ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Первым способом получения синтез-газа была газификация каменного угля, которая была осуществлена еще в 30-е годы XIX века в Англии с целью получения горючих газов: водорода, метана, монооксида углерода. Этот процесс широко использовался во многих странах до середины 50-х годов XX века, а затем был вытеснен методами, основанными на использовании природного газа и нефти. Однако в связи с сокращением нефтяных ресурсов значение процесса газификации снова стало возрастать.

Производство синтез-газа является важным элементом современной технологии химического синтеза. Увеличение конкурентоспособности продукции может быть достигнуто как за счет роста общего уровня ресурсоэнергосбережения, так и за счет эффективного внедрения новых разработок в направлении получения синтез-газа. В данной работе предложена схема получения синтез-газа из природного газа путем комбинирования паровой и кислородной конверсий.

1. Обзор известных технологий синтеза.

    В промышленном масштабе для производства синтез-газа используют три основных метода:
  1. Конверсия природного газа водяным паром и кислородом.
    (Реакция взаимодействия метана с водяным паром проводится в присутствии никелевых катализаторов (Ni-Al2O3) при повышенных температурах (800-900 °С) и давлении, В качестве сырья вместо метана может быть использовано любое углеводородное сырье.)
  2. Окисление тяжелого мазута.
  3. Газификация каменного угля.

При различных методах получения синтез-газа образуется газ с различным соотношением СО/H2. Конверсия природного газа водяным паром -1:3, кислородом - 1:2, остальные 1:1. Соотношение СО/H2 имеет большое значение для дальнейшей переработки синтез-газа. Например, для синтеза метанола требуется синтез-газ с соотношением СО/H2 = 1:2.

2. Описание предложенной технологической схемы получения синтез-газа.

В отделение для получения синтез-газа поступает природный газ, в количестве 2711 м3/ч и с температурой 20 °С. Проходя через теплообменник ТО11, газ нагревается до температуры 90 °С. После чего, природный газ попадает в газо-газовый теплообменный аппарат. В нем происходит кислородная конверсия природного газа в объеме 1289 м3/ч из другого потока. Находясь в трубном пространстве, которое омывается продуктами конверсии, природный газ нагревается до температуры 300 °С и затем поступает в десульфуратор для очистки от серы. Проходя через первый теплообменник ТО11, природный газ отдает часть тепла вновь поступившему газу и его температура падает с 300 °С до 250 °С.

В один из теплообменных аппаратов, расположенный в камере неполного сжигания, подается пар для подогрева, после чего этот пар разделяется на два потока, в соотношении 9:1. Первая часть потока пара (90%) поступает непосредственно в эжектор №1, в качестве эжектирующей среды. Вторая часть пара (10%) смешивается в смесителе с природным газом, и образованная смесь направляется в тот же в эжектор №1, в качестве эжектируемой среды, в котором происходит полное смешивание природного газа с остаточной частью пара. Данная смесь с температурой 229 °С и давлением 9,5 атм. попадает в теплообменник ТО10, где подогревается до температуры 697 °С и поступает в теплообменный аппарат для дополнительного нагрева. После чего смесь с высокой температурой и давлением в 9 атм. следует в первый реактор НИАП-03-01, где протекает реакция паровой конверсии природного газа по уравнению:


  • СН4 + Н2О= СО + 3Н2;

    • Прореагировавшая смесь с давлением 8,05 атм. направляется во второй реактор НИАП-03-01, в который дополнительно подается окислитель (О2) для парокислородной конверсии продуктов реакции, так как паровая конверсия природного газа протекает с поглощением тепла, а кислородная - с его выделением. Реакция протекает по уравнению:


  • СН4 + xО2+yH2O = aСО +bН2+cCO2+dH2O;

    • Комбинирование двух способов конверсии, паровой и кислородной, позволяет эффективнее и более полно производить разложение природного газа на его составляющие, а значит можно говорить о сокращении затрат на производство синтез-газа.

    На выходе из второго реактора мы получаем смесь, состоящую из газов СО и Н2, по сути синтез-газа, а так же побочных продуктов СО2 и Н2О, которые необходимо удалить перед последующей переработкой синтез-газа. Весь объем газа 10750 м3/ч, с температурой 750 °С и давлением 7,2 атм. направляется в теплообменник Т010 для нагрева следующей порции смеси природного газа и пара.

    Продукты сгорания, получаемые при кислородной конверсии природного газа в камере неполного сжигания, направляются в десульфуратор. Пройдя очистку от серы продукты неполного сжигания, имея температуру 350 °С и с расходом в 4250 м3/ч, смешиваются с полученным ранее синтез-газом в эжекторе №2. Окончательная смесь проходит через теплообменник ТО9, охлаждаемый технической водой, для понижения температуры синтез-газа до уровня 30 °С. Проходя ряд теплообменников, мы отбираем физическое тепло от синтез-газа и передаем его для вновь поступившей смеси природного газа и пара, тем самым повышая степень использования теплоты.

    По прохождению газом цепочки теплообменников, мы имеем синтез-газ с давлением 3,9 атм. и в объеме 15000 м3/ч. Полученный синтез-газ необходимо направить на участок очистки от СО2 и Н2О, после чего он поступит на участок получения метанола.

    Ниже, на рис. 1, приведена схема получения синтез-газа из природного газа путем паровой и кислородной конверсии.



    Рисунок 1 – Технологическая схема получения синтез-газа.


    Выводы

    Таким образом, в данной работе предложена ресурсоэнергосберегающая схема производства синтез-газа и представлена конкретная технологическая схема, позволяющая получать 15000 м3/ч синтез-газа при переработке 4000 м3/ч природного газа.

    Список источников

    1. Бекиров Т.М. Первичная переработка природных газов / Бекиров Т.М. // Химия – 1987. - 256 с.
    2. Богомолов А.И., Гайле А.А., Громов В.В. Химия нефти и газа / Богомолов А.И., Гайле А.А., Громов В.В. // Химия – 1995. - 448 с.
    3. Катализ в Cl-химии / Под ред. Л. Кайма. Л.: Химия, 1987. - 296 с.
    4. Патент 2052492 РФ. Способ получения синтез-газа и газификатор вертикального типа / С. Р. Исламов, С. Г. Степанов, А. Б. Морозов, О. С. Пивоваров, В. А. Збруев. - Опубл. 20. 01.1996 г. в БИ № 2. - 4 с.
    5. Шелдон Р. А. Химические продукты на основе синтез-газа: Пер. с англ. М.: Химия. - 1987.
    6. Синтез-газ
    7. В.И. Мурин, Н.Н. Кисленко, Ю.В. Сурков и др. Технология переработки природного газа и конденсата. Справочник / В.И. Мурин // Недра - 2002. - 517 с.
    8. Караханов Э. А. Синтез-газ как альтернатива нефти. / Караханов Э. А. // Соросовский Образовательный Журнал. 1997. № 6. С.69.
    9. Катализ в С1 – химии. / Под ред. Л. Кайма. Л.: Химия, 1987. 296 с.
    10. Арутюнов, В. С. Окислительная конверсия природного газа /РАН; Отв. Ред. А. Л. Лапидус. - М.: КРАСАНД, - 2011

    При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: январь 2013 года.