Конверсия метана

Дослідженнями встановлено, що чим вище молекулярна маса сірчистих

сполук, тим важче вони виділяються з газів. Важче всього виділяються тіофени, як циклічні сполуки з двома подвійними зв'язками, легше інших – етил- і метилмеркаптани і сірководень.

В залежності від джерела добування природного газу він може містити від 50 до 800 мг сірки на 1 м3.

Відома велика кількість різних методів очистки технологічних газів від сірки, до основних з яких відносяться:

1) хемосорбція  активним   поглиначем   -  оксидом   цинку,   або оксидом заліза;

2) адсорбція на активованому вугіллі або цеолітах;

3) мембранна очистка газів;

4) абсорбція рідкими поглиначами, наприклад, етаноламінами.

В технології аміаку найбільш поширене використання знайшли: хемосорбція оксидом цинку, адсорбція на цеолітах і мембранна очистка газів. При цьому через присутність в природному газі органічних сполук сірки перед очисткою, як правило, проводять їх гідрування.

Використання стадії гідрування обумовлено тим, що наявність в газі тіофенів, сульфідів, дисульфідів та інших високомолекулярних сірчистих сполук дуже знижує ступінь очистки газу і простого поглинання сірчистих сполук абсорбцією чи хемосорбцією недостатньо.

У виробництві аміаку звичайно здійснюють двохступеневу очистку: спочатку сірчисті сполуки гідрують на каталізаторі до сірководню, а потім поглинають останній оксидом цинку. Такий метод надійно забезпечує достатньо високу ступінь очистки. Його використовують тоді, коли природний газ містить сірчистих сполук до 50-100 мг сірки на 1 м3. Як що у природному газі більше 80-100 мг сірки на 1 м3, то застосовують після гідрування сірчистих сполук на другій стадії очистки поглинання сірководню на цеолітах, або абсорбцію рідкими поглиначами. В останні роки почав використовуватися також найбільш сучасний метод – мембранна очистка газів.

Склад синтез-газу у виробництві аміаку представлений у таблиці 2.2.

 

Таблиця 2.2- Склад синтез-газу у виробництві аміаку.

Стадія виробництва аміаку		Склад синтез-газу, % об.
		Н2	СО		СО2	СН4	N2+Ar
Трубчата конверсія СН4		69,8	9,0		10,7	9,5	1,0
Шахтна конверсія СН4		56,9	12,1		8,1	0,3	22,6
Середньо температурна конверсія СО		60,3	3,0		15,6	0,3	20,8
Низькотемпературна конверсія СО		61,4	0,3		17,8	0,2	20,3
Очистка від СО2		74,6	0,4		0,1	0,3	24,6
Метанування	74,2		-		-	0,8	25,0

 

Вихідною сировиною є також повітря та водяна пара. Якість технологічного повітря, яке використовується в автотермічних реакторах, визначається наступними нормами ( вміст в мг/м3, не більше) : сірки – 0,05 S, галоїдів – 0,01 Cl, фосфору – 0,01 PO4. Вміст масла та пилу в повітрі не допускається.

Контроль чистоти водяної пари досягається ретельною очисткою природної води, рециркуляцією конденсату і режимом продувок котлових осадів. Крім того, застосовуються заходи боротьби з крапельним унесенням котлової води, яка є основним джерелом забруднення пари солями Na, Ca та Mg в котлах з тиском не більше 6 МПа. В котлах високого тиску ( >10 МПа) основним джерелом забруднення є підвищена розчинність в парі механічних домішок, які містяться в живильній воді (частинки глини, кремнезему тощо), а також продукти корозії матеріалів обладнання.

Продуктом є аміак. При звичайній температурі – безбарвний газ з удушливим різким запахом і їдким смаком, який подразнює слизові оболонки.

Аміак дуже добре розчинний у воді. При кімнатній температурі й атмосферному тиску в 1 дм3 води розчиняється близько 750 дм3 газоподібного аміаку.

При звичайній температурі аміак стійкий. Дисоціація його на N2 і Н2 у газовій фазі стає помітною при 1197 оС и вище, у присутності каталізатора він починає дисоцюювати при 297 оС. Аміак – досить реакційно здатна речовина, що вступає в реакції приєднання, заміщення та окислювання.

Якість технічного водного аміаку регламентується ГОСТ 9-77*, що передбачає випуск продукту А и Б. А – застосовується для промисловості і роздрібної торгової мережі; Б – для сільського господарства. Для одержання водного аміаку марки А повинен застосовуватися паровий конденсат або хімічно очищена вода. Технічний водний аміак повинен відповідати нормам, зазначеним в таблиці 2.3.

 

Таблиця 2.3- Норми для технічного водного аміаку

Показники	Норма для марки
	А, вищий сорт	А, перший сорт	Б
Зовнішній вигляд	Прозора безбарвна рідина	Прозора рідина. Допускається незначна опалесценція	Прозора рідина. Допускається жовтуватий відтінок
Вміст Аміаку, % не меньше	25	25	25
Те ж саме в перерахунку на азот	Не нормується	Не нормується	20,5
Нелетучого залишку, г/дм3, не більше	0,07	0,2	Не нормується
СО2 г/дм3, не більше	Не нормується	Не нормується	8
Міді мг/дм3, не більше	Не нормується	Не нормується	10

 

Якість рідкого аміаку регламентується ГОСТ 6221-82, який передбачає випуск продукту трьох марок: А –для азотування, як холодоагент, для створення захисних атмосфер; Ак – для постачань на експорт і транспортування по магістральному аміакопроводу; Б – для переробки в добрива і застосування в сільському господарстві безпосередньо як азотне добриво.

Норми, яким повинна відповідати якість рідкого аміаку, представлені в таблиці 2.4.

 

Таблиця 2.4- Норми для рідкого аміаку 

Показники	Норма для марки
Вміст	А	Ак	Б
аміаку, %, не менше	99,96	99,6	99,6
азоту, %, не менше	-	82	82
води, %, не більше	0,04	0,2-0,4
мастил, мг/дм3 , не більше	2	2	8
заліза, мг/дм3, не більше	1	1	2
СО2, мг/кг, не більше	-	30±10	-

 

Рідкий аміак перевозять у сталевих балонах, залізничних і автомобільних цистернах, водяним транспортом – у спеціально обладнаних танкерах, а також транспортують по аміакопроводах.