С. Ж. Пралиев, Ш. Молдабеков Екі томдық оқу құралы I i том Түркістан 2008 ббк 35я7
жүктеу/скачать 6,16 Mb.
|
Химтехнология 2 том
- Бұл бет үшін навигация:
- 10.7.7. Конверсия газын тазарту
- 10.7.8 Конверсия газының құрамын есептеу.
- Бақылау сұрақтары.
- Пайдаланылған әдебиеттер
| Қуаттылығы 1360т/тәул аммиак синтезінің булы-ауалы конверсия агрегатының шахталы реакторы.
1-жоғарғы термопара, 2-катализатордың жоғарғы қорғаныс қабаты, 3-корпус, 4-сулы қаптама, 5-бүйірдегі термопара, 6- алюминий оксидының шарлары, 7-қаланған қақпақ, 8-түп, 9-реактордың ішінен металмен қаптама, 10-су кіретін және шығатын штуцер, 11-сыртқы термопаралар штуцерлері, 12- цилиндрлі тіреу, 13-реакторды бақылайтын саты, 14-катализатор, 15-ыстыққа шыдамнан жасалған футеровка, 16-футеровка арматурасы, 17-араластыратын камера, 18-бақылайтын жоғарға алаң.
1-реактордың жоғарғы қақпағы, 2-араластырушы камера, 3-сулы қаптама, 4-реактор корпусы, 5-термопаралар, 6-су берілетін штуцер, 7-газ құбыры, 8-конверсия газы шығатын торап, 9-түп, 10-ыстық конверсия газы шығатын қондырма, 11-алюминий оксиды шарлары, 12-люк-лаз қақпағы, 13-катализатор, 14-ыстыққа шыдамды және жылу сақтағыш бетоннан жасалған футеровка, 15-қорғаушы қабат, 16-қаптамадан су шығатын штуцер, 17-ауа шығарушы, 18-ауа берілетін фурма. Бірінші сатыдан қалған метанды толық конверсиялау үшін, керек жағдайда сутегіне азотты қосу үшін сурет 2-9 конструкциясы берілген. Оларды тәулігіне 1360 т NН3, 600 т NН3 өндіру үшін қысым 2,6-3,3 МПа. Трубалы пештен шыққан конверсияланған газ 760-830°С шамасында шахталы пештің араластырған камерасында ауамен араласады (tауа=400-500°С). Келген газда 8-10% метан бар. Араласқан газ жанғанда t=1200-1300°С дейін көтеріледі. 10.8 кесте. Шахталы реакторлар көрсеткіші
Шахта типті конвертор-диаметрі шамамен 4 м, биіктігі 18 м, вертикалъ орналастырылған, цилиндрлі аппарат. Конвертордың жоғары бөлігінде араластырғыш камера, ал төменгі конуста оған глиноземнің шарлары салынған конвертордың іші ыстыққа төзімді бетонмен қапталған. Көміртегі оксиді конверторы радиалды типті реактор түрінде орындалған. Онда катализатор орталық құбырлар мен сыртқы қабықшалар арасында орналасқан перфорациялы корзинаға салынған. Реактор корпусы мен қабықша арасында шикізат енгізілетін және конверсия өнімдерін шығаратын сақиналы канал бар. 10.7.7. Конверсия газын тазарту Метанды бу-ауа арқылы конвертирленген газ көміртегі оксидінің (IV) 20 пайыздық көлемін құрайды. Осындай газдарды АСҚ-ға айналдыру үшін одан көміртегі оксидін алу керек. Көміртегі оксиді аммиак синтезінде каталиттік у болып табылады. Метанның бу - ауа конверсиясының газы синтез-газ өндірісі үшін одан жылытуы қажет көміртегі оксидінің артық мөлшерін құрайды. Сондықтан табиғи газды конверсиялау стадиясының аяқтаушы стадиясы екі жағдайда да конвертирленген газды көміртегі оксидінен (IV) тазарту болып табылады. Конвертирленген газдан көміртегі оксидін алуды ең көп тараған әдісі этаноломинді тазарту. Оның негізіне көміртегі оксидін 20 пайызын моноэтанолмен ерітіндісімен хемосорбциялау жатады. Бұл кезде түзілген карбонат және бикарбонат МЭА тұрақты емес және 100 градус жоғары қыздырғанда көміртегі оксидін бөле диссоцияланады және МЭА ерітіндісін регенерациялайды: 2CH2OH - CH2NH2 + CO2 + H2O→(CH2OH - CH2NH3)2+CО-23 CH2OH - CH2NH2 + CO2 + H2O→ (CH2OH - CH2N H3)2+НCО3- МЭА ерітінділері көміртегі оксидінің рационалдық қысымында жоғары сіңірліетін қасиетке ие. Бұл атмосфералық қысымда адсорбцияны жургізуге мүмкіндік береді. Нақты жағдайда сіңірілу процесін 1-3 МПа қысымда жүргізеді, ал МЭА регенрациялау процесі 120-130 градус температурада және 0,25-0,3 МПа қысымда жүргізіледі. Бұл жағдайда тазартылған конвертирленген газ көміртегі оксидінің жалпы 0,1-0,01 % құрайды.МЭА ерітіндісін регенерациялауға кеткен жылу шығыны былай есептеледі: 
 - Регенерация ерітіндісінің жылуы, регенерация температурасына дейін ерітіндінің қыздырылуы, көміртегі оксидін десорбциялау, көміртегі оксидін айдау кезіндегі судың булануы, қоршаған ортаға жылу жоғалту.
Конвертирленген газды этаноламиндік тазартудың технологиялық үлгісі 10.19. суретте келтірілген. Температура 25 градус конвертирленген газ 2,8 МПа кысымымен екі деңгейленген МЭА ерітіндісін суарылған абсорберге берілді. Абсорбердің төменгі секциясында газ көміртегі оксидінің 5-7 пайыз құрамына дейін тазартылады, ал жоғарғы секцияда толықтай тазартылады. Абсорберден шыққан карбондалған ерітінді регенераторларға бағытталатын үш ағынға тармақталады. Бір ағын аппараттың жоғары бөлігіне, екіншісі жылуалмастырғыш арқылы ортадағы бөлікке, үшінші ағын жылуалмастырғышта қосымша қыздырылып, екінші ағыннан біршама төмен түседі, ерітіндіден көміртегі оксидінің толық десорбциялануы конвертирленген газбен қыздырылатын қайнатқышта жүреді. Регенератордан регенерацияланған МЭА ерітіндісі екі ағынмен абсорберге абсорбциялауға қайтарылады. Бірінші нашар регенерацияланған ағын жылуалмастырғыш және ауа мұздатқышы арқылы аппараттың төменгі секциясына суарылуға түседі терең регенерацияланған екінші ағын жылуалмастырғыш пен ауа мұздатқышынан өтіп, аппараттың жоғарғы секциясына түседі. Регенератордан шыққан бу газ қоспасы ауа мұздатқышында салқындатылып, бұл жерде су буы кондепсацияланады және бөлінуге сепараторға туседі. Көміртегі оксиді сепаратордан тұтынушыға ал конденсат регенераторға қайтарылады. 
10.19.-сурет. МЭА тазалайтын технологиялық үлгісі. 1-абсорбер; 3,9 -ауа мұздатқыштары; 4,5,6 -жылу алмастырғыштар, 8-қайнатқыш; 10-конденсат және газ сеператоры. 10.7.8 Конверсия газының құрамын есептеу. Нақты технологиялық процестерде және аналитикалық анықталған бу-оттегі және бу-ауа конверциясының технологиялық газдарының құрамы 10.6 және 10.7 кестелерде келтірілген. Бірақ конверсия газдарының құрамы егер берілген технологиялық процесте конверсияның әр түрі үшін меншікті үлесі белгілі болса. теориялық есептеуге де болады. Конверсияның негізгі түрлері мына теңдеулермен жазылады: Толық бу конверсиясы: СН4 + Н2О = СО + 3Н2 (а) Толық оттегі конверсиясы: СН4 + 0,502 = CО + 2Н2 ( б) Толық ауа конверсиясы: СН4 + 0,502 + 0,5 ∙3,78N2 = 0.5 ∙ 3.76N2 + СО + 2Н2 ( в) Көміртегі оксидін толық конверциялау: CO + H2O = CO2 + H2 (г) мұндағы 3,76 коэффициентті ауадағы N2 /O2 құрамы қатынасы, ауа конверсиясы үшін. Бұл теңдеулерді қолдана және конверсиялық комбинациялық процесті әр реакциясының үлесін анықтап келесі түсініктерге қарай конверсия газының құрамын есептеуге болады. Конверсиялық процестегі “а” реакциясының үлесі х және “б” және “в” реакциясы сәйкесінше І-х болсын делік. Онда бұл жағдайда егер конверсия толық жүретін болса, және конверсия дәрежесі 1-ге тең болса, бу конверциясымен көміртегі оксиді тазалау кезінде оттегі және бу-ауа теңдеулері келесі түрде жазылуы мүмкін. Бу-оттегі конверсиясы: 
Бу ауа конверсиясы және СО тазалау: CH4 + ХH2O + 0,5(1 - х)02 + 0,5(1 - х) 3,76N2 = CO + (х + 2)H2 + 0.5(1 - х) ∙ 3.76N2 CO2 + H2O = CO2 + H2 CH4+(х+1)H2O + 0,5(1 – х)O2 + 0,5(1 - х) 3,76N2 = (х + 3)Н2 + CO2 + 0.5(1 - х)∙ 3.76N2 Егер метан көлемін 1нм3 тең деп қабылдаса, онда конвертирленген бу-ауа конверциясы газының көлемі CО тазалаудан кейін құрайды: І+(х+3)+0,5(1-х) 3,76=5,88-0,88х нм3 және оның құрамы (көл үлес) сутегі (х+3): (5,88-0,88х)
азот 0,5(1-х) 3,76:(5,88-0,88х) Мысал: синтез газ алу үшін бу-оттегі конверсиясының газ құрамын бу коиверсиясындағы реакция үлесі х=0,5 үлестік бірлік жағдайында есептеңіз. 
Конверсиядан кейінгі газ көлемі: 1+2,5 = 3,5нм3, газ құрамы: сутегі 2,5:3,5=0,714 (көл үлес) көміртегі оксиді (ІІ) 1:3,5=0,286 көл үлес. Бақылау сұрақтары. 1.Қандай химиялық отынды газ тәрізді деп атайды? 2.Табиғи газ мұнайдың ілеспе газынан несімен ерекшеленеді? 3.Газ тәрізді отынның жандырған кездегі қатты отыннан айырмашылығы неде? 4.Мұнайлы ілеспе газ қалай өндіріледі? 5.Қайтымды кокс газынан сутегінің бөлінуі неге негізделген? 6.Қатты заттың газификациясы дегеніміз не? 7.Өндірісте қандай конверсиялы процестер қолданылады? 8.Метаннан газдың синтезін алу үшін конверсияның қандай түрі қолданылады? 9.Азот сутекті қоспаны өндіру үшін метанның конверсия процесі қандай тізбектелген сатылардан тұрады? Пайдаланылған әдебиеттер Т.Омаралиев, Специальная технология производства топлив из нефти и газа, 2004 г, с 294. жүктеу/скачать 6,16 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|