Характеристика синтез газа, область применения

Конверсия метана может сопровождаться выделением свободного углерода, что затрудняет проведение процесса. Реакция образования  сажи протекает параллельно с  основными реакциями в случае недостатка окислителей — водяного пара и кислорода. При этом углерод  отлагается не только на поверхности, но и внутри гранул катализатора, что  приводит к уменьшению активности и  механическому разрушению катализатора и к увеличению гидравлического  сопротивления аппарата потоку газа. В отсутствие катализатора образование  углерода по реакции начинается при  нагревании метана до температуры 800°С, а на восстановленном никелевом катализаторе эта реакция протекает с заметной скоростью уже при 400°С. Воспламенение в объеме (без катализатора) смеси метана с водяным паром и кислородом, применяемой в процессе конверсии природного газа, всегда сопровождается образованием углерода вследствие частичного разложения метана при температуре около 1100°С, развиваемой в пламени. На никелевом катализаторе при достаточном количестве окислителей выделения свободного углерода не происходит. Из сказанного следует, что на нагретый катализатор нельзя подавать природный газ, не смешав его предварительно с водяным паром и кислородом.

Срок  службы катализатора примерно 4 года.

5.Технологическая схема реакционного узла

Исходный метан, очищенный от сернистых примесей, сжимают турбокомпрессором 1 до 28 мПа и смешивают с необходимым количеством водяного пара и СО₂. Смесь подогревают в теплообменнике 2 до 400 °С частично охлажденным конвертированным газом и подают в смеситель конвертора 6, куда поступает предварительно приготовленная смесь кислорода с равным объемом водяного пара. Конвертор охлаждается кипящим в рубашке конденсатом; при этом генерируется пар давлением 28 мПа, который отделяют в паросборнике 5. Тепло горячего конвертированного газа, выходящего из конвертора при 800 -900 °С, используют в котле-утилизаторе 4 для получения пара высокого давления, направляемого затем в линию пара соответствующего давления или используемого для привода турбокомпрессора. Тепло частично охлажденного газа утилизируют для предварительного подогревания смеси в теплообменнике 2 и в теплообменнике 3 для нагревания водного конденсата, питающего котел-утилизатор. окончательное охлаждение газа осуществляют в скруббере 7 водой, полученный на этой стадии синтез-газ в зависимости от требований к соотношению СО и Н₂ содержит 15 45 % (об.) СО, 40 75 °/а (об.) Н₂, 8 15 °/о (об.) СО₂, 0,5 °/а (об.) СН₄ и по о,5 1 °/а (об.) N₂ и Аr. Этот газ очищают от СО₂, для чего применяют абсорбцию водой под давлением, хемосорбцию водным раствором моноэтаноламина или карбоната калия. При нагревании и снижении давления происходят обратные превращения и выделяется СО₂, а раствор регенерируется.

Конвертированный газ поступает  в абсорбер 9, где поглощается  диоксид углерода, а очищенный  газ направляют затем потребителю. Насыщенный абсорбент подогревается  в теплообменнике 10 горячим регенерированным раствором и поступает в десорбер 11, с низа которого абсорбент направляют через теплообменник 10 вновь на поглощение СО₂ в абсорбер 9. диоксид углерода с верха десорбера 11 компримируют до соответствующего давления и возвращают на конверсию, смешивая перед теплообменником 2 с природным газом и водяным паром. На получение 1 м³ очищенного синтез-газа расходуется 0,35 -0,40 м³ природного газа, 0,2 м³ технического кислорода и в зависимости от применяемого давления и добавки СО₂ от О,2 до 0,8 кг водяного пара.

 Заключение

В мире проводятся интенсивные исследования по усовершенствованию и замене традиционных методов получения синтез-газов на более современные, с целью снижения капиталовложений и эксплуатационных затрат на этой стадии.

В настоящее время удельные капитальные  затраты производства моторных топлив из природного газа через стадию получения  синтез-газа и синтез Фишера-Тропша почти в 2 раза выше, чем у процессов переработки нефти.

Перспективными являются работы по синтезу метанола и водородного  топлива через процесс получения  синтез-газа. Наиболее выгодным процессом крупнотоннажного получения синтез-газа остается паровая конверсия метана.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Р.Р. Хабибуллин Эксплуатация  установок по производству водорода  и синтез-газа/Москва «Химия» 1990

2.Портал научно-технической информации  ЭБ Нефти и Газ 2007 http://nglib.ru/book_view.jsp?idn=015254&page=18&format=html

3. Патент Российской Федерации http://ru-patent.info/20/15-19/2017517.html

4.  С.В. Адельсон Технология нефтехимического синтеза /Москва «Химия» 1985

5. Н.Н. Лебедев Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза /Москва «Химия» 1988