Процесс конверсии метан и его гомологов, страница 3

Ввод пара производится через форсунки специальной конструкции, рассчитанные таким образом, что при расходе пара, соответствующим режимному, создается паровой защитный конус в зоне подачи аммиака, что препятствует окислению аммиака на поверхности шамота. Испытания показали, что такое распределение пара не создает дополнительного аэродинамического сопротивления. Общее аэродинамическое сопротивление установки не превышает 0,01 мм вод. ст.

Форсунки крепятся на подводящих трубках и располагаются по центру каждого туннельного канала. Пар подается по коллектору, причем для уменьшения веса коллектора пар подается в центр коллектора по подводящей линии. Диаметр коллектора подводящих трубок и форсунок рассчитаны таким образом, что скорость пара на выходе равна критической скорости, что обеспечивает равномерное распределение пара по подводящим трубкам при любом расходе. Ввод пароаммиачной смеси производится через восемь отверстий диаметром 3 мм, оси которых расположены в плоскости, перпендикулярной оси туннельного канала на расстоянии 200 мм от точки ввода продуктов сгорания. Истечение пароаммиачной смеси при расчетных оптимальных режимах критическое. Распределение пароаммиачной смеси по подводящим трубкам аналогично распределению пара.

На всасе дымососов установлены жалюзи с ручным приводом.

После печи первичного риформинга газ по передаточному коллектору 107-Д поступает в реактор вторичного риформинга 103-Д.

3.2.2. Паро-воздушная конверсия (вторичный риформинг).

В реакторе вторичного риформинга производится окончательная конверсия непрореагировавшего в первичном риформинге метана кислородом воздуха и паром с одновременным обеспечением необходимого соотношения водорода к азоту в синтез-газе.

Необходимый для процесса вторичного риформинга воздух забирается из атмосферы на всас воздушного компрессора 101-J через механический фильтр 102-L. Перепад давления механического фильтра не должен превышать 0,5 кПа (0,005 кгс/см² ), измеряется он перепадомером PdI-2.

На всас первой ступени компрессора 101-J воздух поступает с разрежением не более 5,3х10³ Па (40 мм рт. ст.) сжимается до давления не более 0,2 МПа (2 кгс/см² ), нагреваясь при этом до температуры не более 175 °С, проходит воздушный холодильник 129-JС, где охлаждается до температуры не более 49 °С, в сепараторе 158-F влага отделяется, а воздух поступает на всас второй ступени компрессора.

После второй ступени воздух с давлением не более 0,63 МПа и температурой не более 193 °С проходит воздушный холодильник 130-JC, где охлаждается до температуры не более 49 °С, проходит сепаратор 159-F и поступает на всас третьей ступени, сжимается до давления не более 1,5 МПа, температура повышается до 165-180 °С, в воздушном холодильнике 131-JC она снижается до температуры не более 49 °С, затем воздух проходит сепаратор 160-F и поступает на всас четвертой ступени компрессора.

После четвертой ступени воздух с давлением не более 3,53 МПа и температурой 154-180 °С поступает на подогрев в змеевики конвекционной зоны печи первичного риформинга и поступает в головку смесителя реактора вторичного риформинга.

Отделившийся в межступенчатых сепараторах компрессора конденсат через конденсационные горшки отводится в дегазатор 170-F, а из него в канализацию.

Регулирование температуры воздуха после холодильников 129-JС, 130-JС, измеряемой приборами TIA-402-1, TIA-402-2, производится изменением угла атаки лопастей вентиляторов с помощью клапанов дистанционного управления НС-69 и НС-71. Указанные приборы сигнализируют в ЦПУ минимальную температуру охлаждающего воздуха. Сигнализаторы ТА-41 и ТА-42 сигнализируют в ЦПУ минимальную температуру окружающего (наружного) воздуха и переключают угол атаки лопастей с летнего режима на зимний и обратно.

В схеме компрессора 101-J предусмотрена антипомпажная защита путем сброса воздуха на свечу 107-U регулятором расхода FICA-4 с предварительной сигнализацией в ЦПУ о снижении объемного расхода до 45000 м³/ч. Клапан FICA-4 открывается при снижении объемного расхода до 37500 м³/ч. Для регулирования нагрузки корпуса низкого давления предусмотрен сброс через вентиль XSW-402. Для предотвращения превышения давления сверх допустимого на нагнетании компрессора установлены клапаны SV-3A, SV-3B.

После сепаратора второй ступени 159-F производится отбор воздуха на вспомогательные нужды (продувка аппаратов и трубопроводов и т.п.) по линии 3UA-29.

Перед поступлением воздуха в змеевики конвекционной зоны печи первичного риформинга 101-В в него дозируется пар среднего давления через дистанционно управляемый клапан НС-27 и контролируется по FI-14, массовый расход подаваемого пара 4000-6000 кг/ч.

Объемный расход подаваемого в реактор вторичного риформинга воздуха поддерживается регулятором FRC-3 (грубая регулировка) и FIC-58 (тонкое регулирование со сбросом части воздуха в атмосферу) и регулируется таким образом, чтобы обеспечить перед синтезом аммиака соотношение водород : азот равное 3.

При снижении объемного расхода воздуха менее 30000 м³/ч срабатывает блокировка FA-3ЕL, включая блокировки группы “В”. При этом закрывается клапан FCV-3 и отсекатель EmV-3, прекращая подачу воздуха в реактор 103-Д. Для защиты змеевиков от перегрева клапан НС-27 полностью открывается.

Подогретая до температуры не более 482 °С паровоздушная смесь поступает в смеситель реактора 103-Д по центральной трубе, оканчивающейся перфорированным куполом. Частично конвертированный газ из первичного риформинга с температурой не более 860 °С поступает в смеситель тангенциально, проходя затем через сетчатый распределитель, установленный вокруг купола трубы ввода паровоздушной смеси.

При смешении технологического газа с воздухом происходит частичное сжигание горючих компонентов газа с подъемом температуры не более 1245 °С, обеспечивающей конверсию оставшегося метана на расположенных ниже слоях катализатора.

В верхней части основную тепловую нагрузку на себя воспринимает алюмохромовый катализатор объемом загрузки 6,7 м³. Под ним расположен слой никелевого катализатора, занимающего объем 31,8 м³. Процесс вторичного риформинга характеризуется следующими реакциями:

CН₄ + 0,5 О₂  СО + 2Н₂

CН₄ + О₂  СО₂ + 2Н₂