Главная -> Словарь

Парокислородной конверсии

2) процессы парокислородной газификации, в которых получают смесь оксида угле юда и водорода с небольшим количеством метана, используемая как химическое сырье в производстве метанола, синтетических жидких топлив, спиртов и т.п., или пол) чают только водородсодержащий газ после полной конверсии оксида углерода и очис тки от СО2.

В послевоенный период установки по производству жидких и га:ьообразных топлив из твердых горючих ископаемых были построены в ряде стран мвра. Например, в бывшем СССР в 50-е годы работало свыше 350 газогенераторных станций, на которых было установлено около 2500 газогенераторов. Эти станции вь рабатывали ежегодно 35 млрд. м3 энергетических и технологических газов. В последующие годы "нефтяного бума" в мире производство продуктов газификации твердых го ючих ископаемых из-за утраты конкурентоспособности повсеместно было прекращено. Однако в последние годы в связи с сокращением ресурсов нефтяного и газового сырья, синтетические топлива начинают вновь рассматриваться как одна из существенных составляющих топливно-энергетического баланса. В 90-х го/\дх технология газификации твердых горючих ископаемых "проникла" в нефтепере — ра:5отку. Так,в настоящее время в мире эксплуатируется несколько десятков установок по парокислородной газификации твердых нефтяных остатков под названием "Покс", целевым назначением которых является производство водорода для гидрогенизацион— Hbix процессов глубокой переработки нефти.

— процесс парокислородной газификации тяжелых нефтяных ос татков "Покс", в котором из газов газификации получают водород д/я гидрогенизационных процессов НПЗ или смесь водорода и оксида углерода для синтеза метанола или искусственных жидких топлив;

Характерной особенностью жидкофазного процесса в начале его промышленного развития было применение дешевых порошкообразных катализаторов практически однократного действия типа активированного угля с добавкой солей железа. В этих системах осуществлялась непрерывная подача пульпы свежего катализатора. Макроактивность и концентрацию катализатора в зоне реакции регулировали рециркуляцией пульпы частично отработанного -катализатора. Эту рециркуляцию осуществляли горячими насосами с жидким поршнем — типа горячих насосов высокого давления системы Чарпеля. Выделяющееся в процессе тепло отводили путем смеше-" ния реагирующего потока со ступенчато подводимым холодным водородсодержащим циркулирующим газом*. Вследствие низкой селективности и высокого расщепляющего действия применявшихся пылевидных катали-

На НПЗ и НХЗ широкое распространение получили гидроге-низациолные процессы и в связи с этим возникла необходимость проектирования специальных систем снабжения водородом. Поэтому важной частью технологической-части проекта аавода является баланс производства и потребления водорода. Определив потребность в водороде и имеющиеся ресурсы водородсодержа-щего газа, устанавливают необходимость строительства на НПЗ и НХЗ установок производства водорода. Промышленно освоены два метода производства водорода из нефтезаводских газов: каталитической высокотемпературной конверсией в присутствии кислорода в шахтных печах и каталитической конверсией в присутствии водяного пара в трубчатых печах. Разрабатывается процесс получения водорода методом парокислородной газификации нефтяных остатков. Установки по производству водорода различной мощности проектируются институтом ВНИПИНефть.

Если принять допущение, что уголь состоит только из углерода, суммарную реакцию парокислородной газификации можно представить следующим образом :

присутствии водяного пара, парокислородной газификации нефтяных

2) процессы парокислородной газификации, в которых получают смесь оксида углерода и водорода с небольшим количеством метана, ис-пользуемыя как химическое сырье в производстве метанола, синтетических жидких топлив, спиртов и т.п., или получают только водородсо-держаший газ после полной конверсии оксида углерода и очистки от СО2.

В послевоенный период установки по производству жидких и газообразных топлив из твердых горючих ископаемых были построены в ряде стран мира. Например, в бывшем СССР в 50-е гг. работало свыше 350 газогенераторных станций, на которых было установлено около 2500 газогенераторов. Эти станции вырабатывали ежегодно 35 млрд м3 энергетических и технологических газов. В последующие годы «нефтяного бума» в мире производство продуктов газификации твердых горючих ископаемых из-за утраты конкурентоспособности повсеместно было прекращено. Однако в последние годы в связи с сокращением ресурсов нефтяного и газового сырья синтетические топлива начинают вновь рассматриваться как одна из существенных составляющих топливно-энергетического баланса. В 90-х гг. технология газификации твердых горючих ископаемых «проникла» в нефтепереработку. Так, в настоящее время в мире эксплуатируется несколько десятков установок по парокислородной газификации твердых нефтяных остатков под названием «Покс», целевым назначением которых является производство водорода для гидрогенизационных процессов глубокой переработки нефти.

Можно отметить следующие наиболее важные достоинства процессов парокислородной газификации твердых нефтяных остатков «Покс»:

- процесс парокислородной газификации тяжелых нефтяных остатков «Покс», в котором из газов газификации получают водород для гидрогенизационных процессов НПЗ или смесь водорода и оксида углерода для синтеза метанола или искусственных жидких топлив;

Катализаторы конверсии природного газа с водяным паром и кислородом. Процесс парокислородной конверсии природного газа широко применяют для получения синтез-газа, используемого в производстве аммиака и метанола. Обычно этот процесс осуществляют автотермично в кднверторах шахтного типа при низком или среднем давлении и при относительно небольших объемных скоростях по природному газу . Значительную интенсификацию парокислородной конверсии природного газа достигают в случае проведения его в аппаратах с кипящим слоем мелкого катализатора . В этом случае удается достичь довольно больших удельных нагрузок на аппарат . Объемная скорость по природному газу достигает 10 000—20 000 ч"1. Для исключения опасности отложения углерода на катализаторе рекомендуется^тщатель-но смешивать исходные компоненты и поддерживать необходимый избыток воздуха . Для обеспечения более равномерного распределения тепла реакции по слою катализатора последний загружают в конвертор, например, послойно с шарами из жаропрочной стали.

Для уменьшения неизбежного в этих условиях сажеобразования в реактор вместе с сырьем вводят ацетаты никеля, калия и магния. Полученный газ направляют на вторую ступень процесса, где на стационарном нанесенном хромовом катализаторе достигается полная конверсия углеводородов и сажи с паром и кислородом. Возможен и одноступенчатый процесс парокислородной конверсии тяжелого нефтяного сырья на стационарном хромовом катализаторе при температуре 1450° С. Сажа, образующаяся в лобовых слоях катализатора, полностью газифицируется в хвостовых слоях примененного контакта. Этот процесс проводят под давлением 30 атм.

Для металлургической промышленности могут представить интерес различные варианты изготовления восстановительных газов как для бескоксового приготовления металлов в восстановительной атмосфере, так и для сокращения расхода кокса в доменном производстве. Введение в восстановительную зону доменной печи смесей оксида углерода и водорода или чистого водорода позволяет уменьшать расход кокса на величину, в 5—6 раз превышающую израсходованную массу восстановительного газа. Последний может быть получен либо при паровой или парокислородной конверсии коксового газа, либо при термическом разложении углеводородных компонентов коксового газа. Украинским углехими-ческим институтом было предложено совместить термическое разложение их с сухим тушением кокса из-за эндотермического характера распада метана СН4 = С' + 2Н2 — Q. В этом случае камера сухого тушения кокса разделяется на несколько зон. В первой из них при подаче небольшого количества воздуха частично сгорает вещество кокса, а основная масса кокса нагревается до 1200°С и более. Затем при взаимодействии с веществом кокса происходит термическое разложение метана и образование газа, насыщенного водородом. Кокс окончательно охлаждается инертным газом.

Для металлургической промышленности могут представить интерес различные варианты изготовления восстановительных газов как для бескоксового приготовления металлов в восстановительной атмосфере, так и для сокращения расхода кокса в доменном производстве. Введение в восстановительную зону доменной печи смесей оксида углерода и водорода или чистого водорода позволяет уменьшать расход кокса на величину, в 5—6 раз превышающую израсходованную массу восстановительного газа. Последний может быть получен либо при паровой или парокислородной конверсии коксового газа, либо при термическом разложении углеводородных компонентов коксового газа. Украинским углехими-ческим институтом было предложено совместить термическое разложение их с сухим тушением кокса из-за эндотермического характера распада метана СН4 = С + 2Н2 — Q. В этом случае камера сухого тушения кокса разделяется на несколько зон. В первой из них при подаче небольшого количества воздуха частично сгорает вещество кокса, а основная масса кокса нагревается до 1200°С и более. Затем при взаимодействии с веществом кокса происходит термическое разложение метана и образование газа, насыщенного водородом. Кокс окончательно охлаждается инертным газом.

- для парокислородной конверсии - в результате конверсии метана, содержащегося в остаточном газе, можно получить синтез-газ с высоким содержанием водорода.

- для парокислородной конверсии - в результате конверсии метана, содержащегося в остаточном газе, можно получить синтез-газ с высоким содержанием водорода.

В промышленных условиях, три использовании в качестве восстановительной смеси продуктов реакции парокислородной конверсии природного газа, возможны небольшие отклонения от условий проведения процесса. Поэтому следует учитывать различные нарушения состава восстановительной среды. Увеличение Концентрации восстанови х^яя на 1,0 % объема при температуре 200 °С, может привести к подъему температуры за счет экзотермичности процесса восстановления до 380 °С. Такое же явление может происходить и при айтивации вышеописанных катализаторов производства водорода. Поэтому необходимо строго регламентировать основные условия проведения процесса восстановления.

Процесс парокислородной конверсии осуществляется в ап-паратах шахтного типа на стационарном слое катализатора также при относительно небольших объемных скоростях .

Применение повышенных давлений при парокислородной конверсии метана в стационарном слое катализатора хотя и интенсифицирует процесс конверсии, но не дает правильного, равномерного распределения температур по слою катализатора, и в связи с увеличением концентрации реагирующих веществ значи« тельно возрастает опасность нарушения нормальной работы катализатора в результате перегрева начальных участков слоя.

Эти недостатки процесса каталитической парокислородной конверсии в основном могут быть устранены при осуществлении процесса в «кипящем» слое под давлением. Такой процесс характеризуется равномерным распределением температур по всему реакционному объему, снижением выноса твердого материала и повышенной удельной производительностью.

В настоящей работе изложены результаты исследования влияния некоторых факторов на условия проведения процесса парокислородной конверсии в «кипящем» слое катализатора под давлением .