4.2.6 Тонкая очистка газа от оксида и диоксида углерода (метанирование)

После абсорбционной очистки от диоксида углерода раствором “Карсол” конвертированный газ имеет следующую объемную долю компонентов (в пересчете на сухой газ):

Н₂ - не менее 74,0 %;

N₂ - не менее 24,0 %;

СН₄ - не более 0,3 %;

СО₂ - не более 0,2 %;

СО - не более 0,6 %.

Дальнейшая очистка газа от кислородосодержащих соединений (оксида и диоксида углерода), являющихся ядами для катализатора синтеза аммиака, производится путем восстановления их до метана водородом на никелевом катализаторе в реакторе метанирования поз. 106-D по реакциям (4.18) и (4.19).

Теоретическое повышение температуры газа за счет теплового эффекта реакций составляет 73 С на мольный процент оксида углерода и 59,4 С на мольный процент диоксида углерода.

При указанной выше объемной доле оксида и диоксида углерода повышение температуры газа за счет реакций метанирования составляет 48 С (с учетом тепловых потерь).

Подогрев газа перед метанированием осуществляется в 2 стадии:

• в теплообменнике поз. 136-С за счет тепла синтез-газа после 1 ступени компрессора поз. 103-J до 70-120 С;

• в теплообменнике поз. 104-С газом перед низкотемпературными конверторами до 270-316 С.

Для регулирования температуры на входе газа в метанатор имеется байпас теплообменника поз. 104-С с клапаном TRC-12.

В метанатор загружен никелевый катализатор марки НКМ-1, ТО-2М, объём которого составляет 37,1 м³. Может быть загружен другой отечественный или импортный катализатор, имеющий аналогичные или лучшие показатели качества. Газ проходит через слой катализатора сверху вниз. Температура газа при этом не должна превышать 375 С. Объемная доля суммы оксида и диоксида углерода в газе после метанатора должна быть не более 0,0015 % (15 ppm).

При повышении объемной доли оксида и диоксида углерода в газе на входе в метанатор возможно резкое увеличение температуры катализатора.

Расчетная температура корпуса метанатора составляет 455 С.

Для предохранения метанатора от перегрева при температуре катализатора 455 С срабатывает одна из блокировок ТА-21-25ЕН. Если при этом хотя бы одна из точек TRA-8-(1-5) достигла значения “Н” происходит отключение метанатора.

При срабатывании блокировки закрываются отсекатели EmV-4 и EmV-8 на входе газа в метанатор, останавливается компрессор поз. 103-J. Сброс газа осуществляется на факел через клапан PIC-5.

После метанатора газ проходит теплообменник поз. 114-С, где охлаждается до температуры не более 167 С, подогревая воду питания котлов. При срабатывании блокировок по температуре метанатора закрывается клапан НС-11 на линии входа воды в 114-С для предохранения трубной решетки теплообменника от деформации из-за резкого охлаждения.

После теплообменника поз. 114-С газ охлаждается до температуры не более 55 С в воздушном холодильнике поз. 115-С (четыре вентилятора). Регулирование температуры осуществляется с помощью жалюзей (прибор TICA-32), а также посредством изменения частоты вращения электродвигателя вентилятора поз. 115-С-12 с помощью прибора TIC-78.

Окончательное охлаждение газа до температуры 35-45 С осуществляется оборотной водой в холодильнике поз. 1115-С.

Для связывания остаточного диоксида углерода в газ перед 115-С производится впрыск жидкого аммиака насосами поз. 117-J/JA

Отделение конденсата от газа происходит в сепараторе поз. 104-F.

Технологический конденсат регулятором уровня LIC-26 из сепаратора поз. 104-F отводится в отпарную колонну. Газ из сепаратора поступает на всас 1 ступени компрессора синтез-газа (поз. 103-J).

Синтез-газ после метанатора должен иметь следующий состав (объемная доля):

Н₂ - не менее 74,0 %;

N₂ - не более 24,6 %;

СН₄ - не более 1,4 %;

СО + СО₂ - не более 0,0015 % (15 ppm).