Етан | 30,070 | 1,356 | 515 | 1,647 | 70476 | 64400

Пропан | 44,097 | 2,010 | 460 | 1,550 | 101901 | 93647

Бутан | 58,12 | 2,578 | 405 | 1,675 | 12720 | 11542

Водень | 2,016 | 0,090 | 400 | 1,638 | 12780 | 10768

Диоксид вуглецю | 44,011 | 1,971– | 0,817––

Оксид вуглецю | 28,011 | 1,250 | 610 | 1,039 | 12653 | 12653

Азот | 28,013 | 1,251– | 1,031––

Сірководень | 34,08 | 1,545 | 260 | 1,224– | 22794

Сірковуглець | 76,4 | 3,41 | 90 | 0,658 | 44414 | 44414

Живильну воду із заводського колектора направляють на тонку хімічну очистку від мінеральних солей і де?????(видалення кисню), потім її подають насосом в систему одержання водяної пари. Перегріта водяна пара поступає на змішування з природним газом перед трубчастою піччю. [2, с.13]

В якості каталізатора конверсії метану використовують нікель, нанесений на б – Al2O3.

В процесі використовують каталізатор ГІАП – 3, який являє собою кільця розміром 11х11х3, 15х15х3 і 20х20х7 з вмістом 4,5% NiO на 95% Al2O3. [2, с.22].

Випускають каталізатор згідно ТУ 6-03-205-98

Таблиця 2. – Вимоги до каталізатора відповідно ТУ 6-03-205-98

Показники | Норма

Форма гранул | Кільця

Розміри | 11х11х3

15х15х5

20х20х7

Насипна густини, кг/л | 1,4

Питома поверхня, м2/г | 8

Пористість, % | 33

Середня механічна міцність, МПа | 60

Теплостійкість, КТ* | 6

Температура початку реакції на відновленому каталізаторі,** -°С | 400-500

Температура прокалювання носія (каталізатора), °С | 1400

КТ* - критерій термостійкості, який визначає число теплозмін каталізатора без руйнування (в стандартних умовах)

** - Температура початку реакції визначена в лабораторних умовах при тиску, близькому до атмосферного.

Газ для синтезу метанолу повинен містити компоненти у співвідношенні, близькому до сантехіометричного, тобто (Н2-СО2):(СО+СО2) = 2,01ч2,15.

Таблиця 3. рівноважний склад газової суміші при паровій конверсії метану [5, с.15]

Показники | Норма

Вміст в сухому конвертованому газі, % об:

СО2 | 15,70

СО | 13,59

Н2 | 68,28

СН4 | 1,81

Співвідношення Н2:СО | 5,02

Функціонал ? | 1,73

1.3. Теоретичні основи запроектованої стадії

конверсію природного газу проводять в трубчастій печі на нікелевому каталізаторі за реакцією:

Процес ведуть під тиском 2-3 МПа, при температурі 820-860 °С і об’ємному співвідношенні водяна пара: природний газ, рівному (2,5 – 3,5):1. При цих умовах ступінь конверсії метану складає 80-90%.[3, с. 222]

Каталізатори конверсій метану легко отруюються сірчистими сполуками, які при високих температурах утворюють сірководень. Останній деактивує нікелевий каталізатор внаслідок реакції

газ, який поступає (надходить) на парову конверсію, не повинен містити також ненасичених вуглеводнів, які легко утворюють кокс на поверхні нікелевого каталізатора. Тому перед конверсією сировину очищують (очищають) від сірчистих і ненасичених сполук.

М.І. Тємкін із співавторами показав, що процес конверсії метану може бути описаний механізмом, що передбачає утворення проміжного хемосорбованого радикалу =СНОН. Якщо позначити вакантне місце на поверхні нікелю буквою Z, уважаючи його двохвалентним, механізм описується наступною системою рівнянь:

Сума рівнянь (1-4) дає стехіометричне рівняння

(7)

а сума рівнянь (5) і (6) стехіометричне рівняння

(8)

на основі системи рівнянь (1-6) виведено наступне кінетичне рівняння

, [1.3.1]

де k1 – константа швидкості реакції; l1, l2, l3 – константи, що залежать від температури; p – парціальні тиски; К, К5 – константи рівноваги. [1, с.329]

Із рівняння (1.3.1) видно, що збільшення парціального тиску водню приводить до гальмування процесу.

Каталітичну конверсію метану водяною парою проводять в трубчастих печах з однорядними вертикальними екранами двохстороннього випромінювання. Трубки печі заповнені каталізатором і об’єднані колекторами, розташованими у верхній і нижній частинах печі. Труби виготовлені із вогнетривкою сталі.

Процесу конверсії передує очистка сировини від сірчистих сполук. Якщо вихідна сировина містить сірководень, сірковуглець, сіркооксиди вуглецю і алкілмеркаптани, очистку можна проводити методом хемосорбції активним оксидом цинку до високого ступеню чистоти. При наявності в газі тіофенів, сульфадів, дисульфідів і інших стійких сірчистих сполук необхідна попередня гідроочистка. [1, с.330]

Склад конвертованого газу повинен задовільняти (задовольняти) вимоги його переробки на наступних стадіях виробництва, тобто характеризуватися певною сумою або певним відношенням його компонентів.

Цю величину називають стехіометричним показником конверсії S.

У виробництві метанолу

Одним із важливих вимог до складу конвертованого газу є допустима кількість залишкового метану. В залежності від призначення процесу концентрація метану в сухому газі коливається від 0,3 до 3%об.

На рис. 1 показано графік залежності рівноважного вмісту залишкового метну в конвертованому газі від кількості водяної пари у вихідній суміші при різних тисках. При збільшенні вмісту водяної пари у вихідній суміші і не змінюючи інші умови концентрація залишкового метану в конвертованому газі знижується незалежно від тиску.

На рис.2 приведені графіки залежності рівноважного складу конвертованого газу від температури для різних умов проведення реакції. [2, с.16]

1.4 Опис технологічної схеми запроектованого відділення

Природний газ стискають компресором К1 до тиску 2,3-2,5 МПа, підігрівають у димоході печі конверсії за рахунок тепла відхідних газів і направляється на очистку від сірчистих сполук в реактор гідрування РТ1 з метою перетворення сірчистих сполук в сірководень. Після цього сировина направляється в реактор РТ2, де очистка від сірки здійснюється оксидом цинку при температурі 400°С. Якщо сировина, наприклад природний газ, не вимагає гідроочистки, він зразу направляється в реактор РТ2. Потім вуглеводневу сировину змішують з водяною парою і підігрівають в конвективній секції до 500-550°С, після чого поступає (надходить) в радіантні трубопечі конверсії ПК1, заповнені нікелевим каталізатором. Температура на виході із радіантних труб складає 850-880°С. Димові гази із радіантної камери печі поступають(надходять) в камеру конвекції, де підігрівається суміш сировини.