Параметры первой ступени конверсии природного газа.

Окислителем служит только водяной пар. Для обеспечения эндотермических реакций теплом через стенки труб в межтрубном пространстве печи сжигается большое количество природного газа с образованием огромных потоков дымовых газов. Степень конверсии углеводородов на 1 ступени составляет около 70%, что соответствует снижению концентрации метана в газе с 94 до 9%. Температура парогазовой смеси на входе в трубу 520⁰С, на выходе 800-830⁰С. Температура продуктов сгорания в зоне горелок составляет 1700 – 1800 ⁰С. Температура дымовых газов 950-1050 ⁰С. Температура конвертированного газа на выходе из печи 850 °С. Давление процесса 3,3МПа.

Оборудование конверсии природного газа 1 ступени. Многорядная трубчатая печь.

Печь первичного риформинга типа ППР-1360 состоит из двух зон: радиантной и конвекционной. Преимущества печи: компактность, небольшие тепловые потери. Недостатки: невозможность отключения одной или нескольких труб при их аварийном состоянии без остановки всего агрегата, значительное сопротивление катализатора. В радиантной зоне 504 трубы с катализатором типа ГИАП-16 (NiO-24-26, Al₂O₃-65,CaO-8%мас). Диаметр каждой трубы 114×21мм, высота 11м, сталь ОХ20Н25С2, трубы подвешены к балкам на пружинах. Температура парогазовой смеси на входе в трубу 520⁰С, на выходе 800-830⁰С.

Нагрев основного потока газа осуществляется за счёт горения топливного природного газа. Температура продуктов сгорания в зоне горелок составляет 1700 – 1800 ⁰С. Для проведения процесса до конца в трубчатой печи т.е. до остаточного содержания метана 0,4 – 0,5% потребовалось бы резкое увеличение размеров печи, поэтому остальной метан оставляют для превращения на второй ступени конверсии. Для этого конвертированный газ поднимается по 12 подъёмным трубам. При этом он подогревается до 850 ˚С и направляется на вторую ступень в шахтный реактор.

Горячие дымовые газы после отдачи части тепла катализаторным трубам переходят из радиантной в конвекционную зону с температурой 950 – 1050 ˚С и в конвекционной зоне последовательно передают тепло потокам в шести нагревателях, охлаждаясь при этом до 200 ˚С. Затем дымовые газы выбрасываются в атмосферу.

Характеристика трубчатой печи, как реактора паровой конверсии природного газа:

1. по характеру процесса: в трубчатой печи степень конверсии метана составляет около 70%, что соответствует снижению концентрации метана с 94 до 9% на выходе. При расчетах принимают, что состав газа определяется константой равновесия при заданной температуре.

2. по фазовому состоянию: гетерогенный катализ

3. по тепловому эффекту: в трубном пространстве эндотермические реакции, в межтрубном – экзотермические реакции

4. по температуре: высокотемпературный реактор

5. по давлению: 3,3МПа – высокое

6. по гидродинамической структуре потока – реактор идеального вытеснения

7. по температурному режиму: политермический режим (теплообмен с внешней средой и подвод тепла)

8. по времени – непрерывного действия