Литературный обзор способов конверсии природного газа

Выбор способа конверсии природного газа зависит от ряда факторов; состава и давления исходного газа, метода последующей переработки конвертированного газа в аммиак, удельных энергетических и материальных затрат, капитальных вложений, простоты эксплуатации установки.

Одноступенчатая каталитическая парокислородная конверсия метана при повышенном давлении в реакторе шахтного типа.

Схема установки изображена на рисунке 3.1.

Каталитическая конверсия при повышенном давлении имеет ряд преимуществ: более низкие капитальные затраты, меньший расход электроэнергии и сырья, более низкая себестоимость аммиака.

Природный газ в отделение конверсии поступаете газораспределительной станции под давлением 35 40 aтм и распределяется по отдельным агрегатам. В агрегате природный газ поступает в межтрубное пространство теплообменника 5, куда подается насыщенный пар под давлением 26 aтм. Пар смешивается с газом в соотношении 2:1. Парогазовая смесь нагревается в теплообменнике горячим конвертированным газом до температуры 400 °C и поступает в смеситель 4 конвертора метана. Кислород, необходимый для процесса каталитической конверсии метана, под давлением 27 aтм поступает в смеситель 4 из цеха разделения воздуха.

Давление природного газа, кислорода и пара стабилизируется регуляторами давления, установленными на коллекторах указанных потоков.

Необходимое соотношение газа, пара и кислорода обеспечивается автоматически регуляторами соотношения. Парогазокислородная смесь с температурой 350 °C направляемся в конвертор метана 5, где на никелевом катализаторе при температуре 900 °C и давлении 20 атм протекает процесс взаимодействия метана с кислородом и водяным паром.

Конвертированный газ, содержащий не более 2% метана, при температуре 870 890 °С поступает в увлажнитель, размещенный в одном корпусе с конвертором метана. В увлажнителе газ охлаждается до температуры 400 °C и насыщается водяными парами. Далее парогазовая смесь поступает на конверсию окиси углерода, которая проводится в две ступени. В конвертор 6 первой ступени загружен цинкхромовый катализатор, в конвертор 7 второй ступени железохромовый. Между конверторами установлен испаритель 8, насадка которого орошается конденсатом.

После конвертора второй ступени газовая смесь поступает в трубки теплообменника 3, где охлаждается до температуры 300 °C. Далее конвертированный газ направляется в скруббер 2 первой ступени охлаждения, в котором охлаждается циркулирующим конденсатом до температуры 120 °C при этом конденсируется большая часть водяных паров, содержащихся в газе. Окончательное охлаждение газа до температуры 40 °C происходит в скруббере второй ступени охлаждения. Здесь же происходит почти полная конденсация водяного пара.

1 скруббер второй ступени; 2 скруббер первой ступени; 3 теплообменник; 4 смеситель; 5 конвертер метана; 6 конвертор первой ступени; 7 конвертер второй ступени; 8 испаритель.

Рисунок 3.1 Одноступенчатая каталитическая парокислородная конверсия метана при повышенном давлении в реакторе шахтного типа.