Очистка газа методом каталитического гидрирования оксидов углерода.

Абсорбционные способы чистки синтез-газа обеспечивают остаточное содержание СО2 равное 0,02-0,1%, и 0,3-0,7% СО. Для сохранения работоспособности катализатора синтеза аммиака в течение долгого срока остаточное содержание СО должно быть менее 20 см3/м3, СО2 – 5 см3/м3.

Потому для узкой чистки синтез-газа от оксидов углерода проводят каталитическое гидрирование (метанирование).

Гидрирование оксидов углерода Очистка газа методом каталитического гидрирования оксидов углерода. протекает по последующим реакциям:

;

;

.

Данные реакции являются обратимыми, но значения констант равновесия данных реакций при 200-400°С имеют порядок величины 102-1010, что свидетельствует о довольно полном их протекании. На практике степень чистки газа определяется активностью применяемых катализаторов.

Более всераспространенными катализаторами являются никелевые, стабилизированные оксидом алюминия. Так же катализаторы могут быть активированы оксидом Очистка газа методом каталитического гидрирования оксидов углерода. хрома.

Известные промышленные никельалюминиевые катализаторы активны при температуре 350-400°С, никельалюмохромовые – начиная с 200-250°С. Катализаторы выпускают в оксидной форме в виде пилюль. В таблице 6 представлены главные свойства неких катализаторов гидрирования оксидов углерода.

Таблица 6.

Главные свойства катализаторов гидрирования оксидов углерода

неких марок

Показатель НКМ-1 ТО НКМ-4А С-13-4
Содержание Ni в пересчете Очистка газа методом каталитического гидрирования оксидов углерода. на NiO, % на прокаленное вещество 32-40 25-40 32-38
Содержание Cr в пересчет на Cr2O3, % на прокаленное вещество Отсутствует 10-20 Отсутствует Отсутствует
Размер пилюли, мм - поперечник - высота 5-6 4,5-5 5-6 4,5-5 5-6 4,5-5 5,8-8,5 шарики
Насыпная плотность, кг/м3 1100-1300 1100-1400 1000-1300 650-700
Механическая крепкость: - разрушающее усилие при раздавливании, кг/см3 - - по образующей - - - среднее - - - малое - - на торец - - - среднее - - - малое - разрушающее усилие при раздавливании шарика Очистка газа методом каталитического гидрирования оксидов углерода., кг - - - - - - - 16-34
Пористость, %
Удельная поверхность, 10-3 м2/кг
Быстроту реакции, 103 - с-1 - 103 м3/(кг·с) 20,2 18,9 54,0 21,6 - - 21,6 31,3
Температура полной чистки, °С - по СО - по СО2 - - - -
Термостабильность, °С -

Перед эксплуатацией катализатор восстанавливают, оксид никеля при всем этом перебегает в железный никель. В процессе изготовления катализатора на стадии прокаливания может быть образование никельалюминиевой шпинели. Шпинель так же Очистка газа методом каталитического гидрирования оксидов углерода. восстанавливается, но существенно медлительнее и при более высочайшей температуре (450°С заместо 300-320°С). Невосстановленная шпинель не активна, и потому ее присутствие в катализаторе не нужно.

Восстановление катализатора протекает по последующим реакциям:

;

.

Катализаторы характеризуются последующими качествами:

- активность – величина, характеризуемая большой скоростью и температурой, при которой обеспечивается требуемое остаточное содержание оксидов углеродов в газе Очистка газа методом каталитического гидрирования оксидов углерода.;

- термостойкость – наибольшая температура, недолговременный нагрев до которой не приводит к понижению активности;

- стабильность – величина, характеризуемая приемущественно устойчивостью катализатора к воздействию обскурантистской среды.

Принципная технологическая схема стадии каталитического гидрирования представлена на рисунке 3.

Рис. 3. Принципная технологическая схема стадии каталитического гидрирования: 1, 2 – подогреватели; 3 – влагоотделитель; 4 – воздушный холодильник; 5, 6 – холодильники; 7 – метанатор.

Газ после абсорбционной чистки Очистка газа методом каталитического гидрирования оксидов углерода. от диоксида углерода проходит через сепаратор, в каком от него отделяются капли впитывающего компонента, потом подогревается в 2-ух поочередно расположенных теплообменниках и направляется в метанатор. Чистку производят при 350-380°С, большой скорости 4000-5000 ч-1 и давлении до 3 МПа. Линейная скорость газа в аппарате составляет 0,3-0,4 м/с. Для обогрева газа Очистка газа методом каталитического гидрирования оксидов углерода. до температуры реакции употребляют разные теплоносители (зависимо от энерготехнологической схемы всего агрегата синтеза аммиака). Тепло очищенного газа употребляют для обогрева газа либо воды.

Очищенная азотоводородная смесь из метанатора с температурой 380°С проходит межтрубное место подогревателя питательной воды, где охлаждается до 130°С, и межтрубное место подогревателя глубокообессоленной воды, где охлаждается до 60-90°С Очистка газа методом каталитического гидрирования оксидов углерода.. Окончательное остывание и конденсация водяных паров, образовавшихся в итоге реакции метанирования, происходит в аппарате воздушного остывания. После отделения конденсата во влагоотделителе азотоводородная смесь направляется на вход первой ступени компрессора.

На рисунке 4 представлена принципная технологическая схема обогрева газа перед метанированием при использовании катализатора, работающего при 200-250°С.

Рис. 4. Схема обогрева Очистка газа методом каталитического гидрирования оксидов углерода. газа перед метанированием в случае внедрения катализатора, работающего при 200-250°С: 1 – метанатор; 2, 3 – теплообменники.

В индустрии для проведения процесса метанирования употребляют аксиальные, полочные, шахтные либо круговые аппараты. Конструкции аппаратов (полочный, шахтный, круговой) имеют похожее строение с конверторами СО.

Пример метанатора, в каком катализатор загружают в один слой на специально вмонтированную решетку, представлен Очистка газа методом каталитического гидрирования оксидов углерода. на рисунке 5.

Рис. 5. Метанатор: 1 – корпус; 2 – катализатор; 3 – опорная решетка.

Задание на самостоятельное исследование: стадия сжатия азото-водородной консистенции перед синтезом аммиака. Аппаратурное оформление данной стадии.


ocenka-vozmozhnosti-vosstanovleniya-utrati-platezhesposobnosti.html
ocenka-za-kazhdij-pravilno-nazvannij-cvet-nachislyaetsya-1-ball-iii-zadanie-zauchivanie-chetverostishij.html
ocenka-zadanij-igrovoj-programmi.html