Процес риформінгу природного газу у виробництві аміаку
Винахід відноситься до процесів риформінгу природного газу для виробництва аміаку. Сутність способу полягає в тому, що компримований природний газ для технологічних цілей змішується з аміаксодержащим продувним газом циклу синтезу аміаку, нагрівається в додатковому конвективному змійовику печі первинного риформінгу, піддається низькотемпературній сіроочистці, змішується з перегрітим водяним а, надходить реакційні труби радіантної зони печі первинного риформінгу. Утилізація тепла димових газів печі первинного риформінгу здійснюється у додаткових змійовиках конвективної зони за рахунок підігріву природного газу та конденсату відпарної колони. Технічний результат полягає у зниженні енергоспоживання, підвищенні надійності та безпеки експлуатації, оптимізації режимів роботи стадії сіроочищення та блоку тепловикористовуючої апаратури печі первинного риформінгу, збільшенні вироблення аміаку. 2 іл.
Винахід відноситься до процесів риформінгу природного газу для виробництва аміаку, що застосовується у виробництвах мінеральних добрив, і може бути використаний у хімічній та нафтохімічній промисловості.
Відома схема підігріву природного газу перед стадією сіроочищення [RU 2175950 C2, 2000.03.02], за якою природний газ із магістрального трубопроводу під високим тиском 3,8-5,0 МПа подається на агрегат аміаку. За цією схемою дроселювання піддається лише частина 30-45% природного газу, що подається, яка використовується для спалювання. Решта природного газу після фільтрації від твердих механічних домішок подається в підігрівач, вбудований у піч первинного риформінгу природного газу, де вона нагрівається до температури 150-200°С за рахунок теплавідхідних димових газів і направляється безпосередньо в вогневий підігрівач системи гідро- та сіроочищення, де нагрівається до температури 370-400°С і далі подається на гідрування та сіроочищення за технологічною схемою процесу риформінгу.
Недоліком даної схеми є те, що низький температурний рівень нагріву природного газу в додатковому підігрівачі та використання "класичної" схеми сіроочищення при температурах 370-400°С не дозволяють виключити з постійної технологічної схеми вогневий підігрівач - відбувається зниження теплового навантаження на нього. При цьому теплові втрати за рахунок підвищеної температури димових газів, що відходять, і за рахунок втрат в атмосферу через стінки апарату залишаються.
Основними недоліками даної схеми є можливість перегріву природного газу в змійовику, що знаходиться без протоки при операціях пуску та зупинки первинного риформінгу печі, підвищені вимоги до термостійкості металу змійовика природного газу.
Недоліками даної схеми є: 1. Необхідність в окремому апараті вогневого підігріву перед стадією сіроочищення для нагрівання газу до температури 400°С. При цьому збільшуються теплові втрати за рахунок підвищеної температури димових газів, що відходять 300-320°С і за рахунок втрат в атмосферу через стінки апарату. 2. Великий обсяг каталізатора та поглинача, що використовуються у стадії сіроочищення. При цьому збільшується втрата природного газу за рахунок тривалого прогрівання каталізатора і поглинача в період пуску агрегату аміаку. 3. Підвищена небезпека експлуатації апаратів сіроочищення з температурою стінки вище 300°З у зв'язку з можливістю розвитку водневої корозії та повзучості металу корпусів апаратів. 4. Наявність рециклу азотоводородної суміші, частина якої повертається зстадії компримування синтез-газу на стадію сіроочищення, за рахунок чого підвищується енергоспоживання агрегату. 5. Висока температура димових газів, що викидаються, з печі первинного риформінгу, за рахунок чого споживання природного газу залишається на порівняно високому рівні.
Завданням цього винаходу є оптимізація режимів роботи стадії сіроочищення та блоку тепловикористовуючої апаратури печі первинного риформінгу, підвищення економічності процесу, збільшення вироблення аміаку та виключення з постійної технологічної схеми апарату вогневого підігріву природного газу.
Поставлене завдання згідно з цим винаходом вирішується наступним чином: в якості джерела водню для процесу очищення природного газу від сірчистих сполук використовують аміаксодержащий продувний газ циклу синтезу аміаку, нагрівання суміші природного і продувного газу здійснюють в змійовику конвективної зони печі первинного риформінгу. з'єднань проводять при низькій температурі не менше 230°С, завантаження каталізатора гідрування і поглинача сірчистих з'єднань виробляють комплексно в один апарат, з використанням низькотемпературного каталізатора гідрування сірсоз'єднань і низькотемпературного поглинача сіркоз'єднань, утилізацію тепла димових газів печі первинного риформінгу підігріву природного газу та конденсату відпарної колони, вогневий підігрівач перед відділенням сіроочищення використовують для пуску агрегату з "холодного" стану.
Пропонований процес реалізується за принциповою схемою, представленою на фіг.2.
Вихідна сировина - природний газ 1 надходить із заводської мережі з тиском 0,7-1,7 МПа. В агрегаті природний газ ділиться на два потоки:один для технологічних цілей 2, інший - на спалювання як паливо 3. Для технологічних цілей, компримований до 3,5-4,5 МПа в компресорі 4 природний газ змішується з продувним газом циклу синтезу аміаку 5, що містить аміак в об'ємній частці не більше 2%, з метою досягнення об'ємної частки водню 2-5%, після чого направляється в конвекційний змійовик печі 6 печі первинного риформінгу 7, розташований по ходу димових газів після змійовика підігрівача паливного газу 8, де нагрівається до температури не менше 230°С. Далі суміш природного газу з продувним газом циклу синтезу надходить у реактор 9 об'ємом 34 м 3 , завантажений каталізатором гідрування сірсоз'єднань і поглиначем сіроз'єднань, що працюють при низьких температурах не менше 230°С. Після процесу очищення від сірки природний газ змішується з перегрітою водяною парою 10 і надходить у конвективний змійовик парогазової суміші печі 11 первинного риформінгу. Після конвективного змійовика парогазова суміш надходить у реакційні труби 12 радіантної зони печі первинного риформінгу, що обігріваються відкритим вогнем природного газу, що спалюється. Димові гази з температурою до 1100°С, надходять для утилізації тепла в конвективну частину печі первинного риформінгу (блок тепловикористовуючої апаратури), в якій послідовно розташовані змійовики підігріву парогазової суміші 11, технологічного повітря 13, високотемпературного 14 і теплотемпературного котла 15 тиском 10,5 МПа 16, підігрівача паливного газу 8, підігрівача природного газу перед сіркоочищенням 6, кип'ятильника конденсату 17 відпарної колони 18.
Вогневий підігрівач природного газу 19 перед відділенням сіроочищення залишається в технологічній схемі тільки для пуску агрегату "холодного" стану.
Перевагами запропонованого способу реконструкції є:
1. Значне зниження енергоспоживання агрегату аміаку за рахунок:
- утилізації тепла димових газів печі первинного риформінгу для підігріву природного газу та конденсату відпарної колони;
- Винятки зі схеми низькоефективного вогневого підігрівача;
- використання низькотемпературного каталізатора гідрування сіроз'єднань та низькотемпературного поглинача сіроз'єднань;
- зниження обсягів каталізатора гідрування сірчистих сполук та поглинача сірчистих сполук;
- використання як джерела водню для гідрування сіроз'єднань продувних газів циклу синтезу аміаку.
2. Підвищення надійності та безпеки експлуатації агрегату аміаку за рахунок виключення із постійної технологічної схеми апарату з вогневим обігрівом.
3. Температурна зона встановлення додаткового підігрівача природного газу та кип'ятильника відпарної колони в конвективній зоні печі первинного риформінгу виключає: можливість перегріву технологічних середовищ при операціях пуску та зупинки печі первинного риформінгу, підвищені вимоги до термостійкості металу змійовика та
Спосіб риформінгу природного газу у виробництві аміаку, полягає в тому, що компримований природний газ для технологічних цілей змішується з водневмісним газом, нагрівається, піддається сіроочищенню гідруванням на каталізаторі і поглинанням сірчистих сполук, змішується з перегрітим водяним паром. , надходить у реакційні труби радіантної зони печі первинного риформінгу, обігріваються відкритим вогнем природного газу, що спалюється, димові гази з температурою до 1100°С,виходять з радіантної зони печі первинного риформінгу, проходять послідовно змійовики конвекційної зони, що відрізняється тим, що в якості джерела водню для процесу очищення природного газу від сірчистих сполук використовують аміаксодержащий продувний газ циклу синтезу аміаку, нагрівання суміші природного і продувного газу первинного риформінгу, очищення газу від сірчистих з'єднань проводять при низькій температурі не менше 230°С, завантаження каталізатора гідрування і поглинача сірчистих з'єднань виробляють комплексно в один апарат, з використанням низькотемпературного каталізатора гідрування сіросполук і низькотемпературного поглинача у додаткових змійовиках конвективної зони за рахунок підігріву природного газу та конденсату відпарної колони, вогневий підігрівач перед відділенням сіроочищення використовують для пуску агрегату з холодного стану.