ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Химизм и особенности процесса паровой углеводородной конверсии.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА

Установка производства водорода предназначена для получения водорода методом паровой каталитической конверсии углеводородных газов, для обеспечения техническим водородом установок газокаталитического производства производственной площадки «УНПЗ».

В состав установки включен блок концентрирования водорода методом короткоцикловой адсорбции (PSA).

Проект установки разработан научно-исследовательскими и проектными организациями Чехословакии (фирмами “Хемопроект” и “Хепос”) и институтом ВНИПИНефть.

Проект блока концентрирования водорода методом короткоцикловой адсорбции разработан фирмой «Линде АГ» (Германия).

Основными технологическими стадиями процесса, осуществляемыми на установке производства водорода, являются:

• PS01 компремирование газов.

• PS02 гидрогенизация и обессеривание.

• PS03 паровой риформинг.

• PS04 водоподготовка и производство пара.

• PS05 конверсия окиси углерода (СО).

• Блок подготовки водородсодержащего газа – охлаждение и удаление технологического конденсата.

• Блок PSA – очистка водородсодержащего газа методом короткоцикловой адсорбции (удаление азота, оксида углерода СО, диоксида углерода СО₂, углеводородов С₁, С₂, С₃, С₄, H₂S, Н₂О).

ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ УСТАНОВКИ

ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Производство водорода методом конверсии углеводородных газов включает несколько стадий (процессов):

· подготовка сырья к конверсии (гидрогенизация и обессеривание);

· собственно конверсия (паровая углеводородная конверсия и конверсия СО);

Химизм и особенности процесса подготовки сырья к конверсии.

Обессеривание - процесс удаления из сырьевого газа органических соединений серы и сероводорода на катализаторе на основе никеля и молибдена.

Гидрирование сероорганических соединений, содержащихся в сырье, протекает по следующим реакциям:

RSH + H₂ ® RH + H₂S + 70¸117 кДж/моль;

CS₂ + 4H₂ ® CH₄ + 2H₂S + 120¸280 кДж/моль.

Реакция гидрирования экзотермическая, но за счёт низкого содержания серосодержащих соединений тепловой эффект незначителен.

Принимается двухстадийная схема извлечения сернистых соединений из углеводородного сырья: гидрирование органической серы и последующее поглощение сероводорода.

Для осуществления полного гидрирования в исходном сырьевом газе, необходимо наличие водорода в количестве не менее 10 % об. Процесс гидрирования сероорганики протекает на алюмоникельмолибденовом катализаторе ГПВ при температуре 240¸300°С и давлении 1,8¸3,1 МПа.

Для поглощения хлора в исходном сырье используется катализаторы марки HTG-1 и ActiSorbCL2. Поскольку хлор адсорбируется в виде хлорводорода (HCl), то для обеспечения полной конверсии органических соединений хлора катализаторы HTG-1 и ActiSorbCL2 загружены после катализатора гидрирования. Кроме HCl поглощаются на катализаторах HTG-1, ActiSorbCL2 и другие галогены (HBr, HF, HJ). Для предотвращения образования хлорида цинка катализаторы HTG-1 и ActiSorbCL2 загружены до поглотителя H₂S. Процесс протекает при температуре не выше 400⁰С.

Поглощение сероводорода, содержащегося в сырье и образовавшегося в результате гидрирования, идёт согласно реакции на цинковом катализаторе ЭС-1 АТ:

ZnO + H₂S = ZnS + H₂O + 303 кДж/моль.

Реакция экзотермическая, но за счёт низкого содержания H₂S тепловой эффект незначителен.

Требования к глубине очистки сернистых соединений для данной стадии производства водорода зависят от условий ведения процесса и используемых катализаторов. Поглощение сероводорода на цинковом поглотителе позволяет получить очищенный газ с остаточным содержанием сероводорода на входе в печь парового риформинга менее 1 ррм.

Химизм и особенности процесса паровой углеводородной конверсии.

Паровая углеводородная конверсия очищенного углеводородного газа проводится в трубчатой печи с подводом тепла через стенки труб и является основной стадией процесса.

В реакционных трубах на никелевом катализаторе протекает процесс парового риформинга по следующим реакциям:

· C_nН_2n+2 + 2nH₂O ® nCO₂ + (3n+1)H₂ - Q

· С_nН_2n+2 + nH₂O ® nCO + (2n+1)H₂ - Q

Побочные реакции:

· 2CO « CO₂ + C

· C + H₂O « CO + H₂ - Q

· СO + H₂O « CO₂ + H₂ + Q

Пятая реакция экзотермическая, а все предыдущие эндотермические, поэтому суммарный тепловой эффект отрицательный.

Паровую конверсию углеводородов ведут таким образом, чтобы на катализаторе не осаждался углерод (режим паровой конверсии ограничен давлением, температурой и расходом пара).

Давление процесса конверсии углеводородов принято равным 1,8¸2,6 МПа. Хотя снижение давления ведёт к увеличению степени конверсии, выгоднее применять повышенное давление, так как это способствует снижению энергетических затрат. Повышение давления выше 2,6 МПа вызывает превышение допустимой температуры материала реакционных труб, что значительно снижает срок их работы.

Температура обусловлена давлением процесса и качеством стали реакционных труб и составляет:

· на входе парогазовой смеси в реакционные трубы предпочтительно выдерживать в пределах 450¸500°С;

· на выходе конвертированного газа - 700¸860°С.

Соотношение пар:газ для процесса конверсии зависит от давления, температуры и состава газа (углеродного числа).

При недостатке пара происходит:

- увеличение непрореагировавших углеводородов, что приводит к понижению количества и качества водорода;

- увеличение отложения кокса на катализаторе, что приводит к росту перепада давления, дезактивации катализатора и местному перегреву реакционных труб, поэтому при пусковом периоде на свежем катализаторе, когда эта опасность имеет место, соотношение пар:газ поддерживается равным 10:1 (об.). Для природного газа соотношение пар:газ следует принять равным 4:1 (об.), для нефтезаводского - 7,5¸9:1.