Басниев К.С. Энциклопедия газовой промышленности

Подождите немного. Документ загружается.

ДОБЫЧА

ПЕРЕРАБОТКА

Газогенераторы

производители пара

(с

ватер-жакетом)

низкого

давле-

ния (0.3

бар)

среднего

высокого

давления

(до 10 бар)

Газогенераторы

жаропрочным

по-

крытием

Диаметр

решетки

(м)

Часовое потреблени

асовое

потребление кокса

(кг

•

м"

решетки)

Паропроизводительностъ

(в кг

•

кг~

кокса)

Количество инжектированного пара

(в % от

продукции)

Температура

пара

на

выходе

из

газогенератора,

°С . . .

Высшая теплота сгорания произведенного

газа

в кВт

•

'**(и)

от

1,20 до 3

.150

до 200

.0,30

до 0,5

100

4 до 500

1,34

до 1,45

от 1,20 до 3

150 до 200

0,8 ДО

1,2

4 до 500

1,34 до 1,45

от

1,20 до 3

до 70

1,39

до 1,55

Характеристики

работы

газогенераторов.

Аппараты

неподвижной решеткой стоит упомя-

нуть

лишь

для

справки.,

Схема

аппаратов, исполь-

зуемых

для

нагревания коксовых

или

металлурги-

ческих печей, приведена

на

рис. стр. 353. Оболоч-

ка

газогенератора изготавливается почти всегда

из

стали

двойными стенками, образующими

ко-

тел (ватер-жакет) низкого

или

среднего давления.

Это котел производит

пар,

необходимый

для на-

гнетаемых соединений,

также

как

добавка

для

других применений.

Использовались также модели

жаропрочным

покрытием

без

ватер-жакета; менее дорогие

при

покупке,

они

требуют,

чтобы

шлаки

были

относи-

тельно

малоплавкими (риск зависания).

Рабочие

характеристики представлены

выше-

приведенной таблице.

Средний состав газа:

—

СО

: 4,8

м-'Уо,

—

СО : 30,1 м-

/,,,

—

: 11,7 М"

/»,

—

: 53,4

м-3%,

— высшая теплота сгорания

: 1,47 кВт

•

м~

2.5.2.2.4.2. Газогенераторы

на

угле

Тот

же

аппарат может

быть

использован

для

бо-

лее

или

менее спекаемых углей. Этот уголь

под-

вергается пирогенизации

верхнем слое.

Из

газа,

верхняя теплота сгорания которого достигает

2,1

до

2,2 кВт

•

м~

(н), должна

быть

удалена

смола

он

должен

быть

очищен.

2.5.2.2.5.

Циклическая работа

на

воздухе

2.5.2.2.5.1.

Водяной газ чистый ("голубой"),

или карбюраторный

Идет

ли

речь

производстве газа

1-го

семей-

ства

или

синтетического газа, инжекция воздуха

дает газ,

котором

"балласт"

азота

является

суще-

ственным препятствием, циклическая работа,

от-

деляющая

период нагрева (инжекция воздуха,

ре-

Вторичный Нафта-

•оздух

продукт

Схема линии

по

получению водяного газа: газовый

центр,

или завод

по

получению

синтетического

газа

(NH3

Тулузе.

акции

1.2.3)

от

периода восстановления (инжекция

пара), позволяет достичь желаемого результата.

Цикл состоит

из:

— продувки реактора воздухом через

ф.

Вторич-

ный воздух сжигает

СО,

содержащийся

обед-

ненном

газе.

Насадки карбюратора

перегре-

вателя

находятся

при

высокой температуре.

Теплота

нагрева рекуперируется

котле перед

сбросом

трубу;

—

производства:

• подача острого пара через

©,

получение

СО

+ Н.

Труба

закрыта. Впрыск более

или ме-

нее значительного количества нефтепродукта,

• глухой

пар

проходит

из @

сверху вниз через

пароперегреватель,

• короткая продувка воздухом через

ф.

Цикл продолжается примерно

180

секунд,

про-

дувка воздухом занимает примерно треть этого

времени.

Все операции автоматизированы.

Полученный

газ

имеет следующий состав:

— "голубой" водяной

газ

(без нефтепродуктов):

СО

5%,

СО -

40%,

50%,

- 5%,

высшая теплота сгорания

3,14

кВт

•

м~

(н),

плотность

по

воздуху

0,54;

— карбюраторный

газ.

В зависимости

от

количества введенных нефте-

продуктов высшая теплота сгорания может коле-

баться

от

3,15

до 5,8 или 6,0 кВт

•

м~

(н). Исполь-

зуемые нефтепродукты представляют собой смесь

синтетических этана, пропана

этиленовых углево-

дородов, мазут

для

домашнего употребления, пара-

финовые дистилляты. Наиболее

тяжелые

нефтепро-

дукты приводят

осаждению копоти

на

насадках.

Газ

высшей теплотой сгорания, равной

5,23

кВт

•

м"

(н), имеет состав:

- 38%, СО - 33%, СН

11%,

СО

- 5%,

-6%,

высшие углеводороды

7%.

Для 1000

произведенного газа можно привес-

ти следующий баланс:

Производство:

Высшая теплота сгорания,

кВт •

•

м~

(н)

Смола,

кг

Потребление:

- Связанный углерод,

кг . . . .

- Насыщенный

пар (15 бар),

кг

- Энергия,

кВт

•

-Вода,

м*

- Домашний мазут,

кг

Водяной

газ

голубой

3,14

.470-500

700

- 750

.30

.10

Водяной

газ

карбюраторный

5,23

400-450

600-850

280

Пар произведен

более

или

менее эквивалентном количе-

стве

на

линиях

ватер-жакетом

рекуперационным паро-

вым котлом.

354

ДОБЫЧА

И ПЕРЕРАБОТКА

Холодильник

•ода

»1

Пар

Копл

Воздух

Принципиальная

схема

газификации

угля

паром.

Степень разложения пара равна 50 - 70%.

2.5.2.2.5.2. Газификация угля паром

Так как кокс - дорогое топливо,

были

предпри-

няты

исследования по адаптации циклического

процесса

к газификации угля.

На нижеприведенном рисунке представлена

схема таких установок.

Этот процесс может

быть

применен лишь к

очень мало коксующимся топливам (исключение -

процесс

Le Gaz Integral Entreprise).

Цикл состоит из

двух

фаз:

— продувка воздухом; добавка вторичного воз-

духа

дает возможность использовать получен-

ный генераторный газ, который нагревает пат-

рубки,

а затем поступает в топку котла;

— перегретый пар проходит через зону коксова-

ния,

а затем через нефтепродукты.

Газ должен

быть

обработан (удаление смолы,

отмывка).

Можно добавить крекинг нефтепродук-

тов для повышения теплоты сгорания

газа.

2.5.2.2.6.

Использование кислорода

В процессах, рассмотренных в 2.5.2.2.4., исполь-

зование воздуха требует

наличия

азота. Цикличе-

ская работа позволяет устранить это неудобство

ценой некоторого усложнения и ограничения про-

изводительности.

Использование кислорода позволяет получить

непрерывный процесс. Во всех типах аппаратов ис-

пользуется уголь.

Реакторы могут

быть

классифицированы:

— неподвижный слой, хорошо калиброванное топ-

ливо (от 5 до 50 мм);

— кипящий (псевдоожиженный слой), топливо в

гранулах) (от 4 до 8 мм);

— топливо, измельченное в порошок.

Процесс происходит при атмосферном давлении

или под давлением; в последнем

случае

реакция

благоприятствует образованию СН

случае

неподвижного слоя характеристики ис-

пользуемых углей должны

быть

постоянными и

тщательно

контролироваться, тогда как для

кипя-

щего

слоя или измельченного в порошок топлива

вопросы

плавкости или способности к коксованию

не имеют особого значения.

2.5.2.2.6.1.

Неподвижный слой (процесс Лурги)

Этот тип реактора, созданный более 50 лет тому

назад, был в последние годы предметом усовер-

шенствования: увеличение

давления

до 100 бар,

удаление шлаков в жидком виде.

Уголь

Раэерцгар

для

золы

Зола

Упрощенная схема

газогенератора

Лурги.

Сухой

сырой газ: СН

- 10 %; СО - 17 %; COj. - 32 %; Н

39 %; разные - 2 %; смолы - 1* кг/100 кг угля; давление -

1П

Аап

355

ДОБЫЧА И ПЕРЕРАБОТКА

2.5.2.2.6.2.

Кипящий слой (процесс Винклера)

Уголь

Угольный

бункер

Зона

Кислород

Рамрауар

дляшлака

Шиакдля

удимния

шлака

Упрощенная

схема

газогенератора

Винклера.

Сухой

неочищенный

газ: СО - 41 %; СОг - 17 %; Н

- 38 %;

СНч - 2 %; разные - 2 %;

смолы

- нет;

давление

атмосферное (или 10 бар в

улучшенном

варианте).

Котельный

nap

АЛ

Водяная

рубашка

1 Огнеупорная

оболочка

500-2

000Х

• Расплав-

~-l ланньи

шлаки

Г . i \S

кислород

Котальная

«ода

Упрощенная

схема

газогенератора

Коппер-Тотцвка.

Сухой

неочищенный

газ: СО - 53 %; СОг - Ю %; Н

- 35 %;

СН

- 0 %; разные - 2 %;

смолы

- нет;

давление

атмо-

сферное.

Водоугальная

Кислород

•

аодошланоаой

пульпы

Упрощенная

схема

газогенератора

Техас.

Сухой

неочищенный

газ: СО - 42 %; COj - 22 %; Н, - 34 %;

СН - 0 %; разные - 2 %;

смолы

- нет; давление до 80 бар.

2.5.2.2.6.3.

УГОЛЬ,

измельченный в порошок (про-

цессы Копперс-Тотцек и Тексако)

2.5.2.2.6.4.

Усовершенствование процессов

Каждый тип был предметом различных усовер-

шенствований. В частности, реакторы для порош-

кообразных углей имеют различное устройство.

В таблице на стр. 357 перечислены различные про-

цессы в стадии разработки.

2.5.2.2.6.5.

Примеры процессов

В каждом случае отношение

Н,О

темпера-

тура введения флюида подбираются в зависимос-

ти

от цели, для которой используется газ (химиче-

ский

синтез, газ 1-го семейства, изготовление сме-

си

для приготовления

газа

2-го семейства), и

свойств угля.

В таблице на стр. 357 приведены примеры

работы.

Работа под давлением облегчает получение

газа

(удаление СО

отмывкой) и уменьшает раз-

меры установок.

356

ДОБЫЧА

ПЕРЕРАБОТКА

Процессы, производные

от

прежних:

Лурги

неподвижный слой

Хоппере

Винклер

Новые

процессы: кипящий слой

Процесс

Stagging Gasffler

(жидкие

шлаки)

Рур 100

(работа при 100 бар)

Шелл

(работа при 30 бар)

Пренфло

(работа при 30 бар)

Н.

Т.

(работа при 10 бар)

U-газ

K.R.W.

(Келлог Руст-Вестингауз)

Разработчик

Британская газовая корпорация

Рургаэ-Руруголь

Стиг

Шелл

Крупл

Копперс

Рейнские заводы бурого угля

Instirute

Gas technology

Келлог Руст

Различные процессы.

в кислоро-

де

паре

Выход

Тонна пара /тонна угля

Тонна кислорода

тонна угля

°2

Отношение^

Выход

газа

Энергетический

выход

(давление газа

бар)

Эффективность

Лурги

0,95

0,25

0.25

(26)

Копперс-Тотцек

0,14

0,85

(1.4)

Винклер

0,84

0,55

0,65

(1.2)

Тексако

0,90

(82)

Примеры

работы.

2.5.3.

Изготовление

газа

первого семейства

из

нефтепродуктов

2.5.3.1.

Общие соображения

2.5.3.1.1.

Принцип

Изготовление газа первого семейства (высшая

теплота

сгорания около 5,2 кВт

•

м-

(н)), отве-

чающего различным критериям взаимозаменяе-

мости,

основанное на использовании каталитиче-

ских

процессов и селекционированном сырье от

природных газов до легких

нефтяных

дистилла-

тов

(D.P.L.).

2.5.3.1.2.

Классификация и

основные

харак-

теристики

(см. таблицу на стр. 358)

2.5.3.2.

Аутотермические процессы

(1-я

группа)

2.5.3.2.1.

Общие соображения

2.5.3.2.1.1.

Принципы

Непрерывный процесс при низком давлении, в

котором

обрабатываемые

углеводороды подверга-

ются окислительному реформингу в присутствии

водяного пара; эндотермичность реакций парового

риформинга (1[ и (2) компенсируется экзотермич-

ностью реакции окисления кислородом (3) и (4).

357

ДОБЫЧА

ПЕРЕРАБОТКА

Название потока

Давление

Нагрев

Окислитель:

— основной

—

вторичный

Используемые нефтепродукты

Высшая теплота сгорания

ри-

формированного

газа

(без

обогащения),

кВт

•

м"

(н)

Тип процесса

Выход

газа

(риформирован-

ный газ)

до

обогащения

Энергия

произведенного

газа

(высшая теплота сгорания)

Энергия,

потребляемая

виде

нефти

Выход

газа

(обогащенный

газ).

Энергия

произведенного

газа

(высшая теплота сгорания)

Энергия,

потребленная

виде нефти

Баланс

газа

1-я группа

Аутотермический

Атмосферное

Внутренний

Воздух

Водяной

пар

Природный газ

Заводской

газ

Пропан

Бутан

от

1,91

до

2,15

Grande Paroisse

Ониа-Джеди

С.

G. С. F.

Р2

(G.

D. F.)

От

88 до

92%

зависимости

от регулировки

величины

рекуперации

тепла

От

93 до

97%

зависимости

от регулировки

величины

рекуперации

тепла

Установки автономные,

или

избыточные

по

пару

2-я группа

Циклический

Атмосферное

Внутренний

Водяной

пар

Воздух

Природный газ

Заводской

газ

Пропан

Бутан

Легкие

нефтяные

дистиллаты

от

2,80

до

4,9

Ониа-Джеди

ШтейниРубе

Р9

(G.

D. F.)

От

80 до

84%

зависимости

от регулировки линий,

со-

держащих

рекуперацион-

ныв котлы,

или

теплоооб-

МОПП

VII4fl

•

Может

опускаться

до

76%

для

некоторых,

не

имеющих

ни-

какой

рекуперации

От

88 до

93%

зависимости

от регулировки линий,

со-

держащих

рекуперацион-

ные котлы, или теплообмен-

Может

опускаться

до

85%

для

некоторых,

не

имеющих

ни-

какой

рекуперации

Установки автономные

или

избыточные

по

пару

(за ис-

ключением

не

имеющих

ре-

куперационных

котлов

3-я группа

Непрерывный

под давлением

от 10

до

30 бар

Внешний,

или в два

периода,

Водяной

пар

Воздух

Природный газ

Легкие

нефтяные

дистиллаты

от 2,9

до

4,2

Топе (газ

цельный)

Ониа-Джеди

С.

Power

Gas

Около

92%

для установок про-

изводящих

газ

низкой кало-

рийности (3,14

кВт

•

м"

(н)),

нуждающийся

значи-

тельном обогащении

Установки автономные

или

избыточные

по

пару

Классификация

основные

характеристики

основных

процессов

производства

газов

1-го

семейства.

(1)

(2)

(3)

(4)

Температура

катализатора в головке печи удер-

живается

с помощью регулировки расхода вступа-

ющего

в реакцию воздуха в пределах от примерно

850

до 900°С. Состав

смеси,

подвергаемой рифо-

мингу:

пар - от 0 до 1 кг, воздух - 2,5 до 3 м

•

кг

углеводорода.

2.5.3.2.1.2.

Оборудование

Линия аутотермического риформинга содержит

в основном:

—

устройство, позволяющее

получить

насколько

возможно гомогенную реакционную смесь;

—

печь

для рифоминга, содержащую катализатор;

—

аппараты, позволяющие рекуперировать воз-

можное

число калорий

газа,

выходящего из печи.

2.5.3.2.1.3.

Неудобства

Необходимость использования достаточно лег-

ких и содержащих относительно мало серы углево-

дородов.

Иногда

необходимость обессеривания углеводо-

родов (например, для заводских газов с помощью

пломбита натрия).

Производство

газа,

содержащего 40 - 45% азо-

та,

с невысокой высшей теплотой сгорания,

повы-

шенной

плотности, не

полностью

заменяющего по-

сле

обогащения

бытовой

газ.

358

ДОБЫЧА

И ПЕРЕРАБОТКА

2.5.3.2.1.4. Преимущества

Хороший выход (от 93 до 97%) из-за легкой ре-

куперации тепла.

Легкость

подачи потребителю.

Малый вес установок и их быстрый запуск.

2.5.3.2.1.5. Использование

На больших заводах, где произведенный газ ис-

пользуется как резервный.

На

малых

заводах, где произведенный и обога-

щенный газ используется после соответствующей

регулировки потребляющих его аппаратов.

Характеристики полученного газа (для сведе-

ния):

Непрерывный риформинг, каталитический при

низком

давлении пропана в аутотермической ли-

нии после обогащения.

Состав, (%): N

35,1;

- 0,1; СО

- 4,3; СО -

16,70;

-31,60; СН4-1,10%, С

-6,80; СзНв-4,4.

Относительная плотность - 0,766.

— Высшая теплота сгорания - 4,90 кВт

•

м~

— Низшая теплота сгорания - 4,52 кВт

•

м~

2.5.3.3.

Циклические процессы

(2-я

группа)

2.5.3.3.1.

Общие соображения

2.5.3.3.1.1.

Принципы

В этих наиболее распространенных процессах

цикл длится от 2 до 5 минут и содержит-за исклю-

чением Р9 - две главные фазы, разделенные меж-

ду собой периодами продувки паром.

Фаза

производства:

— риформинг углеводородов в присутствии водя-

ного

пара (от 1,5 до 2,5 кг

•

кг -' углеводорода)

и,

при необходимости, небольшого количества

воздуха (воздух процесса), на катализаторе,

предварительно нагретом до температуры,

обычно заключающейся между 750 и

850°С;

— основные реакции, обе эндотермические:

2лН

— [т+2л]Н

с преобладанием реакции (1).

Фаза

нагрева:

— необходимое для риформинга тепло передает-

ся катализатору за счет сжигания нефтепро-

дукта, аналогичного используемому для рифор-

минга,

или другого; сжигание всегда осуществ-

ляется

принудительно с большим избытком

воздуха (от 1,5 до 2 раза больше потребного те-

оретически).

Продукты сгорания выбрасывают-

ся через трубу;

— дистанционное управление затворами и клапа-

нами с автоматической клавиатурой с механи-

ческой,

гидравлической , пневматической или

электрической передачей команд;

— рекуперация возможного числа калорий из по-

лученного газа и дыма в котле с получением

газе

с по-

пара давлением 5 или 15 бар; в

случае

линий

большой производительности пар, поставляю-

щий энергию для вращения вентиляторов, и

пар низкого давления, образующийся при рас-

ширении,

используются для риформинга и про-

дувки.

Линии автономны (и даже избыточны по

пару). Они не потребляют электричества для

получения воздуха под давлением, необходи-

мого

для горения.

2.5.3.3.2. Преимущества

Производство газа, взаимозаменяемого газом

первого

семейства.

Возможность использования на одной и той же

установке либо остаточных газов нефтеперераба-

тывающих заводов, либо пропана, либо бутана, ли-

бо легких

нефтяных

дистиллатов.

Лучшая устойчивость катализатора, регенери-

руемого

на каждом цикле в течение периода на-

грева,

к отравлению примесями, содержащимися в

сырье, особенно серой.

Очень

большая

гибкость в работе.

2.5.3.3.3. Использование

На циклических линиях можно производить

оговоренной контрактом теплотой сгорания

мощью риформинга на катализаторе, содержащем

2 - 3% никеля. Этот способ применим только к лег-

ким

нефтяным

дистиллатам и употребляется все

меньше и меньше из-за тенденции к образованию

нитризированной смолы. Может также произво-

диться газ с низкой теплотой сгорания, путем усо-

вершенствованного риформинга на катализаторе с

- 6% никеля; произведенный газ затем обогаща-

ется с помощью нефтепродуктов до контрактной

теплоты сгорания.

2.5.3.4.

Непрерывные процессы

под

давлением (3-я группа)

2.5.3.4.1.

Общие соображения

2.5.3.4.1.1.

Принципы

Риформинг нефтепродукта, обычно в две ста-

дии,

дополняется третьей стадией, во время кото-

рой

он обогащается.

1-я

стадия

(реализуется на всех установках)

Эндотермический риформинг в жароупорных

стальных

трубках с внешним обогревом, содержа-

щих катализатор с 10 - 20% никеля, при значитель-

ном избытке перегретого пара.

Те же самые реакции, что и в циклических про-

цессах; но из-за давления, которое имеет тенден-

цию их ограничивать, необходимо как можно бли-

же приближаться к теоретическому равновесию.

Отсюда необходимо использование очень актив-

ного

катализатора, повышенной температуры и

большого избытка пара, так как необходимо избе-

гать малейшего отложения углерода.

2-я

стадия

(на некоторых установках не реализу-

ется)

Аутотермический риформинг на воздухе (post-

combustion) в печи, содержащей слой катализа-

тора, практически идентичный предыдущему: в за-

висимости

от условии - дополнительное впрыски-

вание углеводорода на входе этого вторичного ри-

форминга. Те же реакции, что и в аутотермических

359

Реформированный углеводород

Номер анализа

Объемный

состав,

СО

СгН*

СгН,

СзН

СгН*

СзНв

с«н

СвН,.

Плотность,

•

л"

Плотность

по

воздуху

Теплота сгорания,

кВт

•

м"

(н)

высшая

низшая

Истинная

удельная

теплоемкость

при

постоянном давлении,

кВт

•

м"

(н)

0°С

25"С

100°С

Легкий

нефтяной

дистиллат

(а)

4,00

0,38

8.96

18.92

64,00

2,92

0,22

0,05

0,44

0,11

0,56

0,433

7,43

3,03

0,370

0.373

0.381

20,00

0,31

10,74

15,05

50,93

2.32

0,17

0,04

0.35

0,09

0,727

0,563

2,73

2,42

0,371

0.374

0,383

Легкий

нефтя-

ной дистиллат

(в)

4,00

0,34

7,13

21,35

63,07

2,74

0,15

0,08

0,23

0,57

0.31

0,03

0567

0439

3,67

3,27

0372

0376

0385

20.00

0,27

8,90

17,08

50,46

2,19

0,12

0,06

0,18

0.46

0.25

0,03

0727

0562

2,94

2,62

0373

0377

0385

Природный

газ

4,00

0.34

7.38

14.47

65,34

8.47

0501

ода

3.77

3.30

0370

0373

0383

20,00

0,27

9,16

11,57

52,23

6,77

Q675

t)fpo

3,01

2.64

0371

Q374

0383

Остаточный

заводской

газ

4.00

0.41

6.52

18,09

63,22

7,18

0,58

0.526

0.407

3,78

3,34

0.369

0.372

0.381

20,00

ода

8,29

14,50

50,66

5.75

0.47

0,693

0,536

3,02

2,67

0,370

0,373

0,381

Пропан

4.00

034

8,68

19,42

62,43

4.56

0.46

0.11

0,566

0,438

3,52

3.12

0,370

0,373

0,381

20,00

0,27

10,46

15.47

49.71

3,63

0^6

0.10

0.732

0,566

2,80

2,48

0371

0,374

0383

Бутан

4.00

0,26

7,68

20,61

63,70

332

0.15

0,08

0349

0.425

3,42

3,02

0,367

0,370

0,378

20,00

0,21

9,46

16,46

58,88

2.81

0,12

0,06

0.714

0353

2,73

2.42

0,369

0.372

0379

Легкий

нефтяной

дистиллат. Прямой

газ

от

4,65

до

4,68

кВт

•

*Г» (н)

10.70

030

7.70

16.40

51,00

730

130

0,10

0,40

0,90

2,70

0.70

озо

0,725

0,561

5,00

431

0,400

0,407

0,427

(а)

последующим обогащением природным газом.

(б)

последующим обогащением легким

нефтяным

дистиллатом.

Другие

газы

будут

обогащены тем

же

углеводородом,

что и

реформированный.

ГО

(Л

сг

•о

гп

Характеристика

сырого

газа-носителя,

полученного

на

циклических

линиях

(с

предельный

содержанием

азота)

Эти

средние

результаты

анализов,

полученные

по

результатам эксплуатации, относятся:

— с

одной стороны,

азота,

процентное содержание, которое,

основном, соответствует приемлемому минимуму дыма,

чтобы не

терять газ через

трубу

начале

конце

фазы;

— с

другой стороны,

20%

азота, процентное содержание, соответствующее наиболее тяжелым

газам.

ДОБЫЧА

И ПЕРЕРАБОТКА

Процесс

Продукт после реформинга

Ог

СОг

Состав •

объемных

% СО

Нг

СН4

СгНв

Плотность по воздуху

Теплота сгорания высшая в кВтчм^(н)

Теплота сгорания низшая в кВт

•

м""

(н)

Топе

Природный газ (Лак)

17.6

7.7

12,3

56,8

5.6

0,477

3,07

2,69

Ониа-Джеуци

Легкий

нефтяной дистиллат

10,1

0,4

15,1

9.3

56,2

8.3

0.6

0,514

3,36

2,94

ICI-Power Gas

Легкий

нефтяной дистиллат

0,1

16,2

9,3

59,9

13,1

1.4

0,468

4,17

3,67

Характеристика

газом

перед

обогащении

ЛИНИЯХ

непрерывного

риформинга,

каталитических

и под

давлением

(для

сведения).

процессах.

Регулировкой подачи воздуха поддер-

живается желаемая температура.

Для поддержания активности катализатора ис-

пользуемые углеводороды должны иметь содер-

жание

серы меньше миллионной (р. р. т.). Органи-

ческие

соединения серы и HjS

обычно

удаляются

путем

адсорбции на активированном угле, либо пу-

тем

каталитической гидрогенизации и фиксации

образующегося

ну» на оксиде цинка.

3-я

стадия

Обогащение

и, при необходимости, впрыск

инертных добавок для получения желаемых тепло-

ты сгорания и характеристик взаимозаменяемости.

Рекуперация

тепла из газовых и

дымовых

трак-

тов с помощью котлов и теплообменников.

2.5.3.4.1.2.

Преимущества

Малые габариты.

Получение

газа

под давлением, без расходов на

компримИрование (за исключением воздуха для

post-combustion), могущего поставляться непосред-

ственно в транспортные сети и распределитель-

ные сети среднего давления.

Очень

хорошая производительность.

Модуляция режима производства примерно от

до

100%.

Производство взаимозаменяемого

газа

первого

семейства.

2.5.3.4.1

3. Использование

в газовой промышленности

Получение значительных объемов

газа

под

давлением (до 30 бар) более экономичным спо-

собом,

чем путем сжатия

газа,

получаемого на цик-

лических линиях.

2.5.3.5.

Выбор

катализаторов

Катализаторы,

используемые для риформинга

жидких

или газообразных углеводородов, принад-

лежат

к комплексному типу

, образованных наело-

ониом

— активного металла для риформинга, металла 8-й

группы периодической системы с благоприятным

электронным строением, особенно никеля;

— огнеупорной

основы

(соответственно разным

пропорциям алюминия, магнезии или кремнезе-

ма),

обеспечивающей хорошую дисперсию ак-

тивного металла и увеличение поверхности

контакта

с реагирующими

газами,

а также со-

здающей

тепловую инерцию в циклических

процессах

и гомогенность температуры

;

— некоторых структурных активаторов (модифи-

цирующих электронную структуру основы, на-

пример,

щелочных металлов, поддерживающих

или создающих кристаллическую структуру и

модифицирующую кислотность), или текстур-

ных активаторов (замедляющих спекания, зна-

чит увеличение размеров кристаллитов, или

состав основа + металл, как в случае СаО в

алюминиево-никелевых катализаторах).

Выбор,

являющийся функцией

сырья

и желае-

мого

газа,

зависит:

— от природы процесса.

Необходимо иметь в виду:

• резкие химические и термические нагрузки

при циклических процессах, требующие

очень

высокой

выносливости

материалов, иногда

даже

в ущерб активности;

• необходимость избегать какого-либо отложе-

ния углерода в

непрерывных

процессах, так

как

регенерация происходит в разделенные

между

собой промежутки времени;

•

большую

или меньшую чистоту располагаемо-

го

сырья,

главным образом, примесей в под-

вергнутых риформингу углеводородах;

—

уровень

температуры,

Агломерация частиц и кристаллов (или некристалличе-

ских мицелл), образующих свободные или пористые прост-

ранства, характеризуемые распределением частиц и струк-

турой пор (число, размер, извилистость).

Основа может обладать каталитической активностью,

например,

алюминий по отношению к связям С-С.

361

ДОБЫЧА

И ПЕРЕРАБОТКА

Процесс

Продукт после реформинга

Состав в

объемных

Ог

СО

СЮ

Нг

СН

СгНв

СзНв

пС

Н,

Ю4Н10

nCsH^

ПС

С2Н4

СзНв

Плотность по воздуху

(о*-1)

Теплота сгорания высшая в кВт

•

м"

(н)

Теплота сгорания низшая в кВтчм"

Динамическая вязкость при 20°С, 10

Па

•

Отношение - (весовое)

Стехио-

метричес-

кое

сгора-

ние

Необходимый сухой воздух, м

•

м"

Влажный дым, м

•

м"

Состав влажного дыма:

СО

+ A

НгО

Температура горения (°С)

Температура точки

росы

дыма при стехиомет-

рическом горении (°С)

Индекс Воббе, полуисправленный K

W . . . .

Индекс Воббе, исправленный W

Потенциал горения С

Индекс желтого языка

Индекс обугливания

Tonccpost-

comDusuon

Природный

газ

(Лак)

13,1

5.6

9.1

41.7

29,9

0.6

0,501

5,23

4,65

1323

2,6

4.16

4.90

0.46

3,41

1,03

1919

61.5

6357

6119

81,0

44,6

66,2

Топе с post-

combustion

Природный

газ

(Гронинген)

16,3

5.2

8,4

38,9

30,1

0.9

0.1

0,525

5,25

4.67

1339

2.7

4.20

4.97

0.46

3,48

1.03

1912

61,1

231

017

74.1

46.7

66.2

Топе без post-

combustion

Природный

газ

(Гронинген)

7.6

7.9

6.5

46.4

31,0

0.5

0,1

0,468

5,43

4.81

1260

2.5

4.32

5,06

0,47

3,49

1.10

1923

62,3

6832

6582

88,5

48,1

72,3

Ониа-Джеуци

с post-combus-

tion

Легкий

нефтя-

ной дистиллат

9.8

0.2

12,3

7.3

48,4

12,7

5,5

1.2

0,1

0.1

1.3

0,570

5.44

4.88

1278

3.1

4,25

5,03

0,54

3,46

1.03

1925

60,8

6195

057

83,5

59.6

63.1

ICI-PowerGas

без

post-com-

bustion

Легкий

нефтя-

ной дистиллат

0.1

16.1

9.2

58,5

12,8

1.4

0.3

0.1

1.5

0,511

4.94

4,38

1240

3.0

3,76

4.46

0,50

2,97

0,99

1928

62.7

751

5773

98.7

45.8

62,1

Характеристика

газов после обогащения

линиях непрерывного реформинга,

каталитических

и под

давлением

(для

сведения).

для

непрерывных

эндотермических процессов

следует

условиться

выбирать

катализатор

повы-

шенной активности, так как температура ограни-

чена сопротивляемостью металлических трубок; в

некоторых случаях этот

выбор

определяется

даже

желанием

получить

газ, отвечающий термодина-

мическому равновесию при относительно низких

температурах (пример - гидрогазификация);

— величина давления,

процессы с повышенным давлением (несколько

десятков бар) допускают использование микропо-

ристых катализаторов, в отличие от процессов при

атмосферном давлении. Длина свободного про-

бега

молекул есть обратная функция давления.

В таблице на стр. 363, приведенной для сведе-

ния, уточняются некоторые характеристики

катализаторов, применяемых в газовой промыш-

ленности.

362

ДОБЫЧА

И ПЕРЕРАБОТКА

Катализатор

Тип реакции

Используемое

сырье

Давление использования

Состав ката-

лизатора в %

AITOS

SK>z

CaO

ТЮг

NaaO

КгО

MgO

РегОз

СггОз

Связующие

(графит)

Форма

Размеры (мм) Наружный

диаметр

высота

толщина

Насыпной вес (т

•

м"

)

Удельная поверхность (м

•

) ...

Суммарная пористость (%)

Циклический

риформинг

Легкие

нефтяные дистиллаты,

природный газ,

газ

заводской

Атмосферное

4,2

95,6

0,1

Шарики

до 30

1.6

6.4

92,3

0,6

0,1

0,2

0,1

0.2

Шарики

до 30

1,4

2,4

40,0

6,6

64,6

25,5

0,3

0,4

1.2

1.1

0.1

0.2

Кольца

до 46

0,8

4,7

47,0

4,6

85,8

6.4

следы

1.1

0,1

0,4

0,6

Цилиндры

1,5

1.5

35,0

Е F

Непрерывный

риформинг

Легкие

нефтя-

ные дистил-

латы

Природ-

ный газ

бар

22,3

24,7

17,8

12,6

0,6

1.1

8,8

7,6

4,5

9.7

68,7

0.2

0,1

0,4

0,8

0,3

19,7

0.1

Кольца

1,2

22,4

34,0

0,9

3,0

50,0

Гидрогени-

зация непре-

дельных

Газ

1-го се-

мейства

Атмосфер-

ное

70,0

15,7

2,0

2,9

0,4

0,6

0,1

0,5

7,8

Маленькие

кольца

4,5

0,8

Характеристики

некоторых катализаторов.

Непрерывный эндотерми-

ческий риформинг под

давлением

Циклический риформинг

при низком давлении

Аутотермический рифор-

минг при низком давлении

Удельная поверхность: от

нескольких квадратных

метров до нескольких де-

сятков квадратных мет-

ров на

грамм.

Содержание никеля: от 10

до 25%.

Средний размер: от 10 до

100

нм

Удельная поверхность: от 1

до нескольких квадрат-

ных метров на

грамм.

Содержание никеля: от 2 до

10%.

Средний размер пор: не-

сколько десятков мм

Значительный слой катали-

затора.

Повышенная температура в

зоне

реакции.

Характеристики

ближе к (2),

чемк(1)

Различные

процессы

производства

используемые

ката-

лизаторы.

2.5.3.6.

Тяжелые нефтепродукты

Тяжелые нефтепродукты, такие как остатки

дистилляции под давлением, могут служить

сырь-

ем

для изготовления более легких углеводородов

синтез-газа. Легкий крекинг позволяет

получить

легкую фракцию и из остатка (смола) можно путем

окисипарогазификации

получить

синтез-газ. Неко-

торые из этих процессов описаны в Hydrocarbon

Processing, V.65, № 9 (сентябрь 1986

года).

Сюда

можно добавить процесс Cherry d'Osaka Gas.

2.5.4.

Переработка

искусственного

газа

Кроме

основных

составляющих (С, Н, О)

уголь

содержит гетероатомы (присоединенные к основ-

ным углеводородам) N, S, CI. Золы содержат кроме

того вредные элементы: S, CI, тяжелые металлы

т.д. В процессе газификации способствуют обра-

зованию:

— азотистых соединений NH

, N0*. цианидов;

— сернистых соединений HS, COS.

Кроме

того, в зависимости от условий производ-

ства в

газе

можно обнаружить смолы,

фенолы

т.д. Наконец, сырой газ содержит в виде суспен-

зии

твердые частицы (пыль).

Переработка будет иметь двойную цель:

— удалить из сырого

газа

нежелательные компо-

ненты. Это этапы отмывки (обезпыливание,

очистка от смолы и

т.д.),

обессеривания, деток-

сикации (удаление СО конверсией), и т.д.;

— модифицировать состав

газа

для того,

чтобы

сделать его пригодным для намеченного

употребления. Это этапы удаления углекислого

газа,

конверсии СО и т.д.

363