Далее газ подвергают тонкой очистке

Очистка природного газа от примесей, вызывающих необратимое отравление катализатора.

Природный газ, содержащий примеси, вызывающие необратимое отравление катализатора, подвергают очистке перед подачей на конверсию. В природном газесодержится до 30 мг/м³ серусодержащих соединений. Очистку газов от серусодержащих соединений производят мокрыми и сухими абсорбционными и адсорбционными методами, т. е. с применением жидких и твёрдых поглотителей.

Допустимое содержание серусодержащих соединений перед конверсией метана 2 мг/м³.

5 Очистка конвертированного газа - Удаление оксидов углерода (IV и II) из газовой смеси

В АВС (конвертированном газе) кроме азота, водорода и инертных примесей (метана и аргона) содержится оксид углерода (II) - до 0,4% и оксида углерода (IV) – до 30%, которые вызывают обратимое отравление катализатора.

Конвертированный газ содержит до 20 % СO₂ и 0,5 % СО. Первая примесь - балласт для синтеза аммиака, вторая - яд для катализатора. Конвертированный газ очищают от оксида углерода (II) и оксида углерода (IV) абсорбционными и каталитическими методами.

Абсорбционные методы очистки:

Оксида углерода (IV) абсорбируют водой, растворами этаноламинов (R-NH2) (2-4 МПа, 40-50ºC), гидроксидами Na или K.

Диоксид углерода абсорбируют 19-21%-м водным раствором моноэтаноламина NH₂CH₂CH₂OH (МЭА-очистка):

2RNH₂ + Н₂О + CO₂ «(RNH₃)₂CO₃

Оксид углерода (II) абсорбируют медноамиачным раствором
ацетатамеди [Cu(NH3)₂]⁺CH3COO^- (10-32 МПа, 10ºС) или жидким азотом (-160ºС).

После абсорбционной стадии очистки в конвертированном газе остаётся до 0.1% оксид углерода (II) и оксида углерода (IV).

Поглощение СО₂ (карбонизация раствора МЭА) - обратимый процесс. С повышением температуры равновесие сдвигается влево, т. е. возможна регенерация сорбента. Технологическая схема МЭА-очистки включает в себя два основных аппарата - абсорбер и десорбер.

Раствор МЭА не поглощает оксид углерода, и выходящий газ содержит СО. Как примесь его не выделяют, а превращают в метан, безвредный для катализатора и инертный в процессе синтеза аммиака.

Тонкая очистка АВС проводится каталитическим гидрированием примесей, получившим название метанирования или предкатализа.

Это процесс проводится в специальных установках метанирования при температуре 250-300ºС и давлении 30 МПа, на никель-алюминиевом катализаторе (Ni + Al₂O₃).

При этом протекают реакции восстановления кислородсодержащих примесей до метана:

CO + 3H₂ = CH₄ + H₂O

CO₂ + 4H₂ = CH₄ + H₂O

O₂ + 2H₂ = 2H₂O

Образующийся при гидрировании метан относится к инертным примесям, которые не снижают активности катализатора.

Вода, образующаяся в результате этих реакций, конденсируется при охлаждении АВС и удаляется из него

Если в предкатализе используется железный катализатор, то в процессе гидрирования также образуется небольшое количество аммиака, в этом случае предкатализ называется продуцирующим.

ОЧИЩЕННАЯ АВС ПОСЛЕ КОРРЕКЦИИ ЕЕ СОСТАВА (содержание водорода и азота в отношении 1: 3 ПОСТУПАЕТ НА СИНТЕЗ АММИАКА.