Аннотация 2
Введение 4
1. Литературный обзор 6
1.1 Характеристика способов получения синтез-газа 6
1.2 Теоретические основы паровой конверсии метана 7
1.3 Способы и катализаторы паровой конверсии метана 11
1.4 Оборудование для проведения процесса паровой конверсии метана 13
1.5 Патентный поиск 25
2. Технологическая часть 27
2.1 Описание действующей технологии парового риформинга природного газа ПАО «ТольяттиАзот» 27
2.2 Выбор и описание способа модернизации 29
2.3 Характеристика сырья и катализаторов 30
2.4 Основные технологические параметры процесса 32
3. Расчетная часть 35
3.1 Материальный баланс модернизированной установки 35
3.2 Энергетический баланс 42
3.3 Прочностной расчет реакционных труб 46
Заключение 48
Список использованной литературы 49
Получаемый в промышленности синтез-газ представляет собой смесь водорода, окиси углерода и диоксида углерода. Он может также содержать азот в том виде, в каком он применяется для производства аммиака. Синтез- газ является ключевым промежуточным продуктом в химической промышленности. Он может быть использован в ряде высокоселективных синтезов различных химических веществ и топлива, а также в качестве источника чистого водорода и углерода монооксида. Синтез-газ играет все более важную роль в преобразовании энергии.
Синтез-газ может быть получен практически из любого источника углерода, начиная от природного газа и нефтепродуктов и заканчивая углем и биомассой, путем окисления паром и кислородом.
Природный газ
Нафта О2, H2O
Уголь -----► Синтез-газ -----► Продукт + тепло
Биомасса
В настоящее время синтез-газ используется в основном для производства аммиака (мировое производство около 140 млн. тонн в год) и метанола (80 млн. тонн в год), за которыми следует использование чистого водорода для гидроочистки на нефтеперерабатывающих заводах.
Каталитический паровой риформинг углеводородов осуществляется в реакционных трубах, загруженных никелевым катализатором.
Вопрос о возможности повышения рабочих параметров процесса высокотемпературной конверсии природного газа на агрегатах аммиака и метанола является весьма важным, поскольку увеличение температуры и давления не только повышает производительность установок, но и снижает себестоимость продукта, позволяет получить водород более высокой степени чистоты.
Основной проблемой повышения технологических параметров установок парового риформинга являются материалы, используемые при проектировании реакционного оборудования, в частности, реакционных труб.
Целью бакалаврской работы является модернизация стадии паровой каталитической конверсии природного газа на установке синтеза аммиака ПАО «ТольяттиАзот».
Задачами представленной работы являются:
• Изучение существующих промышленных способов получения водорода, в т.ч. процесса парового риформинга природного газа. Рассмотрение основных параметров процесса и применяемого технологического оборудования.
• Описание технологической схемы каталитического парового риформинга природного газа установки синтеза аммиака ПАО «ТольяттиАзот». Рассмотрение характеристик сырья и продуктов процесса, а также используемых катализаторов.
• На основании патентного поиска выбор способа модернизации существующей технологической схемы процесса.
• Проведение технологических расчетов.
Изучены физико-химические закономерности процесса паровой конверсии метана и применяемое технологическое оборудование.
Представлено описание технологической схемы каталитического парового риформинга природного газа установки синтеза аммиака ПАО «ТольяттиАзот». Рассмотрены характеристики сырья и продуктов процесса, а также используемого катализатора.
Целью представленной работы была модернизация узла парового риформинга природного газа в схеме получения аммиака ПАО «ТольяттиАзот». Поставленная цель может быть достигнута путем замены действующих реакционных труб печи паровой конверсии метана на новые, выполненные из жаропрочного сплава с тем же внутренним диаметром за счет уменьшения толщины внутренней стенки реакционной трубы.
На основании патентного поиска в качестве материала для изготовления реакционных треб предложен аустенитный хромникелевый сплав, представляющий собой сталь ХН33БС, легированную микродобавками.
Замена действующих реакционные труб на трубы, выполненные из жаропрочного сплава позволит увеличить равномерную теплоемкость трубчатой печи и как следствие приведет к увеличению производительности установки паровой конверсии метана на 4% (по природному газу).
В работе произведены технологические расчеты (материальный и энергетический баланс, прочностной расчет реакционных труб) работы установки с повышенной производительностью печи по природному газу.
Реакционные трубы из жаропрочного сплава имеют более длительный срок службы, что, в свою очередь, приведет к уменьшению времени простоев на ремонт и замену труб и скажется на увеличение производительности установки и снижении себестоимости продукции.
