Дипломная работа: Проектирование автоматической системы управления температурным режимом печи пиролиза П-101 установки
ZnO + H2 S = ZnS + H2 O (1)
В основе катализатора сероочистки содержится окись цинка и окись меди. Процесс поглощения сернистых соединений осуществляется при температуре 300-360о С, поэтому предварительно исходный газ проходит подогрев.
На стадии пиролиза сырья идут следующие основные реакции:
CH4 + H2 O -----> CO + 3 H2 - 49 ккал/моль (2)
СH4 + CO2 -----> 2CO + 2 H2 - 59 ккал/моль (3)
CO + H2 O -----> CO2 + H2 + 9,8 ккал/моль (4)
Необходимый для компенсации эндотермичности процесса подвод тепла осуществляется за счет сгорания топливного газа.
Очистка продуктов пиролиза (пирогаза) от двуокиси углерода раствором горячего поташа осуществляется в абсорбере (колонном аппарате) по реакции:
K2 CO3 + CO2 + H2 O -----> 2 KHCO3 (5)
Принятая двухступенчатая схема поташной очистки позволяет осуществить более полную очистку от двуокиси углерода, так как газ после предварительной грубой очистки в нижней части абсорбера проходит тонкую очистку в верхней части абсорбера, которая орошается раствором с более низкой температурой и большей степенью регенерации.
При регенерации поташного раствора путем снижения давления с 12 кгс/см2 до атмосферного, реакция (5) протекает в обратном направлении.
Подвод тепла для регенерации производится за счет подачи пирогаза с температурой 1800 С в трубное пространство Т-103 и подачи острого пара в куб регенератора.
Более полная глубина очистки газа от двуокиси углерода достигается за счет добавки к раствору поташа диэтаноламина.
Добавка пятиокиси ванадия к раствору поташа снижает коррозионную активность раствора.
В процессе эксплуатации поташной очистки следует опасаться снижения температуры раствора ниже 40о С, что ведет к кристаллизации поташа и забивке аппаратуры и трубопроводов.
Для разделения пирогаза, прошедшего очистку от двуокиси углерода, на водород и смесь окиси углерода и водорода (синтез-газ) принят процесс мембранного разделения газов по технологии фирмы "Монсанто".
В процессе разделения использовано явление селективной проницаемости газовой смеси через полимерные волокнистые перегородки - мембраны. Водород и влага легко проходят через стенки волокон мембран из полости высокого давления в полость низкого давления. Метан, окись углерода проходят через волокна мембран с гораздо меньшей скоростью.
Таким образом, в результате различной проницаемости компонентов газовой смеси при многоступенчатом прохождении через мембраны происходит изменение состава смеси:
- уменьшается доля легкопроникающих компонентов;
- смесь обогащается труднопроникающими компонентами.
В итоге происходит разделение газовой смеси на водород и смесь окиси углерода и водорода.
Так как за цель автоматизации была принята печь пиролиза, то дадим описание технологической схемы пароуглекислотного пиролиза углеводородного сырья.
1.2 Описание технологической схемы паро-углекислотного пиролиза углеводородного сырья
Исходный газ (природный газ) поступает на установку с АГРС-1 и направляется через клапан регулятора давления поз.1304, электрозадвижку поз.1604 и клапан регулятора расхода поз.1205 на предварительный подогрев в подогреватель Т-100, расположенный в конвекционной части печи П-101. Нижнее и верхнее значения давления исходного газа поз.1304 сигнализируются.
В подогревателе Т-100 газ подогревается за счет тепла дымовых газов, выходящих из печи П-101.
Давление исходного газа перед Т-100 регистрируется прибором поз.1312. Температура исходного газа после подогревателя Т-100 регистрируется прибором поз.1022.
После подогрева исходный газ очищается от сернистых соединений в реакторе Р-100 и смешивается в смесителе С-1 с углекислым газом, предварительно подогретым в подогревателе Т-101 и перегретым в Т-303/2 водяным паром в весовом соотношении 1:0,5-3,5:2,0-3,5.
Температура в слое катализатора в реакторе Р-100 регистрируется прибором поз.1023.
Предусмотрена подача исходного газа в смеситель С-1, минуя Р-100, если содержание сернистых соединений в исходном газе не превышает нормы и исходный газ не нуждается в дополнительной очистке.
Парогазовая смесь поступает в два распределительных коллектора и далее в реакционные трубы печи П-101,заполненные катализатором К-87 (ГИАП-8, ГИАП-16, К-905). В трубах печи П-101 на катализаторе осуществляется процесс пиролиза углеводородов за счет тепла сгорания топливного газа.