Безотходные технологические процессы в химической промышленности на примере синтезе аммиака

Подогретый природный газ поступает  на обессеривание в аппараты сероочистки 2, выходя из них после подогрева, поступает на конверсию в смеси с паром в реакционные трубы печи первичного риформинга.

Выйдя из реакционных труб в сборные  коллектора через передаточный коллектор, расположенный внизу под печью  первичного риформинга, конвертированный газ поступает по центральной трубе шахтного реактора в верхнюю часть аппарата на слой катализатора. В реактор, как обычно, подается технологический воздух. Пройдя слой катализатора, конвертированный газ через боковой штуцер выходит и поступает на котел-утилизатор 4, где происходит генерирование пара высокого давления. Отдав часть тепла в котле-утилизаторе, конвертированный газ поступает в аппарат 5, где расположен перегреватель 1 ступени для пара высокого давления. Дальнейший перегрев пара происходит в конвекционной зоне печи первичного риформинга. Горелки пароперегревателя 2 ступени исключены, что приводит к экономии природного газа на топливо.

Дальше конвертированный газ поступает  на стадию 2-хступенчатой конверсии  СО. Проходит аппарат ВТК СО, поступает в котел-утилизатор 7, где происходит генерирование пара высокого давления и поступает в 8 НТК СО, выходя из которого поступает в подогреватель питательной воды 9. Охлажденный газ с температурой 220¸240°С поступает на стадию очистки от СО2.

Фирма “Kellogg” предлагает технологию риформинга KRES. KRES заменяет сложный горелочный паровой риформинг посредством использования технологической конфигурации, состоящей из огневого подогревателя и теплообменника. Смешанное и подогретое сырье – обессеренный природный газ и пар, поступают параллельно в реактор-теплообменник и в автотермический шахтный риформинг. Окислитель, пар и часть природного газа подаются раздельно в специальную зону смешения на входе в автотермический риформинг. Внутри вторичного риформинга происходит экзотермическое частичное окисление природного газа и эндотермическая конверсия природного газа с паром.

Выходящий из автотермического риформинга газ с температурой около 980¸1010°С поступает в межтрубное пространство реактора-теплообменника. Остальная часть углеводородного сырья и пара (не поступавшая в автотермический риформинг) подается в трубное пространство реактора-теплообменника. По мере протекания паровоздушной смеси по трубкам она контактирует с катализатором паровой конверсии, применяемым для ускорения реакции конверсии. Тепло поступает от газов, находящихся в межтрубном пространстве, которые состоят из смеси газов, прореагировавших в автотермическом реакторе и в трубках. После теплообмена с газами, находящимися в трубках, газы межтрубного пространства покидают теплообменник для дальнейшей обработки.

Реактор-теплообменник (рис. 4) установки KRES является кожухотрубным теплообменником с трубками, открытыми с одной стороны. Трубки, заполненные катализатором, подвешены на простой трубной доске, расположенной на холодном конце теплообменника. Благодаря открытой конструкции трубки могут расширяться независимо, без каких-либо ограничений для удлинения. К тому же, перепад давления между внутренней и наружной поверхностью трубки ограничивается перепадом давления на трубках.

Значительная выгода от использования KRES состоит в уменьшении выбросов NOx и CO2. Это происходит из-за того, что благодаря использованию отходящего печного газа выбросы с потоком газа сокращаются примерно на 40%.

Утилизация тепла отходящих  газов в системе KRES происходит в  единственном теплообменнике, который  генерирует пар высокого давления. Эта новая конструкция в KRES исключает  теплообменник для перегрева  пара. [1]

 
Заключение

Подводя итог представленной курсовой работы, необходимо отметить, что представленный материал не охватывает все стороны данной проблемы. Особый акцент сделан на энергосберегающие  процессы и на пути их более полной реализации. Также довольно подробно рассмотрены пути реализации безотходного и малоотходного принципов производства. Например, приводится технологическая  схема совместного производства аммиака и карбамида, аммиака  и мочевины, рассмотрена установка  утилизации отдувочных газов синтеза аммиака. Интересным в этой связи являются предложенные различными фирмами технологические процессы; здесь описаны различные аппараты и технологические схемы. В целом поставленная в работе задача выполнена.

 
Литература

1. Аммиак. Вопросы технологии / под  общей редакцией Н.А. Янковского / Москва, 2002, http://yankovsky.org.ua/bibliography/book_ammonia.htm

2. http://www.peton.com/rus/ex01.htm

3. http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/4702.html

4. http://inleasing.narod.ru/uuogsa.htm

5. Патент N 449051 Германия