Риформинг фирмы “Uhde”

Принципиальная технологическая схема парогазовой конверсии природного газа и конверсии СО фирмы “Uhde” представлена на рис.3.4.

Трубчатая печь 1 традиционно состоит из двух зон: радиантной и конвекционной. В зависимости от конкретного проекта в радиантной зоне может быть расположено 540 или 630 реакционных труб. В конвекционной зоне расположены змеевики для подогрева (по ходу дымовых газов): пара высокого давления (пароперегрев второй степени), природного газа в смеси с паром после аппаратов сероочистки, технологического воздуха для вторичного риформинга, природного газа для стадии сероочистки, воздуха для горения.

Как видно, исключение отдельного огневого подогревателя для стадии сероочистки дает существенную экономию природного газа на топливо, этому также способствует подогрев воздуха для горения на обогрев печи первичного риформинга. Подобные агрегаты по проекту Uhde работают с энергопотреблением на уровне 7Гкал/т аммиака.

Основные технологические показатели стадии:

- соотношение пар:углерод - 3,0:1

- температура парогазовой смеси,

на входе в первичный риформинг, °С - 530¸580

- давление на выходе из первичного риформинга,

бар - 39¸43

- содержание метана на выходе

из первичного риформинга, % - 13¸15

- содержание метана на выходе

из вторичного риформинга, % - 0,3¸1,0

- температура подогрева технологического

воздуха, °С - 520¸600

- температура воздуха для

горения, °С - 350¸440

- температура перегретого пара

давлением 125 бар, °С - 530

- температура дымовых газов

на выходе, °С - 120¸160.

Подогретый природный газ поступает на обессеривание в аппараты сероочистки 2, выходя из них после подогрева, поступает на конверсию в смеси с паром в реакционные трубы печи первичного риформинга.

Выйдя из реакционных труб в сборные коллектора через передаточный коллектор, расположенный внизу под печью первичного риформинга, конвертированный газ поступает по центральной трубе шахтного реактора в верхнюю часть аппарата на слой катализатора. В реактор, как обычно, подается технологический воздух. Пройдя слой катализатора, конвертированный газ через боковой штуцер выходит и поступает на котел-утилизатор 4, где происходит генерирование пара высокого давления. Отдав часть тепла в котле-утилизаторе, конвертированный газ поступает в аппарат 5, где расположен перегреватель первой ступени для пара высокого давления. Дальнейший перегрев пара происходит в конвекционной зоне печи первичного риформинга. Горелки пароперегревателя второй ступени здесь исключены, что также приводит к экономии природного газа на топливо.

Дальше конвертированный газ поступает на стадию двухступенчатой конверсии СО.Проходит аппарат ВТК СО, поступает в котел-утилизатор 7, где также происходит генерирование пара высокого давления и поступает в аппарат 8 НТК СО, выходя из которого поступает в подогреватель питательной воды 9. Охлажденный газ с температурой 220¸240°С поступает на стадию очистки от СО₂.

Легко увидеть экономичность описанной схемы по сравнению со схемами, эксплуатируемыми на заводах Украины и СНГ.

Фирма “Kellogg” предлагает технологию риформинга KRES. KRESзаменяет собой сложный горелочный паровой риформинг (трубчатую печь) посредством использования уникальной технологической конфигурации, соостоящей из огневого подогревателя и теплообменника с уникальной конструкцией.

Смешанное и подогретое сырье - обессеренный природный газ и пар, поступают параллельно в реактор-теплообменник и в автотермический шахтный риформинг. Окислитель, пар и часть природного газа подаются раздельно в специально сконструированную зону смешения на входе в автотермический риформинг. Внутри вторичного риформинга происходят две основные реакции: экзотермическое частичное окисление природного газа и эндотермическая конверсия природного газа с паром.

Выходящий из автотермического риформинга газ с температурой около 980¸1010°С поступает в межтрубное пространство реактора-теплообменника. Остальная часть углеводородного сырья и пара (которая не поступала в автотермический риформинг) подается в трубное пространство реактора-теплообменника. По мере протекания паровоздушной смеси по трубкам она контактирует с традиционным катализатором паровой конверсии, применяемым для ускорения реакции конверсии. Тепло, необходимое для этой реакции, поступает от газов находящихся в межтрубном пространстве, которые состоят из смеси газов, прореагировавших в автотермическом реакторе и в трубках. После теплообмена с газами, находящимися в трубках, газы межтрубного пространства покидают теплообменник для дальнейшей обработки.

Реактор-теплообменник (рис.1.14) установки KRESявляется кожухотрубным теплообменником с трубками, открытыми с одной стороны. Трубки, заполненные катализатором, подвешены на простой трубной доске, расположенной на холодном конце теплообменника. Благодаря открытой конструкции трубки могут расширяться независимо, без каких-либо ограничений для удлинения. К тому же, перепад давления между внутренней и наружной поверхностью трубки ограничивается перепадом давления на трубках. Данная конфигурация трубок, являющаяся предметом НОУ-ХАУфирмы, делает KRESуникальным.

Значительная выгода от использования KRES состоит в уменьшении выбросов NO_xи CO₂.Это происходит из-за того, что благодаря использованию отходящего печного газа выбросы с потоком газа сокращаются примерно на 40%.

Утилизация тепла отходящих газов в системе KRESпроисходит в единственном теплообменнике, который генерирует пар высокого давления. Эта новая конструкция в KRES исключает теплообменник для перегрева пара.