Только что получила статью, давайте все вместе её проверим

Thread Content

Аннотация. Для производства синтетического аммиака на основе метода термообратного адсорбции с использованием водорода была оптимизирована схема восстановления газов, образующихся в процессе термообратной адсорбции. Было также использовано смешивание газов, полученных в результате десорбции, и газов, выделяющихся при работе коксовых печей, а также параллельное использование газов, получаемых с помощью метода термообратной адсорбции. Это позволило достичь производства жидкого аммиака с использованием двух источников газа. Был проанализированы преимущества и недостатки всего процесса. Ключевые слова: газ коксовой печи, газ, полученный в результате процесса PSA, рекуперация, жидкий аммиак. Введение. Установка для извлечения водорода из газов, образующихся при производстве метанола, позволяет получать высокочистый водород, но в то же время образуется большое количество газа, полученного в результате процесса десорбции. Этот газ составляет примерно 30–35% от общего объема газов, образующихся при производстве метанола. Состав газа включает CH4 (11,09%), H2 (24,11%), CO (8,93%), N2 (40,98%) и CO2 (14,89%). Если сбрасывать их непосредственно в атмосферу, это приводит не только к расточительству энергии, но и к загрязнению окружающей среды, поэтому необходимо их перерабатывать. 1. Анализ существующего оборудования
1.1 Анализ производственной мощности оборудования
Проектная мощность установки по синтезу аммиака составляет 100 тыс. т/год. Сырьевой газ для нее поставляется двумя установками по производству метанола в том же промышленном парке, каждая из которых имеет мощность 100 тыс. т/год; азот поступает с воздухоразделительных установок этих же метанольных установок. Каждый комплект установок по производству метанола обеспечивает подачу 12 000–14 000 Нм³/ч газа, образующегося при производстве метанола; два таких комплекта позволяют получать 24 000–28 000 Нм³/ч этого газа. В результате получается 15 600–18 200 Нм³/ч чистого водорода в час. В связи с строительством в промышленном парке нового производственного комплекса по выпуску капролактама, компания PSA возьмет на себя задачу поставки водорода. Водород необходим для очистки сырого бензола, гидрирования бензола в циклогексан, а также для производства перекиси водорода; объем поставок составит 14 000 Нм³/ч. После балансировки для синтеза аммиака остается лишь 1600–4200 Нм3/ч водорода, что не позволяет установкам по синтезу аммиака обеспечить потребности в производстве лактама. Поэтому необходимо строить новые установки для получения водорода и азота из смеси газов, получаемых на коксовых печах, и газов, получаемых в результате десорбции с помощью метода PSA. 1.2 Описание первоначальной процедуры: Газ, образующийся в результате выделения метанола на установке по его производству, подвергается очистке с помощью технологии PSA, в результате чего получается водород высокой чистоты. Этот водород смешивается с азотом, находящимся под давлением и поступающим с установки по разделению газов. Затем смесь направляется на установку для метанализа, где CO и CO2 превращаются в CH4. После этого смесь с повышенным давлением поступает на установку для синтеза. См. рис. 1. Рис. 1. Схематическое изображение процесса синтеза аммиака. Кроме того, вариантом восстановления газа, получаемого в устройстве PSA, является его использование для сгорания в камерах карбонизации конвертеров. Однако из-за значительных колебаний давления газ не может быть использован для сгорания и выходит прямо в факел, что приводит к расточительству ресурсов. 2. Анализ установки после модернизации 2.1 Анализ производственных мощностей после модернизации Новая установка для производства газа в настоящее время работает нормально: объем поступающего газа от коксовых печей составляет 17500 Нм3/ч, а объем очищенного газа, поступающего на синтез, — примерно 26000 Нм3/ч. Это соответствует объему производства аммиака в размере 9 тонн в час. Благодаря интеграции этой установки с существующей технологической схемой достигается цель полной загрузки производства. 2.2 Описание процесса: Газы коксовых печей и газы, образующиеся в результате процесса PSA, поступают в резервуары. Затем они подвергаются повышению давления с помощью совмещенного компрессора для газов коксовых печей/очищенных газов. После этого газы направляются на этап тщательной десульфуризации, где сера из газов удаляется с помощью процесса гидротермической конверсии с участием железа и молибдена, а также с использованием средства для десульфуризации на основе оксида цинка. Согласно требованиям по соотношению воды и углерода, технологический пар подается в теплообменный конвертер; затем, в соответствии с технологическими требованиями, добавляется обогащенный кислородом воздух, после чего смесь поступает во второй конвертер для завершения процесса конверсии. Высокотемпературный конверсионный газ после восстановления тепла используется для предварительного нагрева сырьевого газа и технологической конденсатной жидкости; затем происходит реакция низкотемпературной конверсии углекислого газа в монооксид. Уровень монооксида контролируется до заданных значений, после чего газ поступает на этап декарбонизации MEDA. После декарбонизации газ подается в секцию очистки компрессора, сочетающего газ из коксовых печей с очищенным газом; затем он смешивается с водородом, полученным с помощью метода PSA. После этого смесь подается в печь для метанизации и компрессируется с помощью комбинированного компрессора синтез-газа, после чего поступает на этап синтеза. См. рис. 2. Рис. 2. Существующий процесс производства синтетического аммиака. 2.3 Проблемы, возникшие в ходе модернизации процесса. 1. Углекислый газ, образующийся в процессе производства (примерно 4000 Нм3/ч), сейчас просто сбрасывается в атмосферу, что является расточительством ресурсов. Теперь планируется установить оборудование для его компрессии с целью использования в производстве метанола в качестве источника углерода; оставшийся углекислый газ будет использоваться в качестве сухого льда. 2. Исходя из текущего контроля технологических показателей процесса вождения двигателя и учета теплового баланса, необходимо дополнительно изучить возможность использования кислорода в данном устройстве. На текущем этапе кислород добавляется только тогда, когда PSA обеспечивает недостаточное количество водорода; это сильно отличается от первоначального проекта ； При проектировании насоса для жидкого кислорода не предусмотрели частотное регулирование; при использовании жидкого кислорода его избыток просто сбрасывается на месте, что приводит к значительным потерям. 3. В системе декарбонизации из-за длительного простоя после очистки, несмотря на многократную промывку перед запуском, в растворе системы после начала работы по-прежнему присутствуют твердые примеси; поэтому необходимо периодически чистить насос для перекачки раствора ； В некоторых охладителях системы декарбонизации используются пластинчатые теплообменники, которые легко засоряются и требуют регулярной чистки. 4. Новая система включает три нагревательных печи, объединённые одним дымоходом, что делает её небезопасной и затрудняющей эксплуатацию при запуске. 5. Сочетание процесса стимулирования конденсата и технологического потока приводит к тому, что при первоначальном нагреве установки объем работы в обратном направлении значительно возрастает. 6. Дизайн склонен к консерватизму: размеры некоторых узлов меньше, а количество катализатора, используемого, также меньше. 7. Расположение устройства нерационально, что затрудняет техническое обслуживание и замену катализатора. 8. Использование нескольких точек отбора проб в сочетании с одним охлаждачем проб приводит к значительным ошибкам в результатах анализа. 9. При десорбции MEDA при атмосферном давлении необходимо использовать водяной затвор; использование насосов для перекачки раствора не допускается. 10. Водяные уплотнители на входе и выходе из резервуара для газа располагаются под уровнем земли, что затрудняет сброс конденсата; их следует разместить над уровнем земли с автоматической системой сброса воды. 3. Преимущества и недостатки производства синтетического аммиака с использованием двух источников газа 3.1 Преимущества 1. Газ, полученный в результате десорбции на устройстве PSA, собирается в резервуарах, что позволяет избежать выбросов этого газа в атмосферу. Кроме того, восстанавливаются полезные для производства синтетического аммиака газы – CH4, H2, CO, N2, что способствует увеличению объема производства. 2. Для конверсии газа коксовых печей используется двухэтапная процедура, что снижает потребление чистого кислорода и повышает степень преобразования метанового газа. 3. Объединение установки стрипинга технологического конденсата с установкой по производству водорода позволяет полноценно использовать тепло оборудования: при этом получается пар в качестве побочного продукта, а технологический конденсат подвергается стрипингу, что сокращает выбросы сточных вод, содержащих аммиак. 3.2 Недостатки: 1. Давление и состав газа, выделяемого при десорбции, сильно колеблются; он не может полностью смешиваться с газом коксовых печей в резервуаре, что влияет на стабильность производства. Кроме того, при небольшом объеме газа коксовых печей (менее 6000 Нм3/ч) после добавления газа, выделяемого при десорбции, в системе возникают значительные колебания. 2. В результате восстановления поглощающего газа увеличивается содержание азота в баллоне; при этом мощность одного компрессора газов коксовых печей оказывается недостаточной, что приводит к повышенному энергопотреблению установки. 3. Способ управления потоком газа, выделяемого в процессе PSA, в резервуаре для газа нерационален; следует использовать программируемые клапаны для управления в соответствии с таймингом процесса PSA, что способствует стабильному контролю соотношения водорода и азота. 4. Заключение. Данная установка для производства аммиака является первой в стране, в которой для получения водорода используется газ, образующийся при переработке метанола. Газ, полученный в результате десорбции, смешивается с газом, выделяющимся при работе коксовых печей, после чего оба вида газа используются для производства аммиака. Судя по текущему состоянию работы оборудования, новое оборудование для производства водорода успешно интегрировано с существующим оборудованием для производства аммиака. При стабильном подаче газа от коксовых печей и газа, получаемого в процессе производства метанола, можно достичь цели производства 300 тонн жидкого аммиака в день, тем самым достигнув целей по увеличению объемов производства и сокращению выбросов. Также были проанализированы проблемы, существующие в устройстве, что служит основой для его капитального ремонта и технического обновления в будущем.