Инструменты пользователя

Инструменты сайта


courses:refining:производство_водорода

Различия

Здесь показаны различия между выбранной ревизией и текущей версией данной страницы.

Ссылка на это сравнение

courses:refining:производство_водорода [19.05.2016 12:23] (текущий)
wikicat создано
Строка 1: Строка 1:
 +====== Получение водорода ======
  
 +//Так как на современном нефтеперерабатывающем заводе имеется большое число установок гидрокрекинга и гидроочистки,​ то важное значение приобретает обеспечение их водородом.//​ \\
 +
 +Источником водорода на нефтеперерабатывающем заводе обычно является установка каталитического риформинга. Легкокипящая фракция,​ поступающая с этой установки,​ характеризуется высоким соотношением водород/​метан;​ обычно ее подвергают деэтанизации и депропанизации,​ чтобы повысить концентрацию водорода. \\
 +
 +Иногда водорода с установки риформинга оказывается недостаточно,​ чтобы удовлетворить все потребности нефтеперерабатывающего завода,​ например,​ если работает установка гидрокрекинга. Тогда водород получают на установке конверсии метана с водяным паром, которая показана на рисунке ниже. ((Леффлер Уильям Л. Переработка нефти. — 2-е изд., пересмотренное / Пер. с англ. — М.: ЗАО «Олимп-Бизнес»,​ 2004. — 224 с: ил. — (Серия «Для профессионалов и неспециалистов»).)) Метан используется по той причине,​ что в его молекуле содержится 25 % (масс.) водорода. ((Смидович,​ Е. В. Технология переработки нефти и газа. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов : учебник для вузов по специальности «Химическая технология переработки нефти и газа» / Е. В. Смидович. - 4-е изд., стереотип.,​ перепечатка с третьего издания 1980 г. - Москва : Альянс,​ 2011. - 328 с.)) \\
 +
 +{{:​courses:​refining:​конверсия_метана.jpg?​500|}} \\
 +Конверсия метана с водяным паром \\
 +
 +При поиске возможностей синтеза водорода в качестве потенциального сырья рассматривались различные соединения с высоким содержанием водорода,​ чтобы получалось как можно меньше отходов и как можно меньше энергии было потрачено впустую. Два соединения,​ которые в конце концов выбрали,​ кажутся достаточно очевидными — это метан (СН<​sub>​4</​sub>​) и вода (Н<​sub>​2</​sub>​О). \\
 +
 +Задача процесса конверсии метана с водяным паром состоит в том, чтобы извлечь из этих соединений как можно больше водорода,​ затратив при этом как можно меньше энергии (топлива). Этот процесс осуществляется в четыре стадии с помощью некоторых полезных катализаторов. \\
 +
 +1. //​**Конверсия**//​. Метан и водяной пар (Н<​sub>​2</​sub>​О) смешивают и пропускают над катализатором при 800°С (1500°F), в результате чего образуется монооксид углерода и водород. \\
 +
 +CH<​sub>​4</​sub>​ + H<​sub>​2</​sub>​O → CO + 3H<​sub>​2</​sub>​ ((Леффлер Уильям Л. Переработка нефти. — 2-е изд., пересмотренное / Пер. с англ. — М.: ЗАО «Олимп-Бизнес»,​ 2004. — 224 с: ил. — (Серия «Для профессионалов и неспециалистов»).)) \\
 +
 +Без катализатора паровая конверсия метана с приемлемой скоростью и глубиной превращения протекает при 1250…1350 °С. Катализаторы конверсии углеводородов предназначены не только для ускорения основной реакции,​ но и для подавления побочных реакций пиролиза путем снижения температуры конверсии до 800…900 °С. Как наиболее активные и эффективные катализаторы конверсии метана признаны никелевые,​ нанесенные на термостойкие и механически прочные носители с развитой поверхностью типа оксида алюминия. С целью интенсификации реакций газификации углерода в никелевые катализаторы в небольших количествах обычно вводят щелочные добавки (оксиды Са и Mg). ((Ахметов С. А. и др. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа: Учебное пособие / С. А. Ахметов,​ Т. П. Сериков,​ И. Р. Кузеев,​ М. И. Баязитов;​ Под ред. С. А. Ахметова. — CПб.: Недра, 2006. — 868 с.; ил.)) \\
 +
 +2. //​**Дополнительная конверсия**//​. Не удовлетворившись водородом,​ который уже образовался,​ установка выжимает все, что можно, и из монооксида углерода. К смеси прибавляют дополнительное количество водяного пара и пропускают над другим катализатором при 340°С (650°F); в результате образуется диоксид углерода и водород. \\
 +
 +CO + H<​sub>​2</​sub>​0 → CO<​sub>​2</​sub>​ + H<​sub>​2</​sub>​ \\
 +
 +3. //​**Разделение газов**//​. Чтобы получить поток с высоким содержанием водорода,​ его отделяют от диоксида углерода с помощью процесса экстракции диэтаноламином (ДЭА). \\
 +
 +4. //​**Метанирование**//​. Поскольку присутствие даже небольших количеств оксидов углерода в потоке водорода может оказаться вредным для некоторых областей его использования,​ на следующей стадии процесса эти примеси превращаются в метан. Процесс идет на катализаторе при 420°С (800°F). \\
 +
 +CO + 3H<​sub>​2</​sub>​ → CH<​sub>​4</​sub>​ + H<​sub>​2</​sub>​O \\
 +
 +CO2 + 4H<​sub>​2</​sub>​ → CH<​sub>​4</​sub>​ + 2H<​sub>​2</​sub>​O ((Леффлер Уильям Л. Переработка нефти. — 2-е изд., пересмотренное / Пер. с англ. — М.: ЗАО «Олимп-Бизнес»,​ 2004. — 224 с: ил. — (Серия «Для профессионалов и неспециалистов»).)) \\
 +
 +++++
 +Подробная технологическая схема установки получения водорода |
 +
 +Подробная технологическая схема установки для получения водорода паровой каталитической конверсией представлена на следующем рисунке. На ней вы можете увидеть,​ в каком оборудовании протекают четыре описанные выше стадии. \\
 +
 +{{:​courses:​refining:​схема_производства_водорода.jpg?​400|}} \\
 +
 +Газ под давлением подогревают до 300—400°C в подогревателе 7 и подают в реакторы 3 и 2, где он очищается от сернистых соединений. В смесителе 11 смешивают газ с перегретым до 400—500°C водяным паром и подают паро-газовую смесь на конверсию в печь 12. Температура конверсии 800—900°C. \\
 +
 +Газ конверсии из общего коллектора проходит котел-утилизатор 13, где охлаждается до 400—450°C (эту температуру поддерживают,​ впрыскивая воду после котла-утилизатора). Для превращения CO в CO<​sub>​2</​sub>​ газ подают на первую ступень среднетемпературной конверсии в реактор 14 с железо-хромовым катализатором;​ после этого температуру паро-газовой смеси снова снижают до 230-250°C в котле-утилизаторе 13 и в водоподогревателе 15; смесь направляют на вторую ступень конверсии в реактор 16 с цинк-медным катализатором. \\
 +
 +Затем паро-газовая смесь, содержащая водород,​ диоксид углерода и водяные пары, поступает на очистку от CO2 в абсорбер 18. В результате очистки раствором карбоната калия (K<​sub>​2</​sub>​CO<​sub>​3</​sub>​) удаляют CO<​sub>​2</​sub>​ и большую часть водяных паров. Раствор K<​sub>​2</​sub>​CO<​sub>​3</​sub>​ идет на регенерацию,​ а водород подогревают до 300°C в теплообменнике 25 и подают в реактор 22 на метанирование,​ т.е. переводят оставшийся CO в метан путем гидрирования. Затем водород охлаждают в теплообменнике 25 и холодильнике 23. Компрессор 24 сжимает водород до требуемого давления на выводе с установки к месту потребления.((Смидович,​ Е. В. Технология переработки нефти и газа. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов : учебник для вузов по специальности «Химическая технология переработки нефти и газа» / Е. В. Смидович. - 4-е изд., стереотип.,​ перепечатка с третьего издания 1980 г. - Москва : Альянс,​ 2011. - 328 с.)) \\
 +
 +++++
 +
 +В некоторых случаях в распоряжении переработчиков не оказывается метана,​ не содержащего серы (природного газа). В этом случае вместо метана можно использовать более тяжелые углеводороды,​ например пропан или нафту. Такой процесс требует другого оборудования и других катализаторов. Кроме того, он менее энергетически эффективен,​ но все же работает. \\
 +
 +{{:​courses:​refining:​печь_паровой_конверсии_метана.jpg?​400|}} \\
 +Трубчатая печь паровой каталитической конверсии метана \\
 +
 +{{:​courses:​refining:​установка_паровой_конверсии.jpg?​400|}} \\
 +Установка производства водорода методом паровой конверсии легких углеводородов \\
 +
 +
 +
 +===== Словарь =====
 +
 +|водород |hydrogen |
 +|каталитическая конверсия |catalytic conversion |
 +|котел-утилизатор |waste heat boiler |
 +|метанирование |methanation |
 +|процесс паровой конверсии |steam reforming process |
 +|процесс экстракции |extraction process |
 +|установка каталитического риформинга |catalytic reforming unit |
 +
 +
 +
 +[[dsp:​blogpage|Назад в блог]]
 +
 +{{tag>​Тема}}
 +
 +~~DISCUSSION|Комментарии переводчиков~~
courses/refining/производство_водорода.txt · Последние изменения: 19.05.2016 12:23 — wikicat