Технологiя зв'язаного азоту
Информация - Химия
Другие материалы по предмету Химия
? проводити процес конверсii автотермiчно, тобто без пiдведення тепла ззовнi.
3.Технологiчна схема двоступiнчастого методу конверсii природного газу
Схема процесу представлена на рис. 1. Природний газ, що надходить з магiстрального газопроводу пiд тиском 9,80665 *105 Па, стискуСФться до 41,188-105 Па i нагрiваСФться до 380-400С в теплообмiннику 6 за допомогою димових газiв, що вiдходять iз трубчастоi печi 2. Далi газ направляСФться в реактор сiркоочистки , заповнений поглиначем на основi ZnО, для очищення вiд органiчних i неорганiчних сполук сiрки.
Якщо в природному газi поряд з меркаптанами СФ дисульфiди й iншi стiйкi сполуки сiрки, то iх необхiдно попередньо гiдрувати. Для цього до природного газу додають азотоводневу сумiш у такiй кiлькостi, щоб у сумiшi утримувалося 5-10% Н2. Цю сумiш при температурi 380-400С пропускають спочатку через поглинач на основi ZnО, потiм через кобальтомолибденовый каталiзатор для гiдрування стiйких органiчних сполук сiрки в Н2S, що далi адсорбуСФтся поглиначем на основi ZnО.
4.Високотемпературна некаталiтична конверсiя метану
Природний газ пiдiгрiвають до температури 450?С за рахунок спалювання частини газу. Нагрiтий газ направляють в пальник конвертору, куди подаСФться також кисень. На виходi з пальнику газо-киснева сумiш спалюСФться - при температурi 1400-1450?С вiдбуваСФться часткове окислення метану. Конвертований газ з вмiстом метану 0,3-0,5% та сажi 20 мг/м3. з зони реакцii поступаСФ в казан-утилiзувач. За рахунок охолодження конвертованого газу до t=250?C в казанi-утiлiзувачi утворюСФться пара з тиском 35ат. Потiм газ охолоджуСФться до температури 170?С в теплообмiннику нагрiваючи хiмiчноочищену воду.
Очистка газу вiд сажi проводиться зрошенням водою - водночас вiн насичуСФться водяною парою i охолоджуСФться до температури 125?С. Далi газ пiддаСФться конверсii оксиду вуглецю.
Процес високотемпературноi некаталiтичноi конверсii метану застосовують у виробництвi ацетiлену та захисних атмосфер для металургiйноi промисловостi та виробництва листового скла.
.Одержання водню та азотоводневоi сумiшi газiфiкацiСФю твердих палив
Газифiкацiя - високотемпературний процес взаСФмодii вуглецю палива з окислювачами, що проводиться з метою отримання сумiшi горючих газiв (H2, CO, CH4). Як окиснювачi або газифiкуючi агенти застосовують кисень, водяну пару, двоокис вуглецю або сумiш цих речовин. У залежностi вiд складу, спiввiдношення початкових речовин, температури, тривалостi взаСФмодii можна отримати газовi сумiшi рiзного складу. Процес газифiкацii в промислових умовах проводять в спецiальних апаратах, що називають газогенераторами, а газову сумiш, яку одержують в результатi процесу - генераторним газом.
Таблиця 1. Середнiй склад генераторного газу
Вид дуттяСклад, % об'СФмнiСОН2СО2СН4N2Пароповiтряний27,812,43,60,256,0Парокисневий40,041,016,50,91,6Повiтря22,88,05,1-64,1
Загальнi принципи роботи газогенераторiв можна розглянути на прикладi найпростiшого шарового газогенератора, який являСФ собою вертикальну шахту, у верхнiй частинi якоi СФ завантажувальний люк iз затвором. У нижнiй частинi газогенератора встановлено колосниковi грати, через якi в шахту подають газифiкуючий агент. Зверху поступаСФ тверде паливо.
При подачi в газогенератор кисню в зонi, розташованiй безпосередньо бiля колосникових грат (зона горiння або окиснювальна зона) вiдбуваСФться горiння твердого палива:
С + О2 = 2СО + 218,8, МДж/кмоль
С + О2 = СО2 + 394,4, МДж/кмоль .
Дiокис вуглецю, що утворюСФться, вiдновлюСФться у вiдновнiй зонi новими порцiями вуглецю:
СО2 + С = 2СО - 175,6, МДж/кмоль
Якщо разом з киснем в генератор подають водяну пару, то у вiдновнiй зонi протiкають реакцii:
С + Н2О = СО + Н2 - 132,6, МДж/кмоль
С + 2Н2О = СО2 + 2Н2 - 89,5, МДж/кмоль
У цьому випадку газ, що утворюСФться мiстить два горючих компоненти: оксид вуглецю i водень, якi утворилися за рахунок гетерогенних реакцiй. Крiм того, в газовiй фазi можуть протiкати гомогеннi реакцii мiж газоподiбними продуктами:
СО + Н2О = СО2 + Н2 + 43,1, МДж/кмоль,
СО + 3Н2 = СН4 + Н2О + 203,7, МДж/кмоль.
Метан в умовах процесу схильний до термiчного розпаду:
СН4 = С + 2Н2 - 71,1, МДж/кмоль.
ПоСФднання цих i деяких iнших реакцiй визначаСФ склад газiв, що утворюються по висотi газогенератора. З вiдновноi зони гази виходять з температурою 800-9000С. Проходячи через вугiлля, що росташоване вище, вони нагрiвають його, внаслiдок чого протiкаСФ процес пiролiзу. Ця зона називаСФться зоною пiролiзу або зоною напiвкоксування. Гази, що виходять з неi, пiдiгрiвають i сушать вугiлля у верхнiй зонi - зонi сушки. Двi нижнi зони (окиснювальна i вiдновна) складають зону газифiкацii, а двi верхнi - зону пiдготовки палива.
У цьому процесi змiнюСФться i склад твердоi фази, оскiльки в зону газифiкацii поступаСФ кокс або напiвкокс, а з неi виводиться зола.
Процес газифiкацii iнтенсифiкують шляхом пiдвищення температури, збiльшення тиску газифiкацii, що дозволяСФ значно збiльшити парцiальнi тиску реагуючих речовин, а також досягти збiльшення швидкостi дуття, концентрацii кисню в дуття i збiльшення реакцiйноi поверхнi.
На перших промислових установках як сировину використовували кам'яновугiльний кокс, а згодом замiсть коксу газiфкацii стали пiддавати антрацит, кам'яне i буре вугiлля, торф та iншi види твердого палива.
6.Електрохiмiчнi методи одержання водню
Еле