Паровоздушная каталитическая конверсия метана в шахтном конверторе

КГ после трубчатой печи поз.107 по передаточному коллектору поступает в кольцевое пространство смесителя конвертора метана поз.110 (шахтный конвертор).

Соотношение (пар : газовая смесь) (0,715 : 1) согласно материального баланса. Температура не более 860°С по Т3.

Воздух, необходимый для процесса, забирается из атмосферы за территорией предприятия, проходит систему очистку от механических примесей, сжимается центробежным компрессором поз.402 до давления не более 3,5 МПа (35 кгс/см2) по Р11 и с температурой не более 260°С по Т402.20. Объемным расходом не более 55 000 м3/ч по Q3.1, Q3.2 (коррекция расхода по Р11 и Т402.20) через регулирующий отсечной клапан QCV3, задвижку с электроприводом HCV8 поступает в змеевиковый подогреватель БТА. Для защиты от перегрева трубопроводов воздуха в зоне БТА при пусках и остановках агрегата перед входом его в БТА в трубопровод воздуха подается пар избыточным давлением 4,05 МПа (40,5 кгс/см2) клапаном HCV1 массовым расходом (4¸10) т/ч по Q6.

После подогрева в змеевиках БТА ПВС с температурой не более 500°С по Т20 поступает в центральную трубу смесителя шахтного конвертора поз.110. При смешении часть КГ сгорает в свободном пространстве шахтного конвертора поз.110 по реакциям:

СН4 + 0,5О2 ® СО + 2Н2 + 35,6 кДж (8,5 ккал)

СН4 + 2О2 ® СО2 + 2Н2 + 883,3 кДж (212 ккал)

2 + О2 ®2О + 481,8 кДж (115 ккал)

2СО + О2 ® 2СО2 + 556,8 кДж (135,27 ккал)

При сгорании части КГ температура в зоне горения повышается до не более 1245°С по Т4.5.

Затем КГ проходит сверху вниз слой шестигранных огнеупорных плиток с отверстиями (19 плиток по центру без отверстий) и слой никелевого катализатора. Слой шестигранных плиток исполняет роль газораспределителя и защищает верхний слой катализатора от повышенных температур и образования воронки.

Процесс конверсии остаточного метана в шахтном конверторе поз.110 осуществляется на никелевом катализаторе по реакциям:

СН4 + Н2О ® СО + 3Н2 – 206,6 кДж (49,3 ккал)

СН4 + СО2 ® 2СО + 2Н2 – 247,6 кДж (59,1 ккал)

По мере прохождения КГ по слою катализатора его температура понижается за счет эндотермических реакций конверсии метана с 1245°С по Т4.5 до температуры не более 1010°С на выходе из конвертора по Т6.1, Т6.2.

Температура по слою катализатора контролируется по приборам Т4.4; Т4.3; Т4.2; Т4.1 расположенным сверху вниз.

Внутренняя поверхность шахтного конвертора поз.110 футерована огнеупорным бетоном.

Снаружи корпус конвертора защищен от перегрева водяной рубашкой.

Температура верхней крышки конвертора контролируется по приборам Т5.5¸5.8 и должна быть не более 200°С.

Температура стенок корпуса конвертора контролируется по приборам Т5.1¸5.4 и должна быть не более 100°С.

Объемный расход воздуха для процесса регулируется с помощью клапана QCV3 и обеспечивает перед отделением синтеза соотношение (Н2 : N2) = (3 : 1).

Тонкое регулирование соотношения (Н2 : N2) производится сбросом части воздуха между клапаном QCV3 и задвижкой с электроприводом HCV8 в атмосферу через клапан QCV4. Контроль объемного расхода, сбрасываемого воздуха в атмосферу, осуществляется по прибору Q4 и должен быть не более 3000 м3/ч.

Изменение объемного расхода воздуха на 500 м3/ч соответствует изменению соотношения (Н2 : N2) перед стадией синтеза на 0,03.

При уменьшении объемного расхода воздуха по Q3.1, Q3.2 до 35000 м3/ч и снижении температуры в шахтном конверторе поз.110 по Т4.5 до 1000°С срабатывают блокировки группы «В», что приводит к автоматическому закрытию клапана QCV3, задвижки с электроприводом HCV8 и полному открытию клапана HCV1. Срабатывание блокировок групп «А» и «АА» также приводит к закрытию клапана QCV3, задвижки HCV8 и к полному открытию клапана HCV1.

Сопротивление шахтного конвертора контролируется по dPI-1011 (разница показаний между приборами P10.1 и P11.1) и должно быть не более 0,18 МПа (1,8 кгс/см2).

Конвертированная ПГС после конвертора метана поз.110 поступает в межтрубное пространство котлов-утилизаторов 1-ой ступени поз.111А,Б. За счет утилизации тепла температура КГ понижается и на выходе из котлов-утилизаторов составляет (380¸480)°С по Т7.1 и Т7.2. Затем КГ поступает в трубное пространство котла-утилизатора 2-ой ступени поз.112, где его температура понижается до (330¸380)°С по Т112 и направляется на стадию конверсии монооксида углерода. Температура газа после котла-утилизатора 2-ой ступени поз.112 поддерживается перепуском части газа по байпасной линии заслонкой TCV112.

В котлах-утилизаторах поз.111А,Б, поз.112 за счет тепла конвертированной ПГС вырабатывается насыщенный пар с избыточным давлением 10,55 МПа (105,5 кгс/см2).

Для защиты металла от высоких температур выходной коллектор трубчатой печи (передаточный коллектор), конвертор метана 2-ой ступени (шахтный конвертор) и котлы-утилизаторы 1-ой ступени футерованы огнеупорным бетоном и снабжены водяными рубашками.

Подпитка водяных рубашек производится из коллектора ТК, а при его отсутствии ПВ, поступающей из УППВ.

Давление в коллекторе ТК поддерживается (0,15÷0,3) МПа ((1,5¸3) кгс/см2) выдачей его на УППВ клапаном PCV180.

Регулирование уровней в водяных рубашках конвертора метана поз.110 и котлов-утилизаторов поз.111А и 111Б осуществляется клапанами LCV110, LCV111А, LCV111Б.

Контроль уровней в рубашках этих аппаратов производится по приборам L110, L111А, L111Б. Уровень в рубашках должен быть не менее 80 %.

Расход ТК в рубашки этих аппаратов должен обеспечивать постоянный перелив, контролируемый визуально по стеклам установленным на переливных трубопроводах. Конденсат из переливов направляется на УППВ.

Расход конденсата на рубашку конвертора метана должен быть не менее 10 м3/ч по прибору Q110, а на рубашки котлов-утилизаторов поз.111А,Б не менее 3 м3/ч по приборам Q111А, Q111Б.

Из коллектора КГ после котла-утилизатора поз.112 предусмотрен сброс газа на факельную установку через задвижку с электроприводом HCV12.

Сброс газа на факельную установку производится при пусковых операциях и аварийных ситуациях.

Для защиты аппаратов и трубопроводов отделения конверсии метана от недопустимого повышения избыточного давления на котле-утилизаторе поз.112 установлено шесть предохранительных клапанов.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector