Спосіб конверсії оксиду вуглецю

Опи с ЩІК С01В 3/02, С04В 35/10. СПОСІБ КОНВЕРСІЇ ОКСИДУ ВУГЛЕЦЮ. Винахід відноситься до способу парової конверсії оксиду вугдецю, який широко використовується для виробництва аміаку з природ ного газу. Відомо, що спосіб конверсії оксиду вуглецю здійснюють шляхом взаємодії оксиду вуглецю з водяною парою на мідьмісткому каталізаторі марки НТК-4 ТУ-6-08-399-75 при об'ємній швидкості газу 3500-4000~1год, t=210-250°C, тиску(20-30)*іО5Па (20-30 атм), співвідношенні пара:газ=(0,45-0,6) : 1, опорі в конверторі (0,2-0,5)*105Па (0,2-0,5 атм), концентрації оксиду вуглецю на вході 1,2-4,0% і на виході 0,2-0,5%, до досягнення концентрації оксиду вуглещз на виході більше 0,55% й(або)підвищенні опору в конверторі вище 0,5*105Па. Після чого конвертор зупиняють і перевантажують свіжим каталізатором. Вивантаження відпрацьованого каталізатора ведуть, після окислення, крізь нижній люк самопливом по брезентовому рукаві до спеці ального бункера. Відпрацьований каталізатор направляється у відвал на переробку для вилучення міді [1.Производство аммиака. Под редакцией В. П. Семенова. М.,"Химия", 1985, с. 79-80» 87-102. 2. Единые требования по эксплуатации катализаторов конверсии природного газа . М., ГИАП, 1978, с.81-9? - прототип]. Недоліком зазначеного способу є значна витрата каталізатора через повну його заміну після пробігу. -2Відомі способи регенерації каталізатора,які подовжують строк його служби, займають тривалий час, порівняний або більший, ніж перевантаження каталізатора й відновлення. Строк служби регенерованого каталізатора в три рази менший строку служби свіжого. Ці способи вважаються недоцільними, бо пов'язані з великою витратністю [1. с.93-943. Однією з основних стадій виробництва аміаку, після конверсії метану до оксидів вуглецю, є конверсія оксиду вуглецю в діоксид вуглецю водяною парою, яка протікає за реакцією: CO + Н2О - СО2 + Н2 + 41 кДж/кмоль (1) При цьому найбільш доцільним проводити реакції за таких умов, щоб забезпечити можливо повне перетворення оксиду вуглецю для отримання більшої кількості водню,який є цільовим продуктом при отриманні аміаку. В сучасних аміачних агрегатах конверсію оксиду вуглещ) у конвертованому газі проводять в два ступеня. На першому (середньотемпературному) ступені реакцію проводять на залізохромових каталі заторах при 320-450°С, на другому (низькотемпературному) ступені на мідьмістких каталізаторах при 210-250°С. В основу винаходу спосіб конверсії оксиду вуглецю поставлено задачу зниження видатку каталізатора виробництва аміаку за рахунок часткової його заміни на свіжий, подовження строку служби каталізатора при роботі на суміші каталізаторів свіжого з відпрацьованим. Технічний результат досягається за умов здійснення способу конверсії оксиду вуглецю шляхом взаємодії оксиду вуглецю з водяною парою на мідьмісткому каталізаторі, що являє собою суміш каталізаторів свіжого з відпрацьованим, при об'ємній швидкості газу 3500-4000 год"1, температурі 210-250°С, тиску (20-30) *105Ila, співвідношенні пара:газ=(0,45-0,б) : 1, опорі в конверторі (02,-0,5) *105ЇІа, концентрації оксиду вуглещ) на вході 1,2-4,0 %, до досягнення кон -зцентрації оксиду вуглецю на виході більше 0,55% та(або) підвищенні опору в конверторі вище 0,5*105Па.Перевантаження конвертора свіжим каталізатором проводять з верхньої частини до зони,в якій перед зу пинкою температура конвертуємого газу була вища за температуру газу на вході в конвертор. Перед вивантаженням відпрацьований каталізатор окислюють. Після довантаження весь каталізатор поновлюють і конвертор вмикать в роботу. Верхня частина мідьмісткого каталізатора втрачає свою активність внаслідок впливу отрути, спікання або руйнування. На цій частині каталізатора не протікає реакція щодо зрівняння (і).пов'язана з виділенням тепла. Тому пропонується,контролюючи температуру газу на вході в реактор та температуру газу по шарах каталізатора,визна чати обсяг каталізатора, що підлягає заміні. Вивантаженню підлягає та верхня частина каталізатора,де не спостерігається приріст темпе ратури у порівнянні з температурою газу, який поступає на очистку. Частка відпрацьованного каталізатора,що залишилась в реакторі,дова нтажена свіжим,забезпечує завдані параметри конверсії оксиду вугле цю протягом строка,не меншого за строк служби свіжого каталізатора. Спосіб конверсії оксиду вуглецю, який пропонується, дозволяє знизити витрату каталізатора за рахунок часткової його заміни свіжим, подовжити строк служби каталізатора під час роботи на суміші свіжого й відпрацьованого каталізаторів без погіршення технологічного режиму. Приклад 1. Конвертор оксиду вуглецю шахтного типу виробництва аміаку потужністю 1360 т/на добу, завантажений 120тоннами мідьмісткого каталізатора марки НТК-4(ТУ 14-6-08-399-75), пропрацював 2 роки на газі складу, % об.: N2 - 20,0 - 21,0; Н2 - 57,0 - 60,0; СН4 - 0,22 - 0,35; СО - 1,2 - 4,0; С02 - 14,65- 21,6, при об'ємній швидкості газу 3500-4000 год'1, температурі 210-250°С, тиску (2030)*105їїа, співвідношенні пара:газ=(0,45-0,6): 1, опорі в конверторі (02,-0,5)*105 Па до збільшення концентрація СО на ви -4ході з конвертора 0,56% та опору до (0,8-0,95)'ID5 Па. Конвертор зупинили,каталізатор окислили й вивантажили 36тонн(30%) каталізатора (до зони підвищеної температури) крізь верхній люк за допомогою вакуумної установки. Конвертор довантажили 36 тоннами свіжого каталізатора НТК-4 крізь верхній люк та вмикнули в роботу після відновлення каталізатора. Конверсію здійснювали ще 2 роки на суміші свіжого й відпрацьованого каталізаторів за тих же умов. Межі коливання параметрів режиму конверсії за весь період роботи (4 роки) наведені в таблиці. Параметри режиму роботи шахтного конвертора за пропонуємим та відомим способами конверсії. Таблица. N N |Найменування параметрів |Пропонуємий ( Відомий спосіб п/п [конверсії оксиду вуглецю [спосіб (прикладі)| (приклад 2) ____ L _____________________________ L _____ . __________ J ________________ 1.І Об*ємна швидкість газу,год 1! 3500 - 4000 " НТК-4 2. | Марка каталізатора | 120,00 3.(Кількість завантаженого | |каталізатора, тонн | 4.(Температура в конверторі,°С | 5.[Тиск в конверторі, *105 Па | 6.(Співвідношення 7.|Вміст СО на пар;газ в о д і, | % | 8.|Вміст СО на виході, % | 9.(Опір в конверторі, -105 Па | 10.(Строк служби НТК-4, рік, і |в т.ч.: свіжий -100% обсягу] (суміш: свіжого - 30% обсягу| |з відпрацьованим- 70% обсягу! 11.1 Видаток катализатора, кг/т | 210-250 28 (0,45-0,6) : 1 | 3500 - 4000 | НТК-4 | 120,00 і і | ! 210-250 28 | (0,45-0,6) : 1,2 - 4,0 1 1,2 - 4,0 0,2 - 0,55 | 0,2 - 0,55 (0,2-0,5) і (0,2-0,5) 3,3 і 2,0 ! 2,0 2 1 4 0,08 І1 1 ___ 1 _____________________________ ! __________________ L 0,13 -5 Приклад 2 (прототип). Конверсію оксиду вуглепю здійснювали за умов прикладу 1. До кінця пробігу каталізатора (2 роки) концентрація оксиду вуглецю на виході з конвертора підвищилась до 0,56 %, опір зріс до (0,8-0,95)*105Па. Конвертор зупинили,мідьмісткий каталізатор НТК-4, який відпрацював свій строк, окислили. Вивантаження 120 т каталізатора здійснили крізь нижній люк самопливом по брезен товому рукаві в спеціальний бункер. Конвертор завантажили 120 т свіжого НТК-4, каталізатор поновили, конвертор вмикнули до роботи, Межі коливання параметрів режиму конверсії за весь період роботи конвертора наведені в таблиці. Згідно з таблицею, спосіб, що пропонується, забезпечує підтримання параметрів процесу конверсії оксиду вуглецю в завданих межах протягом тривалого часу (2 роки), що знижує видаток свіжого каталізатора на 0,05 кг на тонну аміаку і, відповідно, витрати. Таким чином, пропонуємий спосіб конверсії оксиду вуглецю дозволяє знизити витрату каталізатора виробництва аміаку за рахунок часткової заміни на свіжий, подовжити строк служби каталізатора за умов здійснення способу на суміші каталізаторів свіжого з відпра цьованим без погіршення параметрів технологічного режиму.