ехнологічної частини проекту - інститут ВНІПІНефть; будівельної частини, опалення та вентиляції, водопостачання і каналізації інститут Госхімпроект; енергетичної частини - інститут ДПІ «електропроектів» м Горький; частини контрольно-вимірювальних приладів і автоматики - Омський відділ СО ГПИ ПМА; частини конструювання апаратури і машин - підприємство СКЛ р Магдебург, НДР.
До складу виробництва водню і синтез-газу входять:
· блок печей конверсії природного газу;
· компресорна вихідного природного газу, вуглекислого газу, конвертованого газу, синтез-газу і водню,
· Поташня очистка конвертованого газу від СО2;
· установка отримання синтез-газу та технічного водню методом мембранної технології;
· утилізація тепла і водопідготовка.
Проектна потужність цеху по синтез-газу 140 тис. т/рік
Сировиною установки є:
· Гази горючі природні для промислового та комунально-побутового призначення.
Продукцією установки є:
· Водень технічний;
· Синтез-газ.
4. Опис технологічного процесу і технологічної схеми установки виробництва водню і синтез-газ
Процес отримання технічного водню і синтез-газу є безперервним і складається з наступних стадій:
компресія природного газу і вуглекислого газу;
попередній підігрів і очистка природного газу від сірчистих сполук;
пароуглекіслотная конверсія природного газу в трубчастих печах під тиском не більше 17 кгс/см2;
очистка конвертованого газу від СО2 гарячим розчином поташу з добавкою діетаноламіну;
компресія очищеного конвертованого газу,
поділ конвертованого газу на синтез-газ і водородсодержащий газ (ВСГ) методом мембранної технології;
отримання технічного водню з ВСГ методом метанірованія;
компресія синтез-газу до 305 кгс/см2;
компресія технічного водню до 305 кгс/см2;
компресія двоокису вуглецю після поташевою очищення до 19 кгс/см2 і подача його в природний газ перед печами;
утилізація тепла потоків конвертованого і димового газів.
4.1 Блок-схема установки
Схема отримання синтез-газу: 1 - підігрівач; 2 - адсорбер; 3 - піч; 4 - реактор синтезу; 5 - теплообмінник; 6 - скрубер; 7 - мембранна секція; I - свіжий природний газ; II - очищений газ; III - кисень; IV - продукти синтезу; V - вода; VI - пар; VII - вода + сажа; VIII - водень; IX - синтез-газ
. 2 Стадії і хімізм процесу
Основним процесом виробництва водню і синтез-газу є каталітична конверсія природного газу з водяною парою і з двоокисом вуглецю, що протікає під тиском не більше 17 кгс/см2 в трубчастих печах з підведенням тепла через стінки труб.
Сировина, що надходить в трубчасту піч, повинна містити не більше 1 мг/м3 сірководню через небезпеку отруєння нікелю в каталізаторі конверсії, тому потрібна попередня сіркоочищення природного газу.
Зміст ненасичених вуглеводнів в сировині не повинно перевищувати 2,0% об. і лімітується співвідношенням швидкостей гідрування ненасичених вуглеводнів і утворення коксу.
Кількість важких вуглеводнів (вище С5) теж має бути обмежена - не більше 1,0% об.
сіркоочистки сировини включає в себе два етапи. Спочатку відбувається гідрування сероорганических з'єднань і ненасичених вуглеводнів на алюмокобальтмолібденових каталізаторах:
СS2 + 4H2 ® 2H2S + CH4
Потім на цинковому поглиначі відбувається поглинання міститься в сировину й утворився при гідруванні сірководню:
2S + ZnO ® ZnS + H2O
Процес сіркоочистки здійснюється при температурі не більше 400 0С і тиску не більше 17 кгс/см2, тому попередньо природний газ стискається і підігрівається. Для здійснення процесу гідрування перед сіркоочистки в сировині додається технічний водень.
На стадії пароуглекіслотной конверсії природного газу йдуть наступні основні реакції (у розрахунку на метан):
+ H2O? CO + 3H2 - 49,3 ккал/моль (1) + CO2? 2CO + 2H2 - 62,0 ккал/моль (2) + 2H2O? CO2 + 4H2 - 9,8 ккал/моль (3)
Співвідношення обсягів на конверсію:
природний газ: СО2: Н2О=1: (0,3 - 0,8): (2,4 - 3,5). Реак...
