охт. Установка производства водорода
 Скачать 34.65 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ПОЛОЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра технологии и оборудования переработки нефти и газа РЕФЕРАТ На тему «Установка производства водорода» Выполнили: студенты группы 20-ХТ: Корнякова Алина Шамкова Александра Новополоцк 2022 ОглавлениеНазначение 3 Предриформинг 4 Риформинг 5 Конверсия окиси углерода и охлаждение синтез-газа 6 Короткоцикловая адсорбция водородосодержащего газа 7 Блок утилизации тепла дымовых газов 7 НазначениеУстановка производства водорода предназначена для обеспечения техническим водородом вновь вводимых установок: изомеризации гидроочистки гидрокрекинга каталитического риформинга. Строительство установки производства водорода позволит: ликвидировать недостающую потребность в водороде на НПЗ производить водород высокой чистоты (не менее 99,5 % об.), что сокращает объём газа в последующих схемах потребления водорода; улучшить экологические условия на территории предприятия за счёт применения в качестве топлива обессеренного газа с блока КЦА (кортоцикловой адбсорции). Сырье и продукты На НПЗ наиболее распространенным методом получения водорода является паровая конверсия углеводородов (СУГ, нафты, природного газа). Продуктами являются чистый водород с концентрацией >99% об., а также отдувочный газ, который чаще всего используется в качестве топлива для печей. Катализаторы Наиболее часто используемыми в промышленности катализаторами для процесса паровой конверсии являются катализаторы на основе никеля, однако в ряде специфических процессов допускается использование группы. Очистка сырья Природный газ поступает в подогреватель, нагревается до температуры 40 °С. Для гидрирования сернистых соединений, содержащихся в сырье, до сероводорода, требуется небольшое количество водорода. С этой целью часть водорода, полученного на установке, подается в качестве рециркуляционного водорода в поток сырья. Смесь сырья и рециркулирующего водорода, последовательно поступая в теплообменники, нагревается до температуры 380 °С, необходимой для предварительной очистки сырья. Подогретая газосырьевая смесь поступает в реактор гидрообессеривания, где происходит гидрирование соединений серы до  . Газосырьевая смесь из реактора последовательно проходит через адсорберы, где происходит улавливание хлоридов (НСl) и сернистых соединений ( ). В каждом из этих реакторов имеется три слоя катализатора: модифицированный оксид алюминия для удаления НСl, оксид цинка, слой специального катализатора для эффективного и глубокого удаления .ПредриформингОчищенная газосырьевая смесь смешивается с перегретым паром высокого давления. Соотношение расходов регулируется с поддержанием заданного мольного соотношения водяного пара и углерода. Величина значения этого соотношения зависит от типа сырья, подаваемого на установку. Далее парогазовая смесь нагревается до температуры реакции 475 °С – 500 °С, в змеевике подогрева сырья предриформинга, расположенном в конвекционной секции печи парового риформинга и направляется в реактор предриформинга. Предриформинг служит для превращения тяжелых углеводородов, содержащихся в сырье, в метан, а также для частичного проведения реакций риформинга, при этом эффективность процесса повышается. В зависимости от типа перерабатываемого сырья, может наблюдаться увеличение или снижение общей температуры по реактору. Так при переработке бензинов увеличивается общая температура по реактору, за счет преобладания протекания реакций с экзотермическим эффектом, а при переработке природного газа температура по реактору падает, за счет протекания реакций с эндотермическим эффектом. РиформингПарогазовая смесь нагревается до температуры 650 °С в змеевике подогрева сырья риформинга, расположенном в конвекционной секции печи парового риформинга, и затем поступает в коллектор, расположенный в радиантной секции печи парового риформинга. В радиантной секции печи парового риформинга смесь сырья и пара поступает в катализаторные трубы, находящиеся в радиантной секции печи парового риформинга Н-1, проходит сверху вниз катализаторные трубы. В результате реакции, протекающей на катализаторе, загруженном в катализаторные трубы, получается равновесная смесь, состоящая из  , СО,  ,  и  .Для предотвращения образования кокса и отложения его на катализаторе технологический пар подается в избытке, превышая стехиометрическое количество, требуемого на реакцию. Полученный конвертированный газ (парогазопродуктовая смесь) выходит из печи парового риформинга при температуре 888 °С и далее направляется в теплообменник. В теплообменнике происходит охлаждение питательной воды до температуры 320-343 °С, регенерированное тепло используется для генерирования насыщенного пара высокого давления. Общий тепловой эффект реакций парового риформинга является в сильной степени эндотермическим, поэтому для достижения требуемой степени конверсии необходим подвод тепла. Печь имеет сложную конструкцию, разработанную с учетом технологических требований процесса с целью обеспечения безопасной эксплуатации и хорошими техникоэкономическими показателями. Для обеспечения расчетной степени конверсии без перегрева внешней поверхности поддерживается необходимая температура газа в катализаторных трубах. Благодаря небольшому диаметру труб увеличивается площадь теплообменной поверхности и улучшается перемешивание газа в слое катализатора. В результате печи риформинга работают при максимальных давлениях и температурах. По конструкции печь состоит из двух одинаковых радиантных камер, работающих параллельно, и расположенной над ними общей конвекционной камеры. Процесс паровой конверсии метана осуществляется в реакционных трубах при температуре 780-888 °С за счет внешнего обогрева. Конверсия окиси углерода и охлаждение синтез-газаВодородсодержащий газ после парового риформинга и охлаждения поступает в реактор высокотемпературной конверсии, где избыточный пар превращает большую часть СО в и при прохождении через слой катализатора.Синтез-газ, подвергнутый конверсии, охлаждается, отдавая тепло потокам системы выработки водяного пара. Далее частично охлажденный синтез-газ поступает в воздушный, а затем на доохлаждение в водяной холодильник, где охлаждается до температуры 35 °С и поступает в сепаратор для разделения смеси на неочищенный водород и технологический конденсат. Технологический конденсат смешивается с химочищенной водой, поступающей из сетей завода и направляется в деаэратор, а неочищенный водород подается в блок короткоцикловой адсорбции. Короткоцикловая адсорбция водородосодержащего газаПоток неочищенного водородсодержащего газа поступает в блок короткоцикловой адсорбции (КЦА), где происходит удаление примесей в процессе циклической адсорбции. Для выполнения заданной степени концентрирования водорода и удаления примесей в процессе используются многочисленные адсорбционные слои. Принятая схема блока позволяет извлечь водород с концентрацией 99,5 % (об.) из конвертированного газа, а сбросной газ направляется в качестве топлива в реакторную печь. В блоке КЦА происходит очистка конвертированного водородсодержащего газа от примесей метана, окислов углерода путем адсорбции загрязнений на адсорбенте при высоком давлении и десорбции при низком давлении. Блок утилизации тепла дымовых газовВ блоке утилизации тепла дымовых газов и продуктовых потоков производится водяной пар высокого давления за счет охлаждения дымовых газов и продуктовых потоков. Одновременно с этим предусмотрено использование тепла дымовых газов для нагрева питательной воды, перегрева производимого водяного пара и подогрева воздуха, подаваемого к горелкам печи. |