Выводы и предложения. В процессе выполнения данного курсового проекта были рассмотрены теоретические основы процесса конверсии природного газа 1 ступени в производстве аммиака

В процессе выполнения данного курсового проекта были рассмотрены теоретические основы процесса конверсии природного газа 1 ступени в производстве аммиака.

Современное производство синтетического аммиака состоит из ряда последовательных технологических стадий, сосредоточенных в отдельных блоках: сероочистки природного газа (в дальнейшем ПГ), конверсии метана, конверсии оксида углерода (II), очистки синтез-газа от оксида углерода (IV), метанирования, компрессии, синтеза аммиака, объединенных по технологическому принципу и, кроме того, по энергетическому – единой системой парового цикла, что обеспечивает энергетическую автономию агрегата синтеза.

Важнейшей стадией процесса является двухступенчатая паровоздушная конверсия метана в трубчатых реакторах.

Каталитическая конверсия углеводородов водяным паром является гетерогенным процессом, протекающим на границе раздела твердой (катализатор) и газообразной (смесь углеводородов, водяного пара, водорода и оксидов углерода) фаз. Процесс паровоздушной конверсии углеводородов осуществляется в трубчатой печи, состоящей из радиационной и конвективной камер.

Конструктивной особенностью трубчатых печей является большое число (от нескольких десятков до нескольких сотен) одинаковых трубчатых реакторов — реакционных труб, образующих трубные экраны. Трубы заполнены катализатором и объединены коллектором парогазовой смеси на входе и конвер­тированного газа на выходе.

Теплообмен в трубчатых реакторах включает три стадии: подвод тепла к наружной по­верхности труб, передачу тепла через стенку труб и отвод его от внутренней поверхности труб к потоку реагентов и продук­тов реакции.

За радиационной топочной камерой размещают конвективную камеру, в которой располагают теплоиспользующую аппаратуру. Конвективная камера футерова­на огнеупорными и теплоизоля­ционными материалами.

В курсовом проекте также дана характеристика сырья и готовой продукции, рассчитан материальный и тепловой баланс процесса конверсии природного газа в трубчатой печи.

В ходе технологического расчета были получены следующие значения:

объем влажного газа на выходе из трубчатой печи, м³ 470,72

объемная скорость газовой смеси, с^-1 1,116

остаточное содержание метана

в сухом конвертированном газе, % об. 9

объем топливного природного газа, м³ 42,8

объем катализатора, м³ 19,91

внутренний диаметр реакционных трубок, м 0,069

число реакционных трубок 446.

Уменьшение внутреннего диаметра и увеличение числа реакционных трубок интенсифицируют теплообмен в трубчатой печи, который является лимитирующей стадией конверсии. Однако при этом возрастают затраты металла и удорожается установка.

При уменьшении общего давления в системе увеличивается степень конверсии метана и уменьшается остаточное содержание метана в сухом конвертированном газе, но это приводит в целом к уменьшению производительности печи по природному газу.

При увеличении высоты реакционных труб возрастает среднеинтегральная температура в слое катализатора. При этом увеличивается константа равновесия реакции (1) и, следовательно, уменьшается остаточное содержание метана. Но при этом резко возрастают затраты металла на установку.

Необходимо учитывать влияние величины остаточного содержания метана на дальнейший технологический процесс.

Оптимальное сочетание перечисленных факторов может быть определено только на основании технико-экономического расчета.

Данный курсовой проект имеет важное практическое значение, а результаты расчетов могут быть в дальнейшем использованы для оптимизации технологического процесса конверсии природного газа

Литература

1. Методы расчета по технологии связанного азота. – Киев: Вища школа, 1978. – 312 с.

2. Справочник азотчика. Т.1. – М.: Химия, 1986. – 512 с.

3. Химическая промышленность, 1970, N⁰ 1, с. 36 – 38.

4. Производство аммиака. Под ред. В.П. Семенова. – М.: Химия, 1985. – 368 с.

5. Краткий справочник физико-химических величин. Под ред. А.А. Равделя и А.М. Пономаревой. – Л. Химия,1983. – 232 с.

6. Романков П.Г., Носков А.А. Сборник расчетных диаграмм по курсу процессов и аппаратов химической технологии.– Л.: Химия, 1977. – 24 с.

7. Краткий справочник физико-химических величин. - 7-е изд. / Под ред. К.П. Мищенко и А.А. Равделя. - Л.: Химия, 1974. - 200 с.

8. Технологический регламент производства аммиака по способу фирмы TEC. – 1984.

9. ГОСТ 6221 – 90. Аммиак жидкий технический. Технические требования.

10. Синтез аммиака. Под ред. Л.Д. Кузнецова. – М.: Химия, 1982. – 296 с.

11. ГОСТ 6221 – 90. Аммиак жидкий технический. Технические требования.