Конструкція - конвертор - Велика Енциклопедія Нафти та Газа, сторінка 2
Конструкція – конвертор
Спочатку розглянемо питання, які є загальними обох груп: основні чинники, що визначають вибір конструкції конвертора; хладоагенти, які застосовуються для відведення тепла реакції; каталізатори. [16]
Внаслідок того, що конверсія метану йде при високій температурі (до 1100 С) та підвищеному тиску та реакційна суміш вибухонебезпечна, конструкція конверторів повинна бути надійною та забезпечувати їх безпечну експлуатацію. У промисловості застосовують конвертори шахтного та трубчастого типів. [17]
Конвертор оксиду вуглецю I ступеня 17 являє собою вертикальний апарат загальною висотою 32000 мм та внутрішнім діаметром 3800 мм. Конструкція конвертора забезпечує радіальний перебіг газу через шар каталізатора. На відміну від поличкових конструкцій конвертор з радіальним ходом газу має менший гідравлічний опір, меншу масу та габарити. Конструкція апарату передбачає завантаження каталізатора через центральну трубу та нижній люк. [18]
Перший конвертор встановлений відразу після низькотемпературного очищення від СН4 при 89 К, остання ступінь конверсії розміщена на найнижчому температурному рівні, і тепло орто-параконверсії відводиться за рахунок випаровування рідкого водню. Конструкція конверторів може бути двох типів. У конверторах об'ємного типу орто-параконверсія протікає в адіабатних умовах без відведення тепла. Після такого конвертора газ повинен знову спрямовуватись на охолодження в попередній апарат. У конструкції конвертера другого типу каталізатор зазвичай розміщений у трубках, занурених безпосередньо у ванни рідкого азоту або водню. В цьому випадку конверсія протікає в умовах, близьких до ізотермічних. [19]
Недоліком поличного апаратує великий опір потоку газу. Тому конструкцію конвертора вибирають залежно та умовами очищення. Однак, якщо очищення проводиться під тиском, поличний конвертор набуває істотної переваги перед радіальним: витрата каталізатора в ньому набагато менша, а втрата тиску за рахунок опору не має великого значення. [21]
Деякі переваги конвертора: високий ступінь герметизації приводу повороту і опорних пристроїв і централізована система мастила пар, що труться; застосування постійного струму дозволило виключити необхідність встановлення допоміжного (аварійного) приводу та дало можливість змінювати швидкість повороту корпусу в широких межах (1: 8); виключено важку операцію прочищення фурм; передбачена можливість механізації та футерувальних робіт; встановлений водоохолоджуваний напилок. Разом з тим конструкція конвертора складна у виготовленні та є металомісткою - питома металомісткість у 4 - 5 разів перевищує таку горизонтальних конверторів; питома витрата електроенергії вища у 3 - 4 рази; висока витрата води на охолодження фурми та папильника. Конверторна установка потребує великої висоти будівлі. [22]
Паро-повітряна суміш, що утворилася, далі розбавляється необхідною кількістю підігрітого повітря і потрапляє в контактний конвертор. Можливі два варіанти конструкції конвертора: з нерухомим шаром каталізатора і з каталізатором в псевдозрідженому шарі. [23]
Залежно від конструкції конвертора, будівельної готовності цеху та наявності вантажопідйомних засобів вибирають метод монтажу, який здійснюють обов'язково за спеціально розробленим проектом виконання робіт. На рис. 78 показані дві конструкції конвертора: конвертор з одним приводом, що спирається на підшипники, встановлені на опорністанини і конвертор більшої продуктивності з двома приводами, поміщений в опорному кільці, встановленому в підшипниках на стійках. [24]
Істотним недоліком пропонованої конструкції є складність поділу зон усередині конвертора. Найкраща регенерація каталізатора досягається при розміщенні зони регенерації у виносному апараті. Мабуть, промислове рішення конструкції конвертора з використанням принципу регенерації каталізатора може і має бути більш досконалим, порівняно з описаним. Викладене можна розглядати лише як перше наближення до конструкції секційованих реакторів промислового масштабу для окислення нафталіну у фталевий ангідрид. [27]
Питання про утворення вуглецю при конверсії вуглеводневих газів з киснем є складнішим. Дослідженнями, проведеними в ГІАП [52, 53], встановлено, що при запаленні вихідної суміші вуглеводневих газів з киснем відсутність каталізатора неминуче утворюється вуглець. Добре попереднє зміщення вуглеводневих газів з киснем, створення умов, що виключають займання цієї суміші до її надходження на каталізатор, проведення реакції окислення вуглеводнів тільки на нікелевому каталізаторі повністю запобігають утворенню вуглецю. Розробка в ДІАП конструкції конвертора шахтного типу, що забезпечила виконання зазначених умов, дозволила успішно впровадити цей метод у промисловості СРСР. [28]
Високотемпературну конверсію вуглеводнів проводять при тиску від 2 - 3 до 10 - 14 МПа. Конвертор для цього процесу подібний до зображеного на рис. 28 6, за винятком того, що в ньому немає ні каталізатора, ні склепіння, на який його укладають; це – пустотілий апарат, розрахований на високий тиск. Конвертор має внутрішню ізоляцію та водяну.сорочку, що оберігає корпус від дії високих температур, а також змішувач вуглеводню та кисню, що забезпечує швидку гомогенізацію суміші у вибухобезпечних умовах. Достоїнствами процесу є його висока інтенсивність, простота конструкції конвертора, відсутність каталізатора та невибагливість до якості вихідної сировини. Це зумовлює дедалі ширше поширення високотемпературної конверсії особливо рідких вуглеводнів ( до мазуту і сирої нафти), яку оформляють як енерготехнологічних схем з агрегатами великої одиничної потужності. [29]
Спочатку промисловий синтез фталевого ангідриду був здійснений у стаціонарному шарі каталізатора. При цьому були створені конвертори щодо невеликої продуктивності – приблизно 20 кг фталевого ангідриду на годину. Процес подальшого вдосконалення конверторів характеризується прагненням створення апаратів великої потужності. Основною проблемою при створенні високопродуктивних агрегатів є необхідність відведення тепла, що виділяється при окисненні великих кількостей нафталіну. Тому для конструкцій конверторів виробництва фталевого ангідриду найважливішим є метод тепловідведення. [30]