляет 1200 т/сутки. При работе по схеме с производством метанола производительность по аммиаку составляет 1100 т /сутки и 200 т/сутки по метанолу (рис.9-11).

Разработан метод совместного производства метанола и аммиака из легких углеводородов, в частности СН₄, под высоким давлением. Смесь СН₄ и водяного пара подогревают и направляют в трубчатый реактор получения синтез-газа в соотношении Н₂:СО > 3:1. После очистки от СО₂ смесь СО и Н₂ поступает в реактор синтеза метанола с циркуляцией газовой смеси.

Рис. 9. Совместная схема производства аммиака и метанола. Вариант В, фирма “UHDE”

После отделения метанола выходящий газ содержит Н₂ и малое количество СН₄, N₂ и метанола. После системы очистки получают чистый Н₂, часть которого подают на сжигание в смеси с воздухом Н₂ + 0,5О₂ = Н₂О и получением азота. Далее смесь азота и водорода поступает в реактор синтеза метанола. Данный способ позволяет получать NH₃ с малыми энергетическими затратами. Суточная производительность установки 2500 т метанола и 950т NH₃ в сутки.

В Англии разработан совмещенный процесс производства метанола и аммиака, первой стадией которого является получение метанола. Для получения аммиака из непрореагировавших газов синтеза метанола извлекают водород 99,999% чистоты фильтрацией через мембраны, смешивают его с азотом, полученным из воздуха. Образованную азото-воздушную смесь (АВС) направляют на синтез аммиака, который проводят под давлением, равным давлению водорода. По данному процессу может быть произведено 2547 т /сутки метанола и 771 т/сутки аммиака. Использование этого процесса позволяет снизить расход энергии в традиционной схеме производства аммиака до 6,3б,7 Гкал/т NH₃.

Рис. 10. Совместная схема производства аммиака и метанола. Вариант A, фирма “UHDE”

Предлагается совмещенный процесс получения метанола и аммиака – газообразное углеводородное сырье подвергается первоначальному риформингу паром для получения газа для синтеза метанола, содержащего Н₂ и СО. Продувочный газ после синтеза метанола подвергается вторичному паровому риформингу воздухом для получения синтез-газа производства аммиака, содержащего H₂, N₂, CO₂, CO. Этот газ подвергается высокотемпературной конверсии СО с целью уменьшения его содержания, а после снижения СО синтез-газ проходит ряд ступеней для удаления СО и СО₂ и далее на получение аммиака.

Рис. 11. Совместная схема производства аммиака и метанола. Вариант С, фирма “UHDE”

В США разработан способ совместного получения аммиака и метанола, исключающий образование метиламинов. Способ предусматривает:

1. Очистку углеводородного (до СН₄) сырья, например природного газа, от сернистых соединений при температуре 400С в присутствии Со-Мо катализатора и оксидцинкового поглотителя.

2. Паровую конверсию очищенного от сернистых соединений углеводородного сырья при соотношении пар : газ 24 моля на 1 моль сырья на никелевом катализаторе до Н₂ и СО при температуре 800900С и Р = 1,54,0 МПа.

3. Синтез метанола при температуре 240270С, давлении 410 МПа в присутствии цинкмедных (Cu - Zn) или цинкхроммедных (Cu - Zn - Cr) катализаторов.

4. Отделение метанола от газовой смеси состава, % моль.: H₂ – 7080; CH₄ – 1020; CO – 12; CO₂ – 12; N₂ – 05; CH₃OH – 01.

Газовая смесь подается на паровую конверсию и используется для синтеза аммиака. При этом метанол и метан разлагают до Н₂, CO и СО₂ при взаимодействии с водяным паром на Ni-катализаторе при температуре 830900С и давлении 45 МПа с последующим частичным сжиганием H₂, CO и CH₄ при добавлении воздуха. Газовую смесь с температурой 10001050С и давлением 3,94,9 МПа охлаждают до температуры 350370С и превращают CO c H₂O в СО₂ и Н₂ на Fe-Cr-катализаторе до остаточного содержания СО 2,02,5% моль.; поглощают СО₂, пропуская смесь через амин или водный раствор К₂СО₃ (до остаточного содержания СО₂ 1,02,0% моль.).

СО и СО₂, присутствующие в газовой смеси, используются для дополнительного синтеза метанола при температуре 210270С, давлении 1030 МПа; остаточное содержание СО и СО₂ составляет, соответственно, менее 0,3 и 0,5% моль. Отходящие газы нагревают до 300С в присутствии Ni-катализатора гидрирования СО и СО₂ в СН₄ и направляют на синтез аммиака, который ведут на железном катализаторе при температуре 380500C, давлении 1030 МПа.

Отечественными исследователями усовершенствован способ совместного производства NH₃ и CH₃OH, он включает: очистку природного газа от соединений серы гидрированием; пароуглекислотную конверсию очищенного природного газа; очистку конвертированного газа от CO₂; синтез CH₃OH и NH₃ с выделением продувочных газов и возврат их на стадию очистки от соединений серы.

Отличие – с целью снижения расхода природного газа и исключения выброса в атмосферу вредных примесей 6580% об. потока очищенного конвертированного газа направляют на синтез метанола, а продувочные газы синтеза метанола смешивают с остальной частью конвертированного газа и подвергают паровоздушной конверсии, после чего из конвертированного газа выделяют СО₂ и направляют его на синтез метанола; затем конвертированный газ подвергают очистке от углекислоты, которую направляют на паро-углекислотную конверсию и после конверсии оставшийся газ подают на синтез аммиака.

Внедрение данного способа в промышленность позволит обеспечить экономию природного газа и исключить вредные выбросы в атмосферу путем максимального использования компонентов конвертированного газа. [1]

2.7 Основные преимущества совмещения производства метанола и аммиака

1. Совмещение производства аммиака и метанола позволит регулировать выработку продуктов и компенсировать сезонные циклы в спросе на удобрения.

1. Технология внедрения производства метанола в действующее производство аммиака позволит использовать существующую установку подготовки газа, компрессора, заводские сооружения, поэтому капитальные затраты на создание метанольной установки будут минимальными и выпускаемый метанол должен быть конкуренто способным на любом рынке.

2. Так как создание установки не требует дорогостоящего оборудования (компрессоров), то ее можно быстро изготовить и ввести в действие. (рис.12)

Таким образом, преимущества создания совмещенной установки метанола по сравнению с традиционными заключаются в следующем: низкие капитальные и топливно-энергетические затраты; компактность и простота в эксплуатации; сжатые сроки строительно-монтажных работ.

Рис. 12. Блок-схема совместного производства аммиака и метанола

2.8 Комбинированный автотермический риформинг (КАР)

В новом процессе парового риформинга отсутствует печь первичного риформинга с огневым обогревом. Для проведения парогазовой конверсии природного газа используется тепло технологического газа, отходящего из реактора вторичного риформинга. На рис. 13 показаны основные стадии процесса: первичный каталитический паровой риформинг; частичное окисление; адиабатический каталитический паровой риформинг (по желанию); теплообмен. Все три (или четыре) стадии совмещены в одном аппарате и из-за своей компактности он получил название “комбинированный автотермический реактор риформинга” - КАР. Новый реактор имеет следующий вид (рис. 14): 1- ввод парогазовой смеси; 2- зона теплообмена; 3- окислитель; 4- камера частичного охлаждения; 5- изоляция; 6- трубы с катализатором первичного риформинга; 7- трубы вокруг трубы риформинга (труба в трубе); 8- продукты реакции.

Характеристики

Список файлов курсовой работы