Влияние соотношения водород : природный газ

При неизменных температуре, объёмной скорости и общем давлении отношение водород-природный газ влияет на долю разлагающихся сероуглеводородов, парциальное давление водорода и продолжительность контакта с катализатором. Каждый из этих факторов в свою очередь влияет на степень гидроочистки.

Приемлемая степень обессеривания (выше 94%) обеспечивается при изменении мольного отношения водород-природный газ в довольно широких пределах: от 1:10 до 1:30.

 

Влияние а ктивност и катализатора

Высокая активность катализатора позволяет проводить процесс с более высокой объёмной скоростью и увеличивает глубину обессеривания. Так, например, свежий катализатор ГКД-202 должен иметь индекс активности не менее 85%, а свежий катализатор АКМ – не менее 96 %.

В первоначальный момент активность свежего или отрегенерированного катализатора не достигает максимальной величины. Для достижения необходимого уровня активности он подвергается активации сульфидированием, при этом окисные формы активных элементов никеля, молибдена и кобальта переходят в более активные – сульфидные.

В процессе эксплуатации активность катализатора снижается за сет откладывания кокса на поверхности катализатора. Постепенно катализатор «стареет» за счет рекристаллизации и изменения структуры поверхности, а также из-за адсорбции на поверхности катализатора металлоорганических и других веществ, блокирующих активные центры. В этом случае активность катализатора теряется безвозвратно и его заменяют свежим.

 

Размещено на Allbest.ru

 

 

Технологическая схема производства и её описание

Технологическая схема стадии сероочистки в производстве аммиака приведена на рис 3.1.

Рис 3.1. – Схема стадии сероочистки в производстве аммиака:

1 – огневой подогреватель; 2 – реактор гидрирования; 3 – реактор адсорбции сероводорода.

 

Природный газ с нагнетания компресора природного газа с давлением порядка 4 МПа смешивается с водородом или АВС в соотношении, обеспечивающим содержание водовода до 10-12 % и подается в змеевики огневого подогревателя поз. 1, где подогревается до 633-673 К за счет тепла дымовых газов, получаемых сжиганием топлива (природный газ) на горелках огневого подогревателя.

Огневой подогреватель представляет собой футерованный аппарат с вытяжной трубой, состоящий из двух частей – радиантной и конвекционной, в которой расположены змеевики для природного газа, выполненные из жаростойких труб.

После подогрева смесь природного газа и водовода подается в реактор гидрирования поз. 2, представляющий собой цилиндрический аппарат с эллиптическим днищем объемом порядка 40 м³, с двумя последовательными слоями алюмокобольтмолибденового катализатора. В нем при 633-673 К и 4 МПа происходят реакции гидрирования сероорганических соединений, например:

       С₂Н₅SН+ Н₂ ® Н₂S+ С₂Н₆                                                            (3.1)

           (С₂Н₅)₂S + 2 Н₂ ® Н₂S + 2 С₂Н₆                                                 (3.2)

           (С₂Н₅)₂S₂ + 3 Н₂ ® 2Н₂S + 2 С₂Н₆                                            (3.3)

       (С₂Н₅)₂S₃ + 4 Н₂ ® 3Н₂S + 2 С₂Н₆                                            (3.4)

           СS₂ + 4 Н₂ ® Н₂S + СН₄                                                            (3.5)

           С₄Н₄S₂ + 4 Н₂ ® Н₂S + С₄Н₁₀                                                      (3.6)

COS + H₂ ® Н₂S + СO                                                  (3.7)

и др.

После реактора гидрирования поз. 2 технологический газ с температурой 623-673 К и давленим до 4 МПа направляется в два реактора сероочистки поз. 3, общим объемом порядка 70 м3, где происходит поглощение образовавшегося водовода адсорбентом на основе оксида цинка по реакции:

H₂S + ZnO ® ZnS + H₂O                                               (3.8)

Данная реакция необратима и поглотитель со временем теряет свои свойства и заменяется свежим. Схемой предусмотрена параллельная или последовательная схема работы реакторов поз. 3, предпочтительной является последовательная схема, тогда аппарат с более «свежим» поглотителем служит для доочистки технологического газа от сероводорода.

После аппаратов поз. 3 очищенный от серы и ее соединений газ направляется на стадию риформинга.

 

 

 

Нормы технологического режима

 

Процесс гидрирования сернистых соединений в производстве аммиака из природного газа характеризуется следующими основными технологическими параметрами и нормами (в реакторе гидрирования, поз. 2):

Состав технологического газа:

метан, % (об.)                                                                             90,0 – 97,0

водород, % (об.)                                                                         2,2 – 7,5

азот, % (об.)                                                                                0,8 – 2,5

       сернистые соединения, мг/м³                                                   20-56

Давление, МПа                                                                                 3,8 – 4,0

Температура, К                                                                                 633 – 673       

Объемная скорость, ч^-1                                                                          800-1100

Степень конверсии, %                                                                          85 – 90