【Профессиональный анализ】Обзор процесса производства СПГ из газа коксовых печей и характеристик работы оборудования

Thread Content

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем Ruling 12.04.2016 в 21:12. Авторы статьи: Лю Сюэфэй1, Лю Пэнсян1, Чжоу Лун2, Вэй Лун1, Чан Цзюньши1. Ключевые слова: газ коксовых печей； метанация ； сжиженный природный газ ； Синтез метана ； Ликвидация газа. Организации-авторы: 1. Научно-исследовательский центр по технологиям в области энергетики компании XinDi Energy Engineering Technology Co., Ltd., Пекин; 2. Компания Henan Jingbao XinAo New Energy Co., Ltd. В мае 2013 года технология преобразования газа, получаемого при производстве кокса, в сжиженный природный газ, разработанная самостоятельно компанией XinDi Energy Engineering Technology Co., Ltd., впервые была успешно применена на проекте по производству СПГ в компании Henan Jingbao. Был получен качественный СПГ; мощность производства составляет 300 тысяч кубических метров в день. Это открыло новые возможности для повторного использования газа, получаемого при производстве кокса. Далее позвольте мне показать вам подборку опыта эксплуатации устройства с использованием современных технологий: 1. Описание процесса. Это устройство предназначено для преобразования полезных газов, содержащихся в газах коксовых печей, в метан; затем с помощью процедуры глубокого охлаждения получается продукт в виде СПГ. Разделено на три участка: участок очистки, участок синтеза метана и жидкостный участок. Его особенности следующие. (1) Секция очистки газа. Задача секции очистки газа — поднять давление коксового газа и очистить его, чтобы содержание примесей в нем соответствовало требованиям катализаторов для синтеза метана. (2) Участок синтеза метана. На участке синтеза метана осуществляется преобразование активных газов, содержащихся в газах коксовых печей, в метан. К активным газам относятся CO, CO2, бензол, алканы и т. д. В системе реакции синтеза метана применяется технология с использованием нескольких реакторов при высоких температурах, что позволяет максимально эффективно использовать полезные газы, содержащиеся в газах коксовых печей. Кроме того, удовлетворяются требования отделения жидкостей к качеству газа. Для эффективного использования тепла в системе применяется технология использования точек замерзания для создания иерархической сети теплообменников. (3) Секция жидкого водорода. Задача секции жидкого водорода — путем глубокого охлаждения и разделения газа, полученного на синтезной секции, получить СПГ. Разделенный жидкий продукт направляется в резервуары для хранения СПГ. Сначала из исходного газа удаляются примеси, такие как H2O, кислотные газы (включая CO2, H2S, COS, органические сульфиды) и ртуть. Затем с помощью процесса смешанной рефрижерационной циркуляции синтетический природный газ сжижается, а с помощью процесса низкотемпературной дистилляции из метана выделяются азот и водород. 2. Состояние работы устройства и обобщение опыта (1) Колебания состава газа коксовых печей из-за проблем на коксохимическом заводе приводят к изменениям в составе газа коксовых печей. Диапазон соотношения водорода к углероду для компонентов составляет от 3,2 до 4,1. Колебания соотношения водорода и углерода приводят к колебаниям содержания CO2 в газе, выходящем с выхода установки по синтезу метана. При соотношении водорода и углерода выше 3,5 содержание CO2 в газе, выходящем с этапа синтеза метана, находится в диапазоне от 6 до 10 ppm ； При соотношении водорода и углерода ниже 3,5 содержание CO2 в газе на выходе из участка синтеза метана начинает значительно увеличиваться. В процессе работы максимальное содержание CO2 достигало почти 300 ppm (об/об). При проектировании секции жидкостной обработки была добавлена защита декарбонизационной колонны, поэтому это не повлияло на последующие секции жидкостной обработки. В начальный период работы конвертерного газа содержание кислорода оставалось нестабильным и часто колебалось. Это приводит к колебаниям температуры слоя в гидрогенизационном реакторе на этапе очистки, что затрудняет его стабилизацию. При высоком содержании кислорода это ранее приводило к перегреву гидрогенизационного реактора. После координации и стабилизации содержания кислорода в газе коксовых печей процесс работы отделения очистки пришел в норму. (2) Примеси в газе коксовой печи. Основными примесями в газе коксовой печи являются бензол, нафталин, деготь, NH3, сера и т. д. После этапа очистки NH3 и небольшое количество бензола попадают на этап синтеза метана. После секции синтеза метана NH3 все еще присутствует и попадает в секцию жидкостной обработки. Бензол не обнаружен. Из этого следует, что секция синтеза метана при высоких температурах обладает очищающим эффектом на бензол; путем гидрогенизации бензола можно в конечном итоге получить метан. В секции жидкостной обработки в основном можно не учитывать проблему замерзания и закупорки холодильных устройств из-за бензола. (3) Во время работы устройства против замерзания холодильной камеры с аммиаком дважды возникала проблема замерзания в секции жидкостной обработки холодильной камеры. Во время работы на месте был обнаружен запах аммиака. Согласно данным, температура плавления аммиака составляет -77,7°C, а температура в холодильной камере опускается ниже -150°C. Таким образом, теоретически существуют условия для замерзания и закупорки системы из-за аммиака. После лабораторного анализа было установлено, что основным веществом, вызывающим замерзание и закупорку, является аммиак. По результатам анализа проб, взятых на месте, было установлено, что аммиак, попадающий в секцию с жидкими веществами, поступает из двух источников: во-первых, это аммиак, содержащийся в самом газе коксовых печей ； Второй — побочные реакции на этапе синтеза метана. Согласно результатам измерений на месте, при температуре реакции около 600°C содержание аммиака в газе, выходящем с выхода участка синтеза метана, составляет 130–160 ppm. При температуре реакции ниже 560°C содержание аммиака составляет менее 80 ppm. После обсуждения и согласования была принята решение о добавлении колонны декаминизации после участка синтеза метана. После прохождения через аммониаковую колонну содержание аммиака в жидкой фазе снижается до уровня ниже 10 ppm, что решает проблему засорения холодильных устройств из-за аммиака. (4) Контроль накопления углерода на катализаторе: после работы устройства при высоких температурах в течение определенного времени было обнаружено увеличение падения давления в одном из сегментов реактора. По анализу, возможно, увеличение падения давления вызвано накоплением карбона. Основными компонентами газа, получаемого в результате процесса производства кокса, являются водород, монооксид углерода, углекислый газ, метан, азот и другие вещества. Результаты наших экспериментов показали, что как монооксид углерода, так и метан могут подвергаться реакциям образования углеродных отложений при высоких температурах. Однако в условиях восстановительной среды, характерной для газа, получаемого при производстве кокса, где присутствует избыток водорода, преимущественно именно монооксид углерода подвергается таким реакциям. Дальнейшие исследования показали, что при снижении температуры до определенного уровня скорость образования окислов углерода резко снижается до минимальных значений. Кроме того, увеличение содержания водяного пара также способствует снижению этой скорости. Таким образом, путем изменения условий работы устройства мы смогли поддерживать температуру в реакторе ниже температуры образования окислов углерода, а также добавлять соответствующее количество пара, что позволило успешно предотвратить процесс образования окислов углерода. (5) Влияние рабочего давления. Химические уравнения реакций метанизации угарного газа и углекислого газа выглядят следующим образом: CO + 3H2 = CH4 + H2O; CO2 + 3H2 = CH4 + 2H2O. Из этих уравнений видно, что в процессе метанизации общее количество молей веществ после реакции меньше, чем до нее; это является реакцией с уменьшением объема. Следовательно, повышение давления способствует протеканию реакции метанизации угарного и углекислого газов в положительном направлении. Однако в газе коксовых печей содержится большое избытке водорода, и в ходе эксплуатации было установлено, что монооксид углерода может полностью реагировать как при низком, так и при высоком давлении; его не обнаружили в газе, выходящем с этапа синтеза метана. При низком давлении содержание углекислого газа в газе, выходящем из участка синтеза метана, составляет 500–800 ppm. По мере повышения давления содержание CO2 снижается; когда давление превышает 1,5 МПа, содержание CO2 резко падает до уровня, характерного для нормальной работы, и больше не изменяется с повышением давления. Из этого следует, что метанизация происходит с угарным газом в приоритетном порядке по отношению к углекислому газу, и для обеспечения требуемого уровня содержания CO2 на этапе жидкостной обработки установка должна работать при давлении выше 1,5 МПа. Адрес оригинала: http://www.gasheat.cn/Thesis/574.html#rd