3.0 Функциональные схемы химических производств.

12

Рис.3.1 Функциональная и химическая схемы получения водородсодержащих газов

(В данном случае азотоводородной смеси для синтеза аммиака)

Из химической схемы вытекает:

1. Конверсию природного газа необходимо вести в две ступени:

   1. конверсия метана;

   2. конверсия СО.

2. Конверсию метана осуществляют, в свою очередь, в две ступени, вводя на второй ступени азот с воздухом.

3. Конверсию СО осуществляют в две ступени, в зависимости от условий используемого катализатора.

4. В связи с высокими температурами процесса, необходимо утилизировать тепло для производства пара и использовать подогрев входящих потоков отходящими.

13

Рис.3.2 Функциональная и химическая схемы синтеза аммиака

Из химической схемы вытекает:

1. Очистка от CO и CO₂ азотоводородной смеси (АВС), т.к. они являются ядом для железного катализатора и обратимо отравляют его.

2. Сжатие до 30 МПа как до оптимального давления (из экономических соображений).

3. Синтез аммиака на железном катализаторе при t ≈ 450-500 °C и P = 30 МПа.

4. Разделение аммиака и непрореагировавшей АВС.

5. Возврат непрореагировавшей АВС на синтез.

6. Вывод части реакционной смеси из системы с целью предотвращения накопления инертных примесей.

7. Необходимо организовать использование тепла экзотермической реакции синтеза аммиака и утилизацию тепла.

14

Рис.3.3 Функциональная и химическая схемы производства

Азотной кислоты

Из химической схемы вытекает:

1. Получение аммиачно-воздушной смеси, очищенной от примесей, сжатой и нагретой.

2. Окисление аммиака на платиновом катализаторе при 900 °С.

3. Утилизация тепла и охлаждение.

4. Окисление NO в NO₂.

5. Абсорбция водой нитрозных газов с получением 58%-й азотной кислоты.

6. Очистка газов после абсорбции от оксидов азота на Al-Pd катализаторе при 700 °С.

7. Утилизация энергии отходящих газов для привода турбины компрессора.

15

Рис.3.4 Функциональная и химическая схемы синтеза метанола

Из химической схемы вытекает:

1. Получение синтез-газа пароуглекислой конверсией метана с целью получения определенного соотношения Н₂:СО.

2. Возврат (рецикл) непрореагировавшего синтез-газа.

3. Смешение, нагрев и сжатие до соответствующих параметров в зависимости от используемого катализатора.

4. Охлаждение газа после синтеза с целью выделения метанола и при этом нагрев входящих в реактор потоков.

5. Разделение непрореагировавших газов и жидкой фазы.

6. Отделение метанола от побочных продуктов.

16

Рис.3.5 Функциональная и химическая схемы синтеза этанола

Из химической схемы вытекает:

1. Рецикл по этилену и воде из-за низких степеней превращения.

2. Сжатие и подогрев сырья до условий синтеза.

3. Отвод из системы инертных примесей, которые могут накапливаться при рециркуляции («продувка»).

4. Подпитка катализатора фосфорной кислотой и нейтрализация уносимой с потоком продуктов фосфорной кислоты.

17

Рис.3.6 Функциональная и химическая схемы производства