2014-02-17
884
Реальное количество метанола, образующегося в реакторе НТК, зависит от ряда параметров технологического процесса. Комбинация этих параметров определяет равновесную концентрацию метанола и распределение метанола между жидкой и газообразной фазами при отделении технологического конденсата.
Рабочая температура Во многих реакторах НТК интенсивность образования метанола определяется кинетикой соответствующей реакции. Это означает, что скорость реакции чувствительна к изменению температуры - любые технологические изменения, связанные с увеличением температуры, будут способствовать увеличению образования метанола, в то время как изменения, связанные с понижением температуры, положительно скажутся на селективности катализатора. В хорошо спроектированном агрегате при использовании высокоактивного катализатора НТК обычно поддерживается температура на входе в слой катализатора на минимальном уровне. Это не только обеспечивает наиболее благоприятную равновесную конверсию СО, но также минимизирует образование метанола. Тем не менее, для предотвращения конденсации на катализаторе влаги, обычно принято работать на границе, примерно, на 20°С выше точки росы. Для большинства аммиачных агрегатов это условие вынуждает ограничить минимальную температуру на входе в слой катализатора до 185¸190°С.
|
|
|
Соотношение пар:газ. Концентрация метанола в технологическом конденсате во многом зависит от соотношения пар:газ: при его снижении концентрация метанола повышается. Любые технологические изменения, связанные со снижением соотношения пар:газ, в целом благоприятно отражаются на работе реактора вследствие снижения энергетических затрат и перепада давлений. Однако подобные изменения приводят к повышению интенсивности образования метанола на стадии НТК по следующим причинам:
- снижение соотношения пар:газ создает более благоприятные условия равновесия реакции синтеза метанола;
- снижение парциального давления пара будет означать повышение парциального давления водорода и оксидов углерода, увеличивая таким образом скорость реакции;
- снижение соотношения пар:газ увеличит содержание СО на выходе из реактора среднетемпературной конверсии, что повлечет за собой необходимость повышения температуры на входе НТК и увеличение образования метанола;
- снижение соотношения пар:газ приведет к более высокому адиабатическому повышению температуры на стадии НТК, что увеличит скорость образования метанола;
- снижение соотношения пар:газ приведет к уменьшению образования технологического конденсата и, соответственно, к повышению концентрации в нем метанола.
|
|
|
Концентрация СО на входе в НТК. Любые сбои в работе реактора СТК, приводящие к увеличению проскока СО, станут причиной увеличения количества метанола, образующегося в реакторе НТК. Причины заключаются в более высоком парциальном давлении СО, а также в повышении температуры на выходе из реактора НТК вследствие экзотермической конверсии дополнительного количества СО.
Рабочее давление. Реакция образования метанола чувствительна к изменению давления, и любые технологические изменения, связанные с повышением давления технологической схемы подготовки синтез-газа приведут к повышению образования метанола. Большинство аммиачных агрегатов работают в условиях строгих ограничений давления, поэтому этот параметр вряд ли может свободно использоваться с целью подавления образования метанола.
Объемная скорость. Как правило, образование метанола определяется кинетикой процесса и любое снижение объемной скорости ведет к увеличению времени пребывания технологического газа в реакторе и способствует образованию метанола.
Улучшенные характеристики современных катализаторов НТКпозволяют уменьшить объем загружаемого катализатора и за счет этого увеличить объемную скорость. Темне менее, известны случаи, когда загрузка большего объема катализатора, имевшая целью увеличение срока его эксплуатации, приводила к повышенному уровню образования метанола.
Селективностькатализатора. Состав, процедура изготовления и контроль качества катализатора во многом определяют его селективность в отношении реакции образования метанола. Так как в типовых условиях образование метанола определяется кинетикой процесса, то селективность катализатора НТКоказывает непосредственное влияние на концентрацию метанола на выходе из реактора НТК.
Температура сепарации технологического конденсата. Вбольшинстве аммиачных агрегатов сепарация конденсата определяется после реактора НТК перед стадией очистки от СО2.Часть побочного продукта конденсируется вместе с водой, другая часть поступает в систему очистки от СО2.Соотношение количеств метанола в жидкой и газообразной средах в первую очередь зависит от температуры в сепараторе. В агрегатах, где температура сепарации высока (120¸130°С), около 75% метанола остается в газообразном состоянии. В агрегатах, где применяется более глубокое охлаждение синтез-газа, большая часть метанола переходит в жидкую фазу, и при температуре 50¸60°С около 80% метанола остается в конденсате. Распределение метанола между жидкой и газообразной фазами зависит от соотношения пар:газ, от давления и от количества стадий сепарации.
