Аннотация 2
Введение 5
1 Литературный обзор 7
1.1 Способы осуществления процесса риформинга природного газа в синтез-газ 9
1.2 Технология вторичного риформинга природного газа установки «Кемико» ПАО «ТольяттиАзот» 12
1.3 Катализаторы процесса 16
1.4 Механизм и кинетика пароокислительного риформинга метана 18
2 Исследовательская часть 25
2.1 Возможности оптимизации работы конвертора пароокислительной конверсии метана 25
2.2 Выбор способа модернизации стадии вторичного риформинга природного газа 30
3 Расчетная часть 34
3.1 Материальный баланс процесса вторичного риформинга метана 34
3.2 Тепловой баланс процесса вторичного риформинга метана 38
3.3 Расчет размеров реактора 2-ой ступени риформинга метана 42
3.4 Расчет 3-х канального смесителя 44
Заключение 49
Список используемых источников 50
Аммиак - бесцветный газ со специфическим запахом. Представляет собой химическое соединение азота и водорода:
N₂ + 3H₂ <-> 2NH₃ + 91,84 кДж
Основное применение аммиак находит в получении азотных удобрений, взрывчатых веществ, полимеров, азотной кислоты и других продуктов.
Впервые аммиак был получен в 1774 году Дж. Пристли. Затем в 1785 году был установлен точный химический состав К.Бертолле.
К началу 20 века Габер изобрел маленький контактный аппарат для синтеза аммиака на катализаторе из осмия при повышенном давлении. А в 1913 году заработал первый завод в районе Оппау. В Советском союзе впервые в промышленности был получен аммиак в 1928 году на Чернореченском химическом комбинате.
Синтез-газ (смесь Н₂ и CO) является исходным сырьем для производства многих химических и нефтехимических продуктов, в том числе аммиака.
Преобладающим сырьем для производства синтез-газа по-прежнему остаются природный газ и легкие углеводороды (попутный газ или прямогонный бензин).
Основным методом переработки природного газа является паровая конверсия метана (после парциального окисления метана кислородом и автотермического риформинга, который представляет собой комбинацию парциального окисления и паровой конверсии).
В настоящий момент крупнейшим производителем аммиака в России является ПАО «ТольяттиАзот». Завод вблизи города Тольятти в 1979 году начал производить аммиак на агрегате фирмы «Кемико», мощность установки составляет 450 тыс. тонн в год.
Целью бакалаврской работы является модернизация узла вторичного риформинга в производстве аммиака установки «Кемико» ПАО «ТольяттиАзот».
Задачи бакалаврской работы:
• рассмотреть существующие способы получения синтез-газа из природного газа;
• изучить действующую технологию вторичного риформинга природного газа: дать описание технологической схеме вторичного риформинга «Кемико», а также каталитическим системам, используемым в процессе конверсии;
• описать возможные способы модернизации действующей технологии;
• выбрать способ модернизации стадии вторичного риформинга метана;
• выполнить технологические расчеты.
В представленной бакалаврской работе был рассмотрен процесс вторичного риформинга метана производства аммиака установки «Кемико» ПАО «ТольяттиАзот».
В работе рассмотрены физико-химические основы процесса пароокислительного риформинга метана, в том числе механизм и кинетика процесса, а также применяемые катализаторы.
Вторичный риформинг установки «Кемико» конверсия метана проводится в шахтном реакторе в присутствии никелевого катализатора, при температуре около 1000°С и давлении 3,5-4,2 МПа. В качестве катализаторов процесса используются марки KATALCO™ 23-8EQ и 54-8Q.
В качестве способа модернизации существующей технологии предложен подвод в реактор вторичного риформинга поток диоксида углерода со стадии селективной очистки газа. Соотношение метан:диоксид принимается равным 10:1. Такое соотношение позволяет получить синтез газ водород/монооксид равно 1,7:1.
Результатом применения предложенной модернизации станет:
• снижение содержания неконвертированного метана до 0,03 % мас.;
• снижение температуры реакции риформинга до 800 °С за счет совмещения эндо- и экзотермических процессов пароокислительной конверсии с углекислотной;
• снижение выбросов диоксида углерода.
Произведены технологические расчеты.
В работе представлен материальный и тепловой балансы стадии вторичного риформинга метана установки «Кемико» ПАО «ТольяттиАзот». Определены основные размеры реактора, необходимые для проведения модернизированного процесса, которые не превышают размеров действующего реактора.
