Двухступенчатая каталитическая паровоздушная конверсия метана в трубчатых печах

В азотной промышленности используется конверсия природного газа при повышенном давлении, включающая в себя конверсию оксида углерода. В результате снижается расход энергии на сжатие конвертированного газа, объем которого существенно больше объема исходных газов; уменьшаются размеры аппаратов, коммуникаций и арматуры; полнее рекуперируется теплота влажных газов (так как повышается температура конденсации водяных паров), упрощается конструкция азотоводородного компрессора, что создает предпосылки для сооружения агрегатов большой единичной мощности с использованием принципов энерготехнологии. Последнее позволяет снизить себестоимость продукции и капитальные вложения и резко повысить производительность труда.

Широкое применение в мировой и отечественной азотной промышленности получил процесс двухступенчатой паровой и паровоздушной каталитической конверсии под давлением. На его основе созданы крупнотоннажные агрегаты по энерготехнологической схеме с глубокой рекуперацией теплоты каталитических реакций конверсии СН₄ и СО, метанирования и синтеза аммиака.

Двухступенчатая паровая и паровоздушная каталитическая конверсия углеводородных газов и оксида углерода под давлением является первой стадией схемы производства аммиака. Теплота химических процессов стадий конверсии СН₄, СО, метанирования и синтеза аммиака используется для нагрева воды высокого давления и получения перегретого пара давлением 10,5 Мпа. Пар, поступая в паровые турбины, приводит в движение компрессоры и насосы производства аммиака, а также служит для технологических целей.

При данном способе конверсии метана и применении низкотемпературного катализатора окиси углерода исключается необходимость строительства цеха разделения воздуха и заменяются сложные процессы очистки газовой смеси от СО и остатков СО₂ более простым процессом гидрирования их до метана. Себестоимость 1 т аммиака снижается примерно на 10%, а удельные капитальные вложения уменьшаются на 15 20% по сравнению с затратами при других методах переработки природного газа. В моем проекте будет подробно рассмотрен именно этот способ конверсии метана, основные его особенности и аппаратурное оформление. Особенностью данного метода является то, что конверсия происходит в 2 ступени. В 1 ступени происходит конверсия метана водяным парам, в трубчатых печах, во 2 ступени происходит конвертирование оставшегося метана уислородом воздуха, в шахтном конверторе. В целях экономии пар и природный газ нагреваются за счет использования тепла доокисления окиси углерода в двуокись [4, c. 22].