Конспект лекций по дисциплине
Рисунок 2.6 – Принципиальная схема химической регенерации
жүктеу/скачать 0,76 Mb. Pdf көрінісі
|
pte1
| Рисунок 2.6 – Принципиальная схема химической регенерации
тепла отходящих газов при пароводяной конверсии природного газа. В рассматриваемом случае в рабочую камеру регенерируются: Q г.в . – тепло горячего воздуха; ΔQ x.г . – прирост химически связанного тепла природного газа при эндотермической его переработке; Q ф.г – физическое тепло газа, нагретого в процессе эндотермической переработки. Таким образом, химическая регенерация тепла представляет собой расширенный вариант регенеративного использования отходящих газов, задачей которого является еще большее повышение температурного уровня рабочей камеры, а, следовательно, ее удельной производительности в сочетании с некоторой экономией топлива. В некоторых химических производствах широко применяются следующие два варианта эндотермической переработки природного газа (метана): термическое разложение или крекинг для получения водорода и сажи и конверсия водяным паром для получения восстановительных газов. Термическое разложение, если считать на 1 м 3 метана, идет по следующему стехиометрическому уравнению: СН 4 ↔ С с + 2Н 2 – 4,054 МДж, (2-1) где С с – количество выделившегося сажистого углерода. Теоретически выделяется 0,536 кг С с . Пароводяная конверсия, если считать на 1 м 3 метана, идет по стехиометрическому уравнению: СН 4 +Н 2 О ↔ СО + 3Н 2 – 9,196 МДж. (2-2) Химическая регенерация тепла путем пароводяной конверсии природного газа представляется более перспективной. Процесс получения технического водорода протекает в три стадии: 1. При температуре 900-1100°С исходный газ подвергается паровой конверсии (без применения катализатора). Реакция может протекать в виде: а) СН 4 + Н 2 О = СО + 3Н 2 , б) СН 4 + 2Н 2 О = СО 2 + 4Н 2 , в) СН 4 + СО 2 = 2СО + 2Н 2 . (2-3) 2. В интервале температур 150-450°С протекает процесс паровой конверсии окиси углерода (экзотермическая реакция): СО + Н 2 О = СО 2 + Н 2 (2-4) Второй этап протекает в присутствии катализаторов, в качестве которых могут использоваться металлы Fe, Co, Ni, Cr, Cu, Zn. Следует иметь ввиду, что при температурах ниже 350С могут протекать побочные реакции: СО + 3Н 2 → СН 4 + Н 2 О, 2СО → С + СО 2 . (2-5) 3. Для получения технического водорода необходимо удалить из полученной газовой смеси двуокись углерода, для чего можно использовать физические и химические методы. Физические методы основаны на сжижении СО 2 под давлением с последующим охлаждением, конденсацией и отделением. Химические методы основаны на хемсорбции с применением растворов карбонатов Са(ОН) 2 : Са(ОН) 2 + СО 2 → СаСО 3 + Н 2 0. (2-6) Карбонат СаСО 3 выпадает в качестве осадка. Перспективность такой схемы использования тепла отходящих газов, прежде всего, заключается в возможности достижения при сравнительно умеренном нагреве компонентов горения почти полной регенерации в рабочую камеру тепла этих газов. Конверсия l м 3 СН 4 ( р н Q =35,78 МДж/м 3 ) стехиометрическим количеством водяного пара (1 м 3 или 0,805 кг) дает 1 м 3 СО и 3 м 3 Н 2 с общей теплотой сгорания Σ р н Q =44,976 МДж. Прирост химически связанного тепла конвертированного газа при этом составит: ΔQ x . г = 44,976 – 35,780 = 9,196 МДж, что и представляет собой собственно химическую регенерацию тепла отходящих газов, поскольку для осуществления реакции конверсии по уравнению от этих газов отнималось именно 9,196 МДж на 1 м 3 СН 4 Рассматриваемая схема паровой конверсии природного газа позволяет осуществить вариант принципиально полного замкнутого регенеративного использования высокотемпературных отходящих газов. Однако при этом возникают следующие серьезные затруднения, связанные с чрезмерно высоким температурным уровнем газов в рабочей камере: диссоциация трехатомных компонентов, продукты которой далеко не всегда могут полностью догореть при снижении температуры газов; образование токсически опасных окислов азота, последующее восстановление которых практически исключается. В качестве аппаратного оформления системы химической регенерации природного газа можно использовать трубчатые стальные реакторы, заполненные катализирующей насадкой. Такие реакторы являются наиболее перспективными из-за своей высокой удельной производительности и компактности. К недостаткам такого варианта регенерации следует отнести высокую вероятность шлакования труб конверсионного реактора при наличии в высокотемпературных газах расплавленного уноса, поскольку при нагреве компонентов горения до 800°С температура этих труб составит как минимум 900-950°С. Применительно к кислородно-конвертерному переделу паровая конверсия конвертерного газа должна осуществляться в присутствии катализатора. Катализирующая насадка может выполняться в виде насыпного слоя, установленного в конвективной шахте ПГОГ после пароперегревателя в зоне впрыска охлаждающей воды. Однако следует иметь ввиду, что паровая конверсия в настоящее время в основном используется для переработки природного газа (углеводородного топлива). Поэтому принцип химической регенерации топлива на металлургическом предприятии в наибольшей степени применим к переработке коксового газа, в составе которого содержание метана СН 4 достигает 30% (в природном газе – 90 %). жүктеу/скачать 0,76 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|