2. Конверсия
Потоки подаются в смеситель шахтного конвертера, где быстро и безопасно смешиваются.
Смесь поступает в слой катализатора (Ni/Al₂O₃).
В верхней части происходит экзотермическое окисление части метана (температура до 1200°C).
В нижней части за счет этого тепла протекает эндотермическая паровая конверсия оставшегося метана (температура падает до 800-900°C).
Реактор имеет водяную рубашку для генерации пара.
3. Утилизация тепла
Горячий синтез-газ последовательно проходит через:
Котел-утилизатор для генерации пара высокого давления.
Теплообменники для подогрева исходных потоков и питательной воды.
4. Очистка синтез-газа
Охлажденный газ поступает в абсорбер, где раствором аминов или карбонатов поглощается CO₂.
Насыщенный раствор регенерируется в десорбере (нагревом и сбросом давления), и CO₂ возвращается на стадию конверсии.
Параметры технологического режима окислительной конверсии метана
1. Температурный режим:
В зоне горения (верхний слой катализатора): 1100-1200 °C
На выходе из реактора: 800-900 °C
2. Давление:
Современные установки: 2.0-3.0 МПа (20-30 атм)
Цель: интенсификация процесса и снижение энергозатрат на последующее сжатие синтез-газа
3. Соотношение реагентов:
CH₄ : O₂ ≈ 1.0 : 0.55 (для обеспечения автотермичности)
H₂O : CH₄ = 1.0-3.0 : 1.0 (в зависимости от давления)
Добавка CO₂ - для корректировки соотношения H₂/CO в конечном газе
4. Катализатор:
Тип: Никелевый на носителе (Al₂O₃)
Чувствительность: Чрезвычайно чувствителен к сере (ПДК < 1 мг S/м³)
5. Выходной состав синтез-газа:
H₂: 40-75% об. CO: 15-45% об. CO₂: 8-15% об. CH₄: ~0.5% об. Соотношение H₂/CO: 1.7-2.3 : 1
6. Удельные расходы на 1 м³ синтез-газа:
Природный газ: 0.35-0.40 м³ Кислород: 0.20 м³ Водяной пар: 0.2-0.8 кг
Ключевые особенности режима:
- Автотермичность процесса достигается точным балансом между экзо- и эндотермическими стадиями
- Работа под давлением позволяет интенсифицировать процесс и снизить капитальные затраты
- Жесткий контроль содержания серы необходим для сохранения активности катализатора
