1.2.Технологічна схема процесу конверсії оксиду вуглецю.
Процес конверсії оксиду вуглецю описується наступним рівнянням реакції:
CO + H2O ↔ C02 + H2 + Q
Поступаючий на конверсію газ містить 12-13% СО, а співвідношення
пар: газ становить (0,57 ÷ 0,66): 1. Невелике донасичення газу паром здійснюється в зволожувачі 1 (рис. 9.2) за рахунок упорскування в газ конденсату. У конверторі 2 першого ступеня, завантаженому средньотемпературним каталізатором, процес проводять при температурі на вході 320 -380 '° С. У міру проходження через каталізатор температура парогазової суміші підвищується де 400-450 ° С, а вміст оксиду вуглецю знижується до 2,5-4%, з конвектора 2 газ поступає в котел-утилізатор 3 (де його тепло використовують для отримання пари), а потім в газовий теплообмінник 4, де здійснюється нагрів газу, що надходить на метанування. При цьому парогазова суміш охолоджується до 210-220 ° С, і прямує в конвертор 5 другого ступеня, який завантажений низькотемпературним каталізатором, де відбувається конверсія оксиду вуглецю до залишкового вмісту 0,2-0,5%, а температура на виході підвищується до 240-270 ° С.
Рис.2.Технологічна і схема автоматизації процеса конверсії оксиду вуглецю:
1 – зволожувач; 2 – конвектор першої ступені; 3 – котел утилізатор;
4 – теплообмінник; 5 – конвектор другої ступені; 6 – регулятор витрати;
7,8-регулятори температури; 9-11 – датчики тиску; 12-15 – датчики температури; 16, 17 – датчики складу; 18,19 – регулюючі клапани
1.3.Технологічна схема процесу синтезу аміаку.
Азотоводневу суміш (АВС), що містить також 0,3% Аг і до 1% СН4, стискають в чотириступінчастому відцентровому компресорі до тиску 31,5 МПа і після охолодження в повітряному холодильнику до 40 ° С направляють в конденсаційну колону 1 (рис. 9.3) агрегату синтезу аміаку. Барботируючи через шар рідкого аміаку, вона промивається від слідів вологи і діоксиду вуглецю і змішується з циркуляційним газом в сепараторній частині колони. Суміш газів, охолоджуючи циркуляційний газ в між трубному просторі, нагрівається до 35- 45 ° С і виходить з конденсаційної колони у виносний теплообмінник 2. В міжтрубному просторі теплообмінника газ нагрівається до 140-190 ° С (зустрічним газом, що йде по трубках) і направляється в колону 3 синтезу.
Перед колоною синтезу газова суміш, що містить 3,3% NН3, розділяється на декілька потоків. Основний потік йде в нижню частину колони синтезу, піднімається по кільцевому зазору між корпусом колони і каталізаторною коробкою і надходить у теплообмінник, розміщений над нею. В міжтрубному просторі теплообмінника газ нагрівається до 400-440 °С за рахунок теплообміну з газом, який виходять із каталізаторної коробки, і надходить в каталізаторну зону, де відбувається утворення аміаку із азотоводневої суміші. Пройшовши послідовно чотири шари каталізатора, газова суміш, що містить 14-16% аміаку, при температурі 480-530 °С піднімається по центральній трубі вгору, проходить по трубках підігрівача теплообмінника, де охолоджується до 335 °С і виходить з колони синтезу. Далі газова суміш проходить по трубках підігрівача води 4, охолоджуючись там до 215 °С, а потім - по трубках виносного теплообмінника 2, охолоджуючись до 60-75 °С, і надходить в апарати повітряного охолодження 5. Синтез амміаку з азоту і водню описується зворотною екзотермічної реакцією
N2 + 3H2 = 2NH3 + Q
Реакція протікає із зменшенням обсягу і виділенні тепла, тому вихід аміаку збільшується при підвищенні тиску і зниження температури.
Аміак, який сконденсувався при охолодженні газової суміші до 30- 40 °С відділяється в сепараторі 6 і збирається в збірнику аміаку. Газову суміш, яка містить 10-12% аміаку, направляють з сепаратора в циркуляційний компресор 7, де дожимають до 31,5 МПа і подають в другу конденсаційну систему, що складається з конденсаційної колони і випарника рідкого аміаку 8. Газ вводять зверху в міжтрубний простір конденсаційної колони; тут він охолоджується газом, що йде по трубках, до 20- 25 ° С і надходить у випарник, де охолоджується до -5 -0 ° С аміаком, киплячим у міжтрубному просторі при температурі - 12 ° С. Суміш охолодженого циркуляційного газу і сконденсованого аміаку подають у сепараціонну частину конденсаційної колони 1, де рідкий аміак відділяється від газу. Циркуляційний газ змішують з азотоводородной сумішшю, і цикл повторюється. Рідкий аміак з конденсаційної колони 1 при температурі мінус 5 - мінус 2 ° С дроселюється до 2 МПа і відводиться у збірник аміаку.
Метан н аргон (інертні гази), що містяться у вихідній газовій суміші, накопичуються в циклі синтезу. Для підтримки на певному рівні концентрації інертних газів частина циркуляційного газу постійно виводять з системи продувкою. Продувний газ під тиском 29,5 МПа направляють в конденсаційну колону 9, де він проходить по міжтрубному просторі теплообмінника і надходить у трубки випарника 10, в міжтрубному просторі якого кипить аміак при -34 ° С. Продувний газ, охолоджений до - 28 ° С, повертають в сепараційну частину конденсаційної колони 9 для відділення рідкого аміаку і далі направляють на використання. Вміст аміаку в продувному газі після охолодження знижується до 2%. Рідкий аміак з конденсаційної колони 9 дроселюється до 2 МПа і направляється в збірник аміаку.
Рис.3. Технологічна схема і схема автоматизації процесу синтезу аміаку
1-конденсаційна колона; 2 – теплообмінник ; 3 – колонна синтеза;
4 – підігрівач; 5 – апарати повітряного охолодження; 6 – сепаратор; 7 – циркуляційний компресор; 8 – випарник; 9 – конденсаційна колона;
10 – випарник ; 11 – регулятор тиску; 12-16 – регулятори температури;
17-21 – регулятори рівня; 22-26 – датчики температур; 27-30 – датчики тиску;
31-33 – датчики витрати; 34-36 – датчики складу; 37-47 – регулюючі клапани;