Лекция №5. Производство технологических газов. Технология связанного азота. План

5.2. Синтез-газ из природного газа.

В России почти весь аммиак (98%) получают из природного газа. По используемому окислителю и технологическому оформлению можно выделить следующие варианты процесса получения водородсодержащих газов:

- высокотемпературная кислородная конверсия,

- каталитическая парокислородная конверсия в шахтных реакторах,

- каталитическая пароуглекислотная конверсия в трубчатых печах.

Окисление метана (основного компонента углеводородных газов) при получении синтез-газа протекает по следующим основным суммарным реакциям:

СН4 + 0,5О2 → СО + 2Н2 ∆Н= -35,6 кДж (5.1)

СН4 + Н2O → СО + 3Н2 ∆Н = 206,4 кДж (5.2)

СН4 + СO2 → 2СО + 2Н2 ∆H = 248,3 кДж (5.3)

Реакции (5.1)—(5.3) протекают с увеличением объема. Так как следующие за конверсией метана процессы (очистку конвертированного газа, синтез) целесообразно вести при повышенном давлении, то для снижения затрат на сжатие предпочтительно конверсию метана проводить также под давлением.

5.2. Синтез-газ из природного газа.

На рис. 5.1 приведены схемы, показывающие взаимосвязь различных технологических стадий в современных установках получения синтез-газа в азотной промышленности.

Рис. 5.1. Функциональные схемы синтеза аммиака (а) и метанола (б)

5.2.1. Очистка природного газа от сернистых соединений.

Присутствие сернистых соединений в технологических газах нежелательно. Во-первых, они являются сильнодействующими каталитическими ядами, во-вторых, вызывают коррозию аппаратуры. Природный газ ряда месторождений содержит значительное количество соединений серы. Из неорганических соединений в природном газе имеется только сероводород. Органические сернистые соединения, содержащиеся в природном газе, весьма разнообразны: сероокись углерода COS, сероуглерод CS2, тиофен C4H4S, сульфиды R2S, дисульфиды R2S2, меркаптаны RSH. Кроме того, перед транспортировкой газ одорируют (добавляют этилмеркаптан – до 10 мг/м3 в расчете на серу).