Паровая конверсия природного газа в трубчатой печи (первичный риформинг)

Перед трубчатой печью газовая смесь смешивается с водяным паром, перегретым до (360 – 390)^◦С, и с давлением 4,05 МПа до объемного соотношения «пар : газовая смесь» – «(3,1 – 3,4) : 1», что соответствует соотношению «пар : природный газ» – «(3,2 – 4) : 1». Недопустимо снижение соотношения «пар : газ» менее «2,8 : 1» из-за возможного образования углерода в свободном виде, проникновению его в поры катализатора, отложение на поверхности и, как следствие, его разрушения. После смешения с паром парогазовая смесь поступает в подогреватель, расположенный в конвекционной зоне трубчатой печи (БТА), где за счет тепла дымовых газов нагревается до температуры не выше 520^◦С.

Нагретая парогазовая смесь с давлением 3,7 МПа (37 кгс/см²) распределяется по реакционным трубам, расположенным в радиационной камере трубчатой печи 8. В реакционных трубах на никелевом катализаторе при температуре на выходе (760­ – 830)^◦С и объемной скорости 1750 ч^—1 осуществляется процесс конверсии природного газа с паром.

Тепло необходимое для процесса конверсии, подводится к трубам в камере радиации за счет сжигания топливного газа в потолочных горелках печи. После реакционных труб конвертированная парогазовая смесь проходит сборный коллектор и подъемные трубы, где дополнительно нагревается до температуры не более 860^◦С и затем по футерованному коллектору поступает в конвертор метана 2-ой ступени 9. Объемная доля метана в газе после трубчатой печи составляет (9 – 11) %.

Производство метана

Трубчатая печь, кроме радиационной камеры с реакционными трубами (12 рядов по 42 трубы в каждом), конвекционной камеры с блоком теплоиспользующей аппаратуры (БТА), имеет вспомогательный котел 3, в котором за счет сжигания природного газа получается дополнительное количество пара с давлением 10,2 – 10,9 МПа (102 – 109 кгс/см²).

Природный газ для сжигания поступает из сети через клапан, после которого часть природного газа направляется на сжигание в горелки вспомогательного котла 3 и горелки подогревателя 10 (при необходимости), а другая часть проходит подогреватель, расположенный в БТА трубчатой печи, где нагревается до температуры не более 155^◦С.

Тепло дымовых газов, образующихся при сжигании газа в горелках трубчатой печи и вспомогательного котла, используется в блоке теплоиспользующей аппаратуры (БТА) для:

• подогрева парогазовой смеси, поступающей в реакционные трубы, до температуры не более 520^◦С;
• подогрева паровоздушной смеси, поступающей в конвертор метана 2-ой ступени 9 до (460 – 500)^◦С;
• подогрева пара в двухступенчатом пароперегревателе до температуры 440^◦С и 490^◦С;
• подогрева питательной воды, поступающей в паросборник 11 до температуры не более 300^◦С;
• подогрева природного газа, поступающего на сжигание в 8 до температуры не более 155^◦С.

Дымовые газы, после использования их тепла, с температурой не более 220^◦С дымососами 12 выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу 13.

Сжигание топливного газа в горелках печи производится с избытком воздуха, при котором концентрация кислорода в дымовых газах составляет (2 – 4)% об. Регулирование разрежения в топочном пространстве печи осуществляется путем изменения числа оборотов турбин дымососов и степенью открытия шиберов на всасе дымососов.

Использование танковых и продувочных газов вместе с природным газом в качестве топлива в печи 8 приводит к резкому увеличению выбросов оксидов азота с продуктами сгорания от (100 – 150) мг/м³ до (400 – 500) мг/м³.

Для снижения содержания оксидов азота в дымовых газах предусмотрено гомогенное восстановление их аммиаком при температуре (900+1000)^◦С. Максимальная степень восстановления наблюдается при температуре 950^◦С. Пар в гомогенной очистке используется в качестве разбавителя аммиака. Газообразный аммиак подается из блока АХУ в количестве не более 400 м³/час.

Регулирование расхода защитного пара 0,7 МПа (7 кгс/см²) в форсунки в туннелях трубчатой печи производится открытием арматуры по месту. Концентрация оксидов азота в дымовых газах на выходе из трубчатой печи составляет не более 130 мг/м.

После трубчатой печи конвертированная парогазовая смесь по передаточному коллектору поступает в кольцевое пространство конвертор метана 2-ой ступени 9.