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 ¦ A–B) – V(CD-ZC • А-В)г+4ЛС • ЛСД