موضوع هفتگی ۱۰.۱۱.۰۱، قسمت اول: لطفاً انواع کوره‌های سنتز متان، ساختار داخلی آن‌ها و مزایا و معایب را برشمارید.

قطعات داخلی کوره‌های سنتز متانول با فشار متوسط در کشور، عمدتاً شامل نوع لوله‌های سرد، نوع تحریک سرد و نوع ترکیبی از لوله‌های سرد و تحریک سرد می‌باشند. در میان قطعات داخلی نوع لوله‌ای سرد، استفاده از قطعات داخلی تک‌لوله‌ای با ساختار مسیربندی‌شده (نوع یکنواخت‌کننده دما) به خوبی موفقیت‌آمیز بوده است. این قطعات دارای توزیع دمایی ایده‌آل، ظرفیت تولید بالا، انعطاف‌پذیری عملیاتی زیاد، و همچنین فعالیت کاتالیزور که به آهستگی تحت تأثیر مواد سمی و پیری حرارتی کاهش می‌یابد، می‌باشند. این ویژگی‌ها آن‌ها را برای استفاده در محدوده دمایی باریک مربوط به کاتالیزورهای سنتز متان مناسب می‌سازد و در نتیجه مورد استفاده گسترده‌ای قرار گرفته‌اند. اگرچه قطعات داخلی نوع شوک سرمایی از نظر ساختار ساده، ظرفیت بالای پر کردن با کاتالیست، سهولت در بارگیری و تخلیه و کاهش کم مقاومت جریان، مزایایی دارند، اما تفاوت دمایی لایه‌های آن‌ها زیاد است. همچنین، سنتز متانول یک واکنش چندجهتی با تخلیه گرمایی شدید است که نیازمند شوک‌های سرمایی مکرر می‌باشد. ورود گاز شوک سرمایی باعث می‌شود که لایه کاتالیست در کل توربین به طور همزمان تحت تأثیر عواملی مانند مواد سمی و پیری حرارتی قرار گیرد؛ در نتیجه، در شرایط فرآیند فعلی، دوره استفاده از کاتالیست کوتاه و میزان الکل تولید شده از هر تن کاتالیست نیز کم خواهد بود.

این ایده و پیشنهاد خیلی خوب است! پشتیبانی

ویژگی‌های برج خنک‌کننده آبی روچی: سطح تبادل حرارت بالاتر، یکنواختی دما، شرایط مناسب برای استفاده از کاتالیست، و قابلیت بارگیری و تخلیه آسان； دارای عملکرد قدرتمندی است و راکتور، دیگ باقی‌مانده و هیتر راه‌اندازی را در یک مجموعه ادغام کرده؛ این ویژگی باعث سهولت عملیات در شرایط مختلف می‌شود و بهترین نمونه برای راکتورهای تولید متان محسوب می‌گردد. مزایای کمی دارد، ضریب بارگذاری پایین است، مصرف مواد زیادی دارد، الزامات ساخت بالاست، الزامات مربوط به مواد نیز بالاست، وزن هر واحد زیاد است، حمل و نصب آن دشوار است و گسترش آن به اندازه‌های بزرگتر نیز کمی دشوار است.

راکتورهای سنتز خنک‌شونده با آب، از نوع افقی، شرکت فناوری صنایع شیمیایی لیندا در استان ججیانگ: ویژگی‌ها: ① ظرفیت بالا، وجود کاتالیست در خارج لوله‌های انتقال حرارت； ②توانایی انتقال حرارت بالا ； ③نسبت چرخش پایین، ارزش خالص محصول بالا ； ④فشار کاهش می‌یابد و کاهش فشار در برج بین ۰٫۰۳ تا ۰٫۰۵ MPa است. ⑤می‌توان ظرفیت تولید را با افزایش طول بستر کاتالیستی بهبود بخشید ； ⑥پوشش بیرونی و قطعات داخلی جدا هستند و قطعات داخلی را می‌توان به تنهایی تعویض کرد.

توربین سنتز متان با صفحات خنک‌کننده آبی نوع GC که توسط شرکت نانجینگ گوچانگ برای صنایع شیمیایی تولید می‌شود، دارای ظرفیت هر توربین بین ۱۰ تا ۱۰۰ هزار تن در سال است. ویژگی‌های آن عبارتند از: ① فناوری توزیع شعاعی گاز و جلوگیری از روانش، که فشار کاهش‌یافته معمولاً بین ۰.۱ تا ۰.۲ MPa است； ②بهبود ویژگی‌های انتقال حرارت در لایه کاتالیزور، افزایش ضریب انتقال حرارت و تقویت توانایی انتقال حرارت ； ③ضریب پر کردن کاتالیزور بالا است و ظرفیت تولید نیز بالا می‌باشد.

نوع پوسته‌لوله‌ای، نوع محوری شعاعی، نوع سه لوله‌ای، مخازن کاتالیزور بالا و پایین و غیره

کوره‌های سنتز تیوبی هزینه کمی دارند، برای فشارهای تا ۵ مگاپاسکال مناسب هستند و در تجهیزات کوچک و متوسط سنتز متان رایج‌اند. کنسول‌های ترکیبی هزینه ساخت بالایی دارند، برای فشارهای تا ~۸ مگاپاسکال مناسب هستند و در تجهیزات بزرگ تولید متانول به طور رایج یافت می‌شوند.

پاسخ به ۴# liujianguo1116: لوگی دیگر از برج‌های خنک‌کننده سردآبی تکی استفاده نمی‌کند؛ اکنون از روش خنک‌کننده سردآبی + خنک‌کننده هوایی استفاده می‌شود که باعث افزایش بازدهی حرارتی شده و تقریباً هیچ اتلاف حرارتی وجود ندارد.

کوره سنتز متان نوع پلیتی کاسالی، دارای بازدهی خوبی در تبادل حرارت است؛ نرخ تبدیل متان تولید شده بالا بوده و کنترل دما در آن آسان است

۱. فرآیند سنتز متان: گاز تبدیل‌شده و گاز چرخشی متان، توسط کمپرسورهای مشترک به فشار ۷.۹ MPa رسانده می‌شوند؛ سپس توسط پیش‌گرمکن گاز ورودی، دمای آن‌ها به حدود ۱۴۰ درجه سانتی‌گراد افزایش می‌یابد. این گازها وارد لوله‌های سرد توربین سنتز متان می‌شوند و در آنجا با گاز واکنش‌دهنده در خارج از لوله‌ها، انرژی حرارتی رد و بدل کرده و دمایشان به ۲۴۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد. پس از آن، گازها از لوله‌های سرد خارج شده و وارد لایه کاتالیزور در خارج از لوله‌ها می‌شوند تا واکنش ادامه یابد. دمای گاز خروجی از توربین سنتز حدود ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد است؛ این گاز وارد کتری بازیافت حرارت شده و بخار تولید می‌شود. سپس، گاز ورودی توسط لوله‌های پیش‌گرمکن گاز ورودی گرم شده و دمای خود نیز کاهش می‌یابد. در نهایت، گاز وارد پیش‌گرمکن آب خنک‌کننده متان و سپس جداکننده متان می‌شود تا دمای گاز واکنش‌دهنده به ۴۰ درجه سانتی‌گراد کاهش یابد. متانول خام پس از جداسازی، در یک مخزن فلشینگ تحت فشار کم، فلشینگ می‌شود و سپس به بخش تقطیر متانول ارسال می‌گردد. بخش عمده‌ای از گازهای حاصل، پس از افزایش فشار توسط موتور چرخشی، دوباره وارد کوره سنتز متانول شده و بخش کوچکی از آن به عنوان گاز تخلیه برای بازیابی هیدروژن استفاده می‌شود. نمودار فرآیند در شکل ۱ نشان داده شده است. شکل ۱: نمودار ساده فرآیند تولید متانول در فشار پایین
شکل ۲: جدول تجهیزات اصلی برای تولید متانول
شکل ۳: ساختار برج تولید متانول با توزیع یکنواخت دما
نمودار ساده ساختار برج تولید متانول با توزیع یکنواخت دما، همان‌طور که در شکل ۲ نشان داده شده است، گاز ورودی از ورودی گازی شماره ۱ وارد برج می‌شود؛ سپس از طریق لوله‌های هدایت گاز، گاز به طور یکنواخت در تمام مسیرهای داخل برج توزیع می‌شود. این ساختار باعث می‌شود که گاز در داخل برج به طور یکنواخت از نظر رادیال توزیع شود. سپس گاز وارد لوله‌های سرد پایینی شماره ۱۰ می‌شود و از طریق تبادل حرارتی با گاز موجود در لایه کاتالیستی، دمای آن افزایش می‌یابد؛ سپس گاز وارد لوله‌های سرد بالایی شماره ۹ می‌شود و در آنجا نیز از طریق تبادل حرارتی معکوس با گاز موجود در لایه کاتالیستی، دمای آن بیشتر می‌شود. پس از رسیدن دمای گاز به دمای مناسب برای فعالیت کاتالیست، گاز وارد لایه کاتالیستی شماره ۱۷ می‌شود تا واکنش مربوط به تولید متان رخ دهد؛ پس از این واکنش، گاز از محل شماره ۱۶ از توربین تولید متان خارج می‌شود. در کوره سنتز متانول نوع یکنواخت‌سازی دما، مدل TJW3000 از منگولستان داخلی، ۴ مجموعه شامل ۲۸ نقطه اندازه‌گیری دما وجود دارد؛ این امر امکان نظارت بهتر بر دمای لایه کاتالیزور در طول فرآیند تولید را فراهم کرده و درک جامع‌تری از وضعیت واکنش سنتز متانول را امکان‌پذیر می‌سازد. ۴. کاهش دمای کاتالیزور: برای سنتز متانول، از کاتالیزور فشار پایین XNC-98 شرکت سیچوان تیان‌یی تکنولوژی استفاده شده است؛ مقدار کاتالیزور مورد استفاده ۷۴.۰۵ تن بوده است. کیفیت کاهش دما، تأثیر مستقیمی بر عملکرد کاتالیزور خواهد داشت. اصل اساسی کاهش دما در فرآیند کاهش، کنترل دقیق غلظت بخار آب به حدی است که از ۳.۰ گرم بر متر مکعب بیشتر نشود و تلاش شود تا در دماهای پایین، مقدار بیشتری آب تولید شود. به دلیل وجود تأخیر و خطاهایی در اندازه‌گیری غلظت بخار آب، معمولاً غلظت بخار آب به میزان آب تولیدش تبدیل می‌شود تا سرعت گرم شدن و کاهش دما کنترل گردد. خروجی آب با دمای پایین، به بهبود فعالیت کاتالیزور کمک می‌کند. کاهش دمای کاتالیست‌های سنتز متان، توسط کارخانه متان شرکت آمانو مورد توجه ویژه‌ای قرار گرفته است؛ به همین منظور، جلساتی با حضور تولیدکنندگان کاتالیست، شرکت لیندا و متخصصان کارخانه برگزار شد تا راهکارهای لازم برای کاهش دما مشخص گردد. (۱) کاتالیست سنتز متانول در دمای ۱۴۰ درجه سانتی‌گراد شروع به هیدروژناسیون می‌کند. (۲) پیش از کاهش، دقت فلومتر FI01412 در لوله‌کشی هیدروژن‌رسانی را بررسی کرده و میزان هیدروژن در خروجی توربین سنتز را تحلیل نمایید. (۳) الزامات میزان هیدروژن