МЕТАЛЛУРГИЯ ЖЕЛЕЗА – Часть 74

165

От серы с помощью растворов метанола и моноэтаноламина молекулярных сит и других способов. ‘

Ограничение температуры в трубчатой печи до IOOO – 1100 0C обусловлено стойкостью реакционных труб, изготов- ленных из сложнолегированных жаропрочных сталей. Более высокая температура конвертированного газа достигается в аппаратах регенеративного типа, в которых процесс кон­версии ведут с небольшим избытком окислителя, так как опасность выделения сажи при высоких температурах сни­жается. Повышение температуры конверсии способствует уменьшению степени окисленности газа, что позволяет использовать его без отмывки H2O. Паровую конверсию при­родного газа применяют в процессах металлизации ХиЛ, АРМКО, ФИОР, ВНИИМТ.

Кислородная конверсия осуществляется в специальных го­релках или конвертерах непрерывного действия. Для воздуш­ной конверсии используют – регенеративные аппараты типа Каупера, в которых нижняя часть насадки служит для подогрева газовоздушной смеси, а верхняя — для конверсии природного газа и нагрева получаемого восстановительного газа.

Основной характеристикой кислородной конверсии являет­ся коэффициент а, определяемый — как отношение содержания кислорода (в молях) к сумме атомов углерода в смеси, подвергаемой конверсии: а = 02/ЕС.

Процесс идет устойчиво при а > 0,3, при этом темпера­тура конвертированного газа обычно составляет 1400—1450 °С, остаточное содержание метана не превышает 1 %. При а < 0,3 температура снижается до 1300—1350 0C1 содержание метана возрастает до 2—2,5 % и существенно увеличивается выделение сажи.

Для процесса конверсии, обеспечивающей максимальную долю восстановителей без примеси сажи, необходимо прироД’ ный газ и кислород подогревать до значительных температур (> 1000 0C). Процесс может идти при более низких темпера’ турах, если вместо стехиометрически необходимого колй’ чества кислорода (0,5 м3 02/l M3 CH4) подавать избыточ­ное, однако при этом в газе растет доля окислителей.

Достоинством кислородной конверсии газа является воЗ’ можность – ее проведения в широком интервале давлений, чт» не влияет на качество получаемого газа. Все оборудован^ систем полвода газа может быть рассчитано на стандартный, наиболее низкий уровень давлений и выполнено из обычных материалов. Другое преимущество процесса — возможность использования газа с высоким содержанием серы без какой – либо предварительной его обработки, которая для других процессов, особенно при использовании катализаторов, обя­зательна.

Недостатком процесса является высокая стоимость техно­логического кислорода и высокое содержание окислителей в конвертированном газе. Применение вместо кислорода возду­ха снижает восстановительный потенциал газа из-за увели-:

Чения в нем количества азота.

Ниже приведен расчет состава конвергированного газа. основанный на составлении балансовых уравнений по элемен­там С, Н, О и теплового баланса процесса конверсии в ап­парате ГИАП кислородной конверсии природного газа. Ниже приведены исходные данные.

Состав природного газа, %: CH4 95,5; C2H6 3,2; C3H8

0,5; C4H10 0,5; CO2 0,24; N2 0,06. Состав технического

Кислорода, %: O2 95; N2 5. Температуры: природного газа

25, кислорода 100, реакции 1400 °С. Число молей непро-

Реагировавшего метана п 0,014. Тепловые потери природ-

CH4

Ного газа в реактора 1,87 кДж/моль. Энтальпия, кДж/моль: природный газ (298 К)

Лясн = -56,80;

^c2H6 = "57’10; л%8 = "66.75; Л\Н10 " "79.52;

Конвертированный газ (1673 К) hHC02 " "311,49;

A Hxj =+50,33; 2

LH^ = +53,11;

AV = -172’4°;

Д Hq = +10,34; LH 2 = 10,32;

LHf9t = CH4 ¦ Hch^ + C2H6 ¦ + C3H8 • Я^ +

+ C4H10 – H +CO2- H + 2 N2 • Я = 0,955(—56,80)+

•-4«I0 WJ2 N2

+ 0,032(-57,10) + 0,005(—66,75) + 0,005(-79,52) + + 0,0024(—383,43) + 0,0006 • 8,66 = -57,73 кДж/моль.

1. Определение числа молей, составляющих конвертиро­ванный газ:

Л = – гЪг I(CZ)-ZC ¦ AB) – V(CD-ZC А-В)г+4ЛС • ЛСД