Высокотемпературная некаталитическая конверсия метана.

Высокотемпературная {некаталитическая) кислородная конверсия газов под давлением

В основу процесса положена реакция неполного окисления метана и его гомологов кислородом, проводимая в отсутствие катализатора в свободном объеме.

В промышленности этот процесс проводят под давлением 2 или 3 МПа (рис. 1). Для окисления используют технический кислород (95% О₂); получаемый безазотистый газ подвергается тонкой очистке (после стадий конверсии СО и очистки от СО₂) от СО и СН₄ путем промывки жидким азотом.

Рис. 1. Схема высокотемпературной некаталитической конверсии углево­дородных газов под давлением:

1— подогреватель; 2 —горелка; 3 —конвертор; 4 —сатуратор; 5 —сепаратор; 6 — скруб­бер; 7 — насос.

Природный газ под давлением 2 или 3 МПа подогревается до 400 °С в газовом подогревателе 1. Кислород сжимается в турбокомпрессоре до давления, несколько превышающего 2 или 3 МПа. Затем оба потока поступают в горелку 2, смонтированную на верхнем штуцере высокотемпературного конвертора 3. Соотношение кислорода и метана в соответствии с уравнением реакции составляет 0,5: 1. Однако из-за потерь тепла и недостаточного подогрева природного газа и кислорода для «беспечения автотермичности процесса соотношение кислорода к метану обычно поддерживают более высоким. В этом случае при температуре 1350—1400 °С природный газ удается практически полностью конвертировать без образования сажи. Пройдя горелку, потоки кислорода и газа поступают в конвертор метана 3, где в начальном участке реакционной зоны завершается их смешение и начинается процесс конверсии.

Конвертор метана представляет собой вертикальный цилиндрический, футерованный изнутри аппарат. Он имеет наружную рубашку, в которую подается питательная вода и получается насыщенный пар давлением 2 или 3 МПа. Нижняя часть конвертора конструктивно совмещена с турбулентным сатуратором 4 типа Вентури, куда подается конденсат, охлаждающий конвертированный газ до 300 °С и увлажняющий его. Затем конвертированный газ, пройдя сепаратор 5, дополнительно охлаждается в скруббере 6 орошаемым конденсатом до 205 °С. При этом газ насыщается парами воды до соотношения Н₂О: газ = 1,1:1, достаточного для конверсии СО. Состав газа после высокотемпературной конверсии метана (в объемн.% в пересчете на сухой газ) Н₂ — 60-61; СО —34-34,8; СО₂ —2-2,4; СН₄— 1,5-2,0; N₂+Ar— 1,4-1,7.

При нарушении режима процесса конверсии метана наблюдается образование сажи, которая отмывается в аппаратах 4 и 5 и выводится с конденсатом. Для циркуляции конденсата установлен насос 7. Загрязненная вода отводится на очистку от сажи. Полученный газ поступает далее на конверсию СО, аналогичную описанной выше .