Ved sveising av stål i et beskyttende gassmiljø brukes inerte og aktive gasser og deres blandinger. Den viktigste beskyttelsesgassen for halvautomatisk og automatisk forbrukselektrodesveising er karbondioksid. Karbondioksid leveres i samsvar med GOST 8050-85, det kan være sveising, mat, teknisk. Sveising av karbondioksid av første klasse inneholder minst 99,5% karbondioksid og ca. 0,178 g / m 3 vanndamp under normale forhold (trykk 760 mm Hg, temperatur 20 ° C) Sveisegrad 2 karbondioksid inneholder minst 99% karbondioksid og ca. 0,515 g / m 3 vanndamp.

Argon for sveising leveres i samsvar med GOST 10157-79. Det er en inert gass. Rent renhetsmessig er den delt inn i tre karakterer. Argon av høyeste klasse (99,99% argon) er beregnet for sveising av svært aktive metaller og legeringer som titan, zirkonium, niob.

Argongrad 1 (99,98% argon) er beregnet på sveising av aluminium, magnesium og legeringer derav.

Argongrad 2 (99,95% argon) er beregnet på sveising av høylegerte stål og legeringer.

Oksygen er en fargeløs gass, smakløs og luktfri. Det flyter ved en temperatur på minus 118,8єС og et trykk på 5,1 MPa. For flammebehandling av metaller brukes teknisk oksygen i samsvar med GOST 5583-78 av tre karakterer: 1. klasse med en renhet på minst 99,7%, 2. klasse med en renhet på ikke mindre enn 99,5% og 3. klasse med en renhet på 99,2 %.

Acetylen-, propan-butan-, naturgass-, bensin- eller parafindamp brukes som brennbare gasser ved sveising og termisk skjæring.

Kilden til varme er en flamme fra forbrenningen av en blanding av brennbare gasser med oksygen. Den høyeste flamtemperaturen under forbrenning i oksygen (ca. 3100 ° C) er opprettet av acetylen.

Acetylen er en gass som produseres i spesialgeneratorer ved å spalte kalsiumkarbid i vann. Acetylen oppløses godt i benzen, bensin og aceton, og 1 liter aceton kan oppløses fra 13 til 50 liter acetylen.

I stedet for acetylen brukes de såkalte erstatningsgassene mye i gassflammebehandlingen av metall - propan, butan, naturgass og en blanding av propan med butan.

Disse blandingene kalles flytende fordi de under normale forhold er i gassform, og når temperaturen synker eller trykket øker, blir de til en væske.

Med automatisk og halvautomatisk sveising For å sikre stabil forbrenning av lysbuen, beskytte metallet mot skadelige effekter av luftkomponenter og delvis legering, brukes sveisestrømmer, som er et granulært stoff som, når det smeltes, danner en slagg som dekker metall i sveisebassenget.

Fluxen bremser prosessen med størkning av flytende metall og skaper derved gunstige betingelser for frigjøring av gasser fra metallet, fremmer bedre formasjon søm, reduserer varmetapet fra sveisebuen til miljøet, reduserer tapet av elektrodemetall til avfall og sprut. I følge produksjonsmetoden er flukser delt inn i smeltede og keramiske.

Smeltede flukser er laget ved å smelte manganmalm, kvartssand, fluorspar og andre komponenter i elektriske eller fyrte ovner i samsvar med GOST 9087-81, som setter sammensetningen av fluksen, kornstørrelse, tetthet, testmetoder, krav til merking, emballasje, transport og lagring. Størrelsen på flukskornene er fra 0,25 til 4 mm. For eksempel kan flukser AN-348A, OSTs-45, AN-26P ha kornstørrelser fra 0,35 til 3 mm; fluss AN-60, AN-20P - fra 0,35 til 4 mm, og fluss AN-348AM, OCTs-45M, FC-9 - fra 0,23 til 1 mm. Når det gjelder kornstruktur, kan smeltet fluss være glassaktig og pimpstein.

Keramiske flukser er en mekanisk blanding av finmalte komponenter bundet av vannglass. Råmaterialet for produksjonen er titankonsentrat, manganmalm, kvartssand, marmor, fluorspar, ferrolegeringer. Disse fluksene er veldig hygroskopiske og krever lagring i en forseglet emballasje, og fluksens lave styrke krever transport av den i en stiv beholder. Fordelen med keramisk fluss er at den tillater legering av sveisemetallet og reduserer sveiseprosessens følsomhet for rust.

Ved sveising med ledning med en diameter på mer enn 3 mm, anbefales det å bruke en grovkornet fluss (kornstørrelse 3,0 - 3,5 mm). Med en reduksjon i ledningens diameter, en økning i strømtettheten, anbefales en reduksjon i granuleringen av fluxen.

Fluksforbruket for dannelse av slaggskorpen er omtrent lik massen av det avsatte metallet. Fluksforbruket, med tanke på tapene under rengjøring og mating til det sveisede produktet, er en masse som tilsvarer sveisetrådens masseforbruk.

Helium brukes til å skape en inert og beskyttende atmosfære under smelting, sveising og skjæring av metall, når man pumper rakettdrivstoff, for å fylle luftskip og ballonger, som en komponent i mediet av heliumlasere. Flytende helium, den kaldeste væsken på jorden, er et unikt kjølemedium i eksperimentell fysikk som gjør at ultra-lave temperaturer kan brukes i vitenskapelig forskning (for eksempel i studiet av elektrisk superledningsevne). På grunn av at helium er svært dårlig oppløselig i blod, brukes det som komponentdel kunstig luft levert for å puste til dykkere. Å erstatte nitrogen med helium forhindrer dekompresjonssykdom (når vanlig luft inhaleres, oppløses nitrogen under høyt trykk i blodet, og frigjøres deretter fra det i form av bobler som tetter små kar).

Nitrogen

Det meste av ekstrahert gratis nitrogen, i gassform, brukes til industriell produksjon ammoniakk, som deretter blir bearbeidet i betydelige mengder til salpetersyre, eksplosiver, gjødsel etc. I tillegg til den direkte syntesen av ammoniakk fra grunnstoffer, utviklet cyanamidmetoden i 1905, som er basert på det faktum at ved 10000C karbid kalsium (oppnådd ved oppvarming av en blanding av kalk og kull i en elektrisk ovn) samhandler med fritt nitrogen. Det resulterende frie nitrogen, gass i sylindere brukes i forskjellige industrier: som et inert medium for forskjellige metallurgiske og kjemiske prosesser, i kvikksølvtermometre for å fylle ledig plass, når man pumper forskjellige brennbare væsker, etc. Flytende nitrogen, også transportert i sylindere, brukes i forskjellige kjøleenheter, for medisinske formål, for nitrogenbehandling. Nitrogen lagres og transporteres i ståldewar-kar, og gassformet nitrogen i komprimert form - i sylindere. Ulike nitrogenforbindelser er også mye brukt. Produksjonen av bundet nitrogen begynte å utvikle seg med stormskritt etter første verdenskrig og har i dag nådd globale proporsjoner.

Argon

Flere og flere bruksområder vises i lysbuesveising med argon. Argonstrålen lar deg sveise tynne vegger, samt metaller som tidligere ble ansett som vanskelige å sveise. Den elektriske buen i en argonatmosfære har blitt en slags revolusjon innen metallskjæringsteknologi. Nå har prosessen akselerert mye, og det har blitt mulig å kutte tykke ark av de mest ildfaste metaller. Argon blåst langs buesøylen (det brukes en blanding med hydrogen) beskytter også de kuttede kantene wolframelektrode fra dannelsen av nitrid, oksid og andre filmer. Samtidig komprimerer den og konsentrerer buen på en liten overflate, dette påvirker det faktum at temperaturen i skjæresonen når 4000-6000 ° Celsius. Og den samme gassstrålen er i stand til å blåse skjæreprodukter. Når du sveiser med en argonstråle, er det ikke behov for flukser og elektrodebelegg, og derfor rengjøres sømmene fra slagg og flussrester. Argon transporteres og lagres i sylindere på 40 liter, sylindere er malt i grå, merket med en grønn stripe og har en grønn innskrift. Trykk 150 atm. Den mest økonomiske transporten av flytende argon brukes til disse formål Dewar-fartøyer, så vel som spesialtanker. Argon brukes som en radioaktiv indikator: den første - innen medisin og farmakologi, den andre - under studiet av gassstrømmer, ventilasjonseffektivitet og i ulike vitenskapelige undersøkelser. Naturligvis er dette ikke alle bruksområder for argon.

Propan

Propan (C3H8) er en fargeløs, luktfri gass, veldig lett løselig i vann. Tilhører klassen alkaner. Propan brukes som drivstoff og som råvare for produksjon av polypropylen og løsemidler. Propan, sammen med metan, etan og butan, finnes i naturgass. En kunstig metode for produksjon av propan kalles Cracking, når stoffer med forskjellige fraksjoner (flyktighet), inkludert propan, erholdes fra et langt oljemolekyl ved høy temperaturbehandling. Siden denne gassen er luktfri og fargeløs og samtidig giftig, for husholdningsbruk luktemidler tilsettes det - stoffer med sterk ubehagelig lukt.

Karbondioksid

KULSYRE er en feilbetegnelse for karbondioksid. Karbonsyreanhydrid (Acidum carbonicum anhydricum; Carbonei dioxydum): CO 2. 1,5 ganger tyngre enn luft. En luktfri, fargeløs gass. Ved romtemperatur, under påvirkning av et trykk på 60 atm, blir gassen transformert til en væske. Flytende karbonanhydrid (karbondioksid) er tilgjengelig for kunder i stålsylindere med forskjellige kapasiteter. Prosessen med dannelse av karbondioksid i kroppen under stoffskiftet og spiller en viktig rolle i reguleringen av respirasjon og blodsirkulasjon. Det påvirker luftveissenteret og er dets spesifikke patogen. Når små konsentrasjoner av karbondioksid kommer inn i lungene (fra 3 til 7,5 for å øke pusten og også innsnevring av blodkar og en økning i blodtrykket. Imidlertid kan høye konsentrasjoner av CO2 forårsake acidose, kramper, kortpustethet og lammelse i luftveissenteret. Karbondioksid brukes sammen med oksygen i tilfelle forgiftning flyktige stoffer som brukes til anestesi, hydrogensulfid, karbonmonoksid, for kvelning av nyfødte osv. Karbondioksid ble brukt i kirurgisk praksis under generell anestesi og etter kirurgi for å kunstig forbedre pusten, for å forhindre lungebetennelse. Flytende karbondioksid frigjort fra en ballong plassert ned ventilen fordamper raskt, mens den absorberer så mye varme at den blir til en solid hvit snølignende masse. Denne egenskapen til karbondioksid brukes i mange aktivitetsfelt. Når fast karbonsyreanhydrid blandes med eter, synker temperaturen til - 80 "C. Kryoterapi (kaldbehandling) fant en søknad om uglen og behandling av ulike hudsykdommer (lupus erythematosus, spedalskhet, vorter, etc.). for dette samles det resulterende kjølte stoffet (karbondioksid) i en spesiell beholder og påføres det berørte området, som et resultat av at det berørte vevet blir nekrotisk, så vel som virusene og bakteriene som forårsaket sykdommen. Kullsyreholdige drikker (drikker som inneholder oppløst karbondioksid) forårsaker overløp av blod i slimhinnen og øker sekresjon, absorpsjon og motoraktivitet i mage-tarmkanalen. Karbondioksidet i naturlig mineralvann som brukes til terapeutiske bad, har en kompleks positiv effekt på kroppen, men eventuelle medisinske prosedyrer må utføres under tilsyn av en lege. Karbondioksid stimulerer til og med veksten av planter, og det brukes derfor ofte i drivhus. PS bør ikke forveksles Karbondioksid, karbondioksid - CO2 (luktfri og fargeløs gass, også funnet i vegetabilsk mat) Karbonsyre - H2CO3 (karbondioksid oppløst i vann; svak syre).

Oksygen

I industrien oppnås oksygen ved å skille luft ved tilstrekkelig lave temperaturer. Luften komprimeres først av en kompressor, og luften varmes opp. Den komprimerte gassen får deretter avkjøles til ønsket romtemperatur, og deretter får gassen ekspandere fritt. Under ekspansjonen synker temperaturen på gassen som skal behandles kraftig. Nå avkjølt luft, som har en temperatur flere titalls grader lavere enn temperaturen miljø, kan igjen komprimeres til 10-15 MPa. Etter denne prosedyren fjernes den frigitte varmen igjen. Etter flere "ekspansjon-sammentrekning" sykluser, faller temperaturen under kokepunktet for nitrogen og oksygen. Dermed oppnås flytende luft, som deretter utsettes for destillasjon (ellers - destillasjon). Oksygenapplikasjoner er ganske forskjellige. Hovedtyngden av oksygenet som oppnås fra luften, brukes i metallurgi. Det er oksygeneksplosjon, og ikke lufteksplosjon, som gjør det mulig å akselerere masovnsprosesser betydelig og spare koks, og få støpejern av utmerket kvalitet. Oksygeneksplosjon brukes i oksygenomformere under omdannelsen av støpejern til stål. Oksygenberiket luft eller rent oksygen er uunnværlig for produksjon av mange andre typer metaller, for eksempel kobber, bly, nikkel, etc. Oksygen brukes også til sveising og skjæring av metall.

Acetylen

Acetylenforbindelsen av oksygen med hydrogen har blitt utbredt som en brennbar gass for gassveising. Ved normalt trykk og trykk er acetylen i gassform. Acetylen er en fargeløs gass. Den inneholder urenheter av hydrogensulfid og ammoniakk. Acetylen er en eksplosiv gass. Ren acetylen kan eksplodere ved et overtrykk på over 1,5 kgf / cm2, med hurtig oppvarming opp til 450-500C. En blanding av acetylen og luft vil eksplodere når atmosfærisk trykkhvis blandingen inneholder fra 2,2 til 93 volum% acetylen. Acetylen til industrielle formål oppnås ved spaltning av flytende drivstoff ved innvirkning av lysbueutladning, samt ved spaltning av kalsiumkarbid med vann.

Ultrarent nitrogen, helium, hydrogen, krypton, ammoniakk, xenon og noen andre gasser og forskjellige gassblandinger produsert på grunnlag av dem brukes aktivt i nanoteknologi.

For produksjon og forskning av mange typer nanoobjekter kreves ultra-lave temperaturer, som ikke kan oppnås uten bruk av flytende helium.

Metallurgi og tekniske gasser

Den metallurgiske industrien er hovedforbrukeren av industrigasser. Store mengder argon, oksygen og nitrogen brukes i jernholdig og ikke-jernholdig metallurgi. Oksygen brukes til å varme opp, samt forbedre reaksjonene fra forbrenningsprosesser i stål- og støpejernsproduksjon. Det brukes også til å redusere utslipp av forurensende stoffer i avgasser. Argon er viktig for rengjøring, avgassing og homogenisering i stålproduksjon. Nitrogen og argon er mye brukt som inerte gasser i ikke-jernholdig metallurgi.

Tekniske gasser for medisin

Industrigasser er uunnværlige i noen områder av medisin og helsevesen. Flytende nitrogen brukes i medisin for lagring av forskjellige biologiske materialer ved lave temperaturer, så vel som i kryokirurgi. Gassformig nitrogen med høy renhet eller APG-nitrogen (kalibrering null gass) brukes som gassbærergass for analytisk utstyr. Helium Flytende helium er det viktigste kjølemediet for medisinske bildemaskiner.

Begrepet "gass" ble først brukt på 1600-tallet. Den ble introdusert i hverdagen av Van Helmont, en kjent nederlandsk forsker. Siden da er det vanlig å kalle spesielle stoffer for gasser, som, under normale forhold, er i stand til å fylle hele det eksisterende rommet uten en radikal endring i egenskapene. Denne definisjonen er hovedforskjellen mellom gassformige stoffer fra fast og flytende.

Moderne forskere definerer gass som et stoff som er preget av et fullstendig fravær av bindinger mellom molekyler, samt høy deformasjonsevne og flytbarhet. Hovedfordelen med gassformige stoffer er at de er i stand til raskt å redusere volumet til en minimumsstørrelse, noe som bidrar til enkel transport og bruk.

Alle gasser er klassifisert som tekniske og rene (naturlige). Det er vanlig å kalle tekniske gassformige kjemikalier som en person produserer kunstig for å utnytte for sine egne behov. Følgelig regnes stoffer som er naturlig dannet og finnes i luft, jord og vann som rene gasser. Utvilsomt overgår mengden naturgasser betydelig reservene til tekniske som er opprettet ved en kjemisk metode.

Store industrigasser

Hydrogen er en gass, hvis hovedegenskaper er relativ letthet, høy varmeledningsevne, mangel på toksisitet, lukt og farge. Både rent og teknisk hydrogen brukes aktivt av forskere i gjennomføringsprosessen forskjellige opplevelser; det fikk også betydelig distribusjon i næringer som kjemisk og metallurgisk; det er også populært innen elektronikk og medisin.

OksygenI likhet med hydrogen er det fargeløst, smakløst og luktfritt. Denne gassen er kilden til liv på jorden, da den tar en aktiv rolle i prosessene med forbrenning, respirasjon og forfall. Det er praktisk talt uoppløselig i vann og alkohol. Med maksimal avkjøling får stoffet i utgangspunktet en dypblå farge og blir mobil, og fryser deretter helt. Oksygen er populært i næringsmiddelindustrien, den kjemiske og metallurgiske industrien, så vel som i medisin og jordbruk... Det vil også være uerstattelig i produksjonen av brennbare stoffer for påfylling av missiler.

Karbondioksid er et gassformig stoff som er fargeløst og luktfritt, som blir til væske under høyt trykk og kan forårsake kvelning i store mengder. Karbondioksid fikk størst popularitet i mat industri, brukes også aktivt i metallurgi, bygg, miljø og gruvedrift i nasjonaløkonomien.

Nitrogen - et fargeløst, ikke-brennbart og giftfritt stoff som er lettere enn luft. Rent nitrogen oppnås ved maksimal luftkjøling og teknisk nitrogen - som et resultat av destillasjon av flytende luft. Denne gassen brukes i nesten alle bransjer (gruvedrift, oljeproduksjon, ingeniørarbeid, mat), siden den er helt trygg å bruke.

Helium - en monatomisk gass som ikke reagerer med resten kjemiske elementer... Det er den letteste og mest inerte gassen. Helium har funnet sin bruk i produksjonen av utendørs reklame, instrumentering, gasskromatografi og kjernekraft.

Acetylen - en ganske farlig gass å bruke, med en spesiell lukt som bare er spesiell for den. Helium brukes i gassveising, ved fremstilling av forskjellige medisiner, samt i produksjon av PVC (polyvinylklorid). Denne gassen brukes med maksimal overholdelse av sikkerhetsregler, siden den kan forårsake brann hvis den håndteres uforsiktig.

Krypton - et ganske tett gassformig stoff med lav varmeledningsevne, oppnådd i løpet av luftseparasjon. Denne gassen brukes aktivt i medisin og kjernefysisk industri. Krypton er også populært som fyllstoff for dobbeltvinduer i produksjon av metallplastvinduer.

Xenon - en edelgass som oppstår når luft skilles i karbondioksid og oksygen. Denne gassen er nødvendig for fremstilling av lasere, rakettdrivstoff og bedøvelses- og bedøvelsesmidler.

Den potensielle utviklingen av de største næringene er umulig uten de mest verdifulle råvarene og energibæreren høy kvalitet - naturgass. Bruken automatiserer ikke bare mange teknologiske prosesser, men forbedrer også levekårene til befolkningen betydelig.

Hva er naturgass?

Det er ingen kjemisk formel for naturgass - i hvert felt har den en sammensetning med et annet forhold mellom dens bestanddeler.

Naturgass er en blanding av hydrokarboner, hvorav de fleste er metan. Resten av komponentene er: butan, propan, etan, hydrogen, hydrogensulfid, helium, nitrogen, karbondioksid.

Naturgass er fargeløs og luktfri; dens tilstedeværelse i luften kan ikke bestemmes uten hjelp av spesielle enheter. Lukten som er kjent for hver person, blir kunstig overført til gassen (lukting). Takket være denne prosessen er det mulig å ane tilstedeværelsen av gass i luften og forhindre livstruende situasjoner.

Opprinnelse

Det er ingen teori om gassens opprinnelse; forskere følger to versjoner:

• Det var en gang et hav på kontinentets side. Under døden akkumulerte levende organismer seg i et rom der det ikke var luft og bakterier som ville utløse nedbrytningsprosessen. På grunn av geologiske bevegelser sank de akkumulerte massene dypere og dypere ned i jordens tarm, hvor de under påvirkning av høyt trykk og temperatur inngikk kjemiske reaksjoner med hydrogen og dannet hydrokarboner.
• Jordens dynamikk fremmer økningen av hydrokarboner som ligger på store dyp, der trykknivået er lavere. Som et resultat dannes gass- eller oljefelt.

Gruvedrift

I motsetning til hva mange tror, \u200b\u200bkan naturgass være underjordisk, ikke bare i hulrom, utvinning som ikke krever betydelige material- og energikostnader. Det konsentrerer seg ofte inne bergarter med en så fin porøs struktur at det menneskelige øye ikke kan se det. Avsetningene kan være grunne, men noen ganger når de flere kilometer.

Prosessen inkluderer flere trinn:

• som et resultat av hvor innskuddsstedene bestemmes nøyaktig.
• Boring av produksjonsbrønner. Det utføres over hele feltets territorium, noe som er viktig for jevn reduksjon av gasstrykket i reservoaret. Maksimal dybde brønner er 12 km.
• Utdrag. Prosessen utføres på grunn av forskjellige nivåer av trykk i gassreservoaret og jordoverflaten. Gjennom brønnene har gass en tendens til utsiden - dit trykket er lavere og kommer umiddelbart inn i oppsamlingssystemet. I tillegg produseres tilhørende gass, som er et biprodukt i oljeproduksjonen. Det er også av verdi for mange bransjer.
• Forberedelse for transport. Den produserte gassen inneholder mange urenheter. Hvis mengden er ubetydelig, transporteres gassen med tankskip eller rørledninger til anlegget for videre behandling. Naturgass renses fra en betydelig mengde urenheter ved integrerte behandlingsenheter som bygges i nærheten av feltet.

Hvorfor trenger du prosessering av naturgass

Dannelsen av naturgass skjer under dannelsen av lag av porøse bergarter som inneholder olje- og kullsømmer. I tillegg til komponenter som er viktige for industriens behov, inneholder den urenheter som kompliserer prosessen med transport og bruk av sluttbrukere.

Umiddelbart etter produksjon blir gass dehydrert i komplekse behandlingsenheter, der vann og svoveldamp ekstraheres fra den. Videre prosessering av naturgass og tilhørende gass utføres på kjemiske og gassbehandlingsanlegg.

Det grunnleggende driftsprinsippet for prosesseringsanlegg

Hovedoppgaven til foretaket som driver prosessering av naturgass er maksimal utvinning av alle fossilkomponentene og bringe dem til omsettelig tilstand. Samtidig bør det ikke skade miljøet og jordens indre, og økonomiske kostnader må minimeres.

På grunn av oppfyllelsen av alle aspekter av denne regelen, anses naturgassprodukter av høy kvalitet og økonomisk.

Behandlingsmetoder

Det er følgende gassbehandlingsmetoder:

• fysisk og energi;
• kjemisk katalytisk;
• termokjemisk.

Fysiske energimetoder brukes til å komprimere gass og skille den inn i komponentene ved hjelp av kjøle- eller varmeenheter. Denne nbrukes oftest direkte i feltene.

Opprinnelig ble kompresjons- og separasjonsprosessen utført ved hjelp av kompressorer. Til dags dato er billigere brukt vellykket i finansiell plan utstyr - utkastere og oljepumper.

Den kjemisk-katalytiske metoden for behandling av naturgass involverer omdannelse av metan til syntesegass for den etterfølgende behandlingen. Dette kan gjøres på tre måter: konvertering av damp eller karbondioksid, delvis oksidasjon.

Metoden for delvis oksidasjon av metan brukes ofte. Dette er på grunn av bekvemmeligheten ved å utføre prosessen i en autotermisk modus (når råmaterialet blir oppvarmet på grunn av varmeutslipp under ufullstendig oksidasjon av hydrokarboner), reaksjonshastigheten og fraværet av behovet for å bruke en katalysator (som ved damp- og karbondioksidkonvertering).

Den resulterende syntesegassen utsettes ikke videre for separasjonsprosessen i komponenter.

Termokjemiske metoder innebærer termisk virkning på naturgass, noe som resulterer i dannelse av umettede hydrokarboner (for eksempel etylen, propylen). Prosessen kan bare utføres ved svært høye temperaturer (ca. 11 tusen grader Celsius) og et trykk på flere atmosfærer.

Behandler produkter

For mange mennesker er ordet "gass" assosiert med drivstoff og gasskomfyr. Faktisk er bruken av komponentene mer omfattende:

• helium er et verdifullt råstoff som brukes i høy teknologifor eksempel i produksjon av medisinsk utstyr og magnetiske puter for lange turer til offentlig transport, i utformingen av atomreaktorer og romsatellitter;
• formaldehyd, et av derivatene av metan, er et råmateriale som spiller en stor rolle i produksjonen av fenolplast (bremsebelegg, biljardkuler) og harpikser, som er en viktig komponent i konstruksjonen bygningsmaterialer (kryssfiner, fiberplater), maling og lakk og varmeisolasjonsprodukter;
• ammoniakk - brukes i farmasøytisk (vandig løsning), jordbruk (gjødsel) og næringsmiddelindustri;
• etan - råmaterialet som polyetylen produseres fra;
• eddiksyre - mye brukt i tekstilindustrien;
• metanol er drivstoff for kjøretøy.

Utvinning og prosessering av naturgass er prosesser som de viktigste næringene utvikler seg effektivt i. Gassen leveres til sluttkonsumenten etter nøye prosessering, og bruken forbedrer levekårene betydelig.

Syntesegass fra fast drivstoff ... Den første av de viktigste kildene til råmaterialer for syntesegassproduksjon var fast drivstoff, som ble behandlet i vanngassgeneratorer i henhold til følgende reaksjoner:

C + H2O ↔ CO + H2; ∆H˃0; (I) C + O2 ↔ C02; ∆Н˂0 (II)

Denne produksjonsmetoden består i vekselvis mating av et lag med klumpete fast drivstoff (antrasitt, koks, halvkoks) luft og dampsprengning. Syntesegass oppnås på trinnet med dampsprengning, og den nødvendige temperaturen på drivstofflaget oppnås i løpet av trinnet

lufteksplosjon. Generatorsyklusen er 3-5 minutter. Den resulterende vanngassen inneholder 50-53% H2 og ~ 36% CO. For videre bruk i produksjonen må vanngassen renses fra svovelforbindelser og omdannelsen av karbonmonoksid må utføres ved reaksjonen

CO + H2O ↔ CO2 + H2; ∆H˂0; (III)

og fjern deretter karbondioksid helt hvis det brukes til syntese av ammoniakk eller delvis til syntese av metanol.

Ulempene med prosessen er dens frekvens, lave enhetsproduktivitet til gassgeneratoren, så vel som høye krav til råvarer når det gjelder mengden og temperaturen på askesmelting, dens partikkelstørrelsesfordeling og andre egenskaper.

I industriell målestokk er fluidiserte bedgassifiseringsprosesser for finkornet drivstoff testet. En ytterligere forbedring er gassifisering med fluidisert seng med en damp-oksygeneksplosjon under trykk. I eksperimenter med forgassing av kull i Kansk-Achinsk-bassenget ved et trykk på 2,0 MPa, ble det oppnådd gass med følgende sammensetning (%): CO 2 - 29,7; Ca 2 - 0,2; CO - 20,2; H2 - 42,3; CH 4 - 7,0; N 2 -0,6.

Et annet område er forgassing av drivstoff i form av støv. Denne prosessen tillater bruk av nesten alle typer drivstoff. F.eks omfunksjoner er høy turbulisering i reaksjonssonen for | på grunn av tilførsel av motstrømmer av drivstoffblandingen og god blanding av damp-oksygenblandingen med drivstoffstøv.

Syntesegass fra flytende hydrokarboner... Produksjon av syntesegass fra flytende hydrokarboner er vanlig i land som er fattige i naturgassreserver. Så for eksempel i Japan i 1974 ble 67%, og i Tyskland ble 59% av all ammoniakk oppnådd på grunnlag av prosessering flytende drivstoff... Åpenbart, i produksjonen av metanol under lignende forhold, er flytende drivstoff av samme betydning.

I følge teknologiske ordninger for prosessering til syntesegass kan flytende drivstoff deles inn i to grupper. Den første gruppen inkluderer drivstoff behandlet ved oksygenreformering ved høy temperatur. Dette inkluderer tunge flytende drivstoff - fyringsolje, sprekkerester osv. Den andre gruppen - lette direkteflytende destillater (nafta) med et sluttkokepunkt på ikke over 200-220 ° C; den inkluderer bensin, nafta, blandinger av lette destillater. Den andre gruppen flytende drivstoff bearbeides til syntesegass ved katalytisk omdannelse med damp i rørovner.

Oksygenomdannelse ved høy temperatur av flytende drivstoff i utlandet utføres i prosesser der flytende drivstoff under trykk passerer gjennom et varmeapparat, hvorfra det kommer inn i gassgeneratoren ved 400 - 600 ° C. Oppvarmet oksygen og overopphetet vanndamp mates også der. Syngas dannes i gassgeneratoren ved temperaturer 1350–1450 ° C, men det frigjøres også en viss mengde sot. Gassen blir renset fra sot, og deretter sendt til rengjøring fra svovelforbindelser. Deretter gjennomgår gassen, som inkluderer 3-5% CO2, 45-48% CO, 40-45% H2, samt visse mengder metan, nitrogen og argon, CO-konvertering og rensing fra CO 2. Prosessen skjer under trykk, som kan nå 15 MPa. Enhetene har en kapasitet på 30 tusen m 3 / t (H2 + CO) og mer. Ulempene med prosessen er høyt oksygenforbruk, sotutslipp og kompleksiteten i den teknologiske ordningen.

Behandlingen av lettkokende flytende drivstoff til syntesegass ved katalytisk omdannelse med vanndamp i rørovner gir fordampning som den første teknologiske operasjonen

flytende drivstoff og dets grundige rengjøring fra urenheter. Innholdet av svovelforbindelser for etterfølgende behandling bør ikke overstige 1 mg / kg hydrokarbonråvarer. Deretter blandes hydrokarbondampe med overopphetet damp og føres inn i reaksjonsrørene til rørovnen fylt med en nikkelkatalysator. Prosessen ble utviklet tidlig på 60-tallet og brukes nå mye i utlandet. Fordelene er evnen til å produsere syntesegass under trykk, enkel regulering av sammensetningen av syntesegass, lavt strømforbruk. Ulempene inkluderer høye krav til hydrokarbonsammensetningen i råstoffet når det gjelder innholdet av umettede og sykliske hydrokarboner, svovel og andre urenheter, store spesifikt forbruk hydrokarboner.

Syntesegass fra naturgass... Syntesegass fra hydrokarbongasser (naturlig, assosiert, gasser fra prosessering av annet drivstoff) er for tiden den viktigste kilden til produksjon av ammoniakk og metanol. I henhold til oksyderingsmidlet som er brukt og den teknologiske utformingen, kan følgende varianter av fremgangsmåten for å oppnå hydrogenholdige gasser skilles ut: oksygenomdannelse ved høy temperatur, katalytisk damp-oksygenomdannelse i akselreaktorer, katalytisk damp-karbondioksidomdannelse i rørovner.

Oksidasjon av metan (hovedkomponenten i hydrokarbongasser) under syntesegassproduksjonen fortsetter i henhold til følgende hovedreaksjoner:

CH4 + 0,502 \u003d CO + 2H2; ΔH \u003d -35,6 kJ (IY)

CH4 + H20 \u003d CO + 3H2; ΔH \u003d 206,4 kJ (Y)

CH4 + C02 \u003d 2CO + 2H2; ΔH \u003d 248, ZkJ (YI)

Reaksjon (III) fortsetter samtidig.

Oksidasjonsreaksjonene til metanhomologer utføres på en lignende måte.

Under virkelige forhold i prosessen er reaksjonene (III), (V) og (VI) reversible. Likevektskonstanten for reaksjonen (IV) i arbeidstemperaturområdet er veldig høy, det vil si at det kan antas at reaksjonen fortsetter til høyre til enden (oksygen reagerer fullstendig). Reaksjoner (IV) - (VI) fortsetter med økende volum. Siden prosessene etter metanomdannelsen (rensing av omdannet gass, syntese) er hensiktsmessige for å bli utført ved forhøyet trykk, for å redusere kompresjonskostnadene, er det å foretrekke å utføre metanomdannelse også under trykk.

Sammensetningen av den konverterte gassen må oppfylle visse krav. Det er preget av en støkiometrisk konverteringsfrekvens, som er forskjellig for forskjellige bransjer og er

Produkt s

Ammoniakk ............................. (H2 + CO): N 2 3.05-3.10

Metanol ............................. (H2 + CO): (CO2 + H2O) 2,0-2 , 2

Høyere alkoholer …… .. …… .H 2: CO 0,7-1,0.

Til tross for de vesentlig forskjellige kravene til den omdannede gassen, kan alle dens varianter oppnås ved katalytisk omdannelse av hydrokarboner med damp, karbondioksid, oksygen og luft.

Rensing av naturgass fra svovelforbindelser. Tilstedeværelsen av svovelforbindelser i prosessgasser er uønsket. For det første er de sterke katalytiske giftstoffer, og for det andre forårsaker tilstedeværelsen av svovelforbindelser korrosjon av utstyret. Naturgass fra en rekke felt inneholder en betydelig mengde svovelforbindelser - uorganisk og organisk. Av de uorganiske forbindelsene inneholder naturgass bare hydrogensulfid. De organiske svovelforbindelsene i naturgass er svært forskjellige. Disse inkluderer karbonsulfid COS, karbondisulfid CS2, tiofen C4H4S,

sulfider R 2 S, disulfider R 2 S 2, merkaptaner RSH (metylmerkaptan CH3 SH, etylmerkaptan C 2 H 5 SH, tunge merkaptaner, f.eks. CeH 5 SH).

På grunnlag av flere studier har det blitt fastslått at jo større molekylvekten til forbindelsen er, desto vanskeligere er det å fjerne fra gassen. Den vanskeligste å fjerne organisk svovelforbindelse er tiofen. Sulfider, disulfider og tunge merkaptaner fjernes også dårlig.

På grunn av at innholdet av tunge merkaptaner, sulfider og disulfider i naturgass er flere ganger høyere enn det tillatte svovelinnholdet i gassen før rørformet omdannelse (1 mg / m 3), i moderne høyytelses ammoniaksynteseenheter

bruk en to-trinns avsvovling.

I det første trinnet blir organosvovelforbindelser hydrogenert fraved hjelp av en aluminium-kobolt-molybden eller aluminium-nikkel-molybden-katalysator ved en temperatur på 350-400 ° C og et trykk på 2–4 MPa. Følgende reaksjoner finner sted under hydrogenering:

C 2 H 5 SH + H 2 \u003d H 2 S + C 2 H 6

C 6 H 5 SH + H 2 \u003d H 2 S + C 6 H 6

C 4 H 4 S + 4 H 2 \u003d H 2 S + C 4 H 10

CS2 + 4H2 \u003d 2H2S + CH4

COS + H2 \u003d H2S + CO

CH 3 SC 2 H 5 + 2 H 2 \u003d H 2 S + CH 4 - C 2 H 6

Under prosessbetingelsene kan de ovennevnte reaksjonene betraktes som irreversible, dvs. fullstendig hydrogenering oppnås praktisk.

I det andre trinnet absorberes det dannede hydrogensulfidet ved en temperatur på 390-410 ° C av en absorberer basert på sinkoksid (GIAP-10):

H2S + ZnO \u003d ZnS + H2O

reaksjonen er praktisk talt irreversibel og en høy grad av gassrensing kan sikres.

Med et økt innhold av svovelforbindelser i naturgass, brukes adsorpsjonsmetoden ved bruk av syntetiske zeolitter (molekylsikt). Den mest egnede for avsvovling er NaX-merket zeolit, som inkluderer oksidene NaO, A1203, Si02. Sorpsjon utføres ved en temperatur nær romtemperatur; zeolitter regenereres ved 300-400 ° C. Regenerering utføres enten med nitrogen eller renset gass med en gradvis økning i temperaturen, og mesteparten av svovel (65%) frigjøres ved 120-200 ° C.

Enheter som brukes til avsvovling kan være enten radiale eller hylle- eller akseltypen. Figur 1 viser et diagram over en to-trinns avsvovling av naturgass ved bruk av hylle adsorberende stoffer.

Figur 7.1. Ordning med to-trinns naturgassrensing:

1 - varmeapparat; 2 - hydrogeneringsapparater; 3 - en adsorber med sinkabsorber, ABC - nitrogen-hydrogen-blanding.

Vanndampkonvertering. Likevektssammensetningen til gassblandingen bestemmes av slike prosessparametere som temperatur og trykk i systemet, samt forholdet mellom de reagerende komponentene. Dampkonvertering, som allerede angitt, kan beskrives ved ligning (V).

Ved atmosfæretrykk og et støkiometrisk forhold mellom utgangskomponentene oppnås en tilstrekkelig fullstendig omdannelse av metan ved temperaturer på ca. 800 ° C. Ved å øke dampstrømningshastigheten kan samme grad av nedbrytning av metan oppnås ved lavere temperaturer.

Bruk av trykk reduserer konverteringen fullstendig. Således, ved et trykk på 3 MPa, observeres en tilstrekkelig fullstendig omdannelse bare ved en temperatur på ca. 1100 ° C.

I moderne installasjoner med et trykk på 2 MPa og høyere med et forhold (CH 4: H2) \u003d 1: 4, er gjenværende metaninnhold etter dampreformering 8-10%. For å oppnå et gjenværende CH4-innhold på ca. 0,5%, blir omdannelsen utført i to trinn: dampreformering under trykk (første trinn) og damp-luftreformering ved bruk av atmosfærisk oksygen (andre trinn). I dette tilfellet oppnås syntesegass med støkiometrisk sammensetning, og det er ikke behov for å skille luft for å oppnå prosessoksygen og nitrogen.

Figur 7.2. Flytskjema for metankonvertering:

1 - rørformet ovn; 2 - akselreaktor; 3 - varmekjele; 4 - mikser; 5 - 7 - varmeovner

Konvertering av metan med oksygen. For å oppnå hydrogen ved å omdanne metan med oksygen, er det nødvendig å utføre en prosess i henhold til reaksjonen av ufullstendig oksidasjon av metan. Reaksjonen foregår i to trinn

1) CH4 + 0,5O2- CO + 2 H2; ∆H \u003d -35,6 kJ

CH4 + 2O2C02 + 2 H20; ∆Н \u003d - 800 kJ

2) CH4 + H20 ° CO + 3H2; ∆H \u003d 206,4 kJ

CH4 + C02 - 2CO + 2 H2; ∆Н \u003d 246 kJ

Verdiene til likevektskonstantene for reaksjonene i første trinn er så store at disse reaksjonene kan betraktes som praktisk talt irreversible. I denne forbindelse fører en økning i oksygenkonsentrasjonen i gassblandingen over den støkiometriske verdien ikke til en økning i produktutbyttet.

En økning i trykk under omdannelse med oksygen, så vel som under omdannelse med vanndamp, er termodynamisk upraktisk; for å oppnå en høy grad av metanomdannelse ved forhøyede trykk, er det nødvendig å utføre prosessen ved høyere temperaturer.

De vurderte prosessene for metanomdannelse med vanndamp og oksygen fortsetter med forskjellig termisk effekt: reaksjonene av dampkonvertering er endotermiske og krever varmeforsyning; oksygenomdannelsesreaksjoner er eksoterme, og den frigjorte varmen er tilstrekkelig ikke bare for autotermisk implementering av selve oksygenomdannelsen, men også for å dekke varmeforbruket for endoterm dampomdannelsesreaksjoner. Derfor konverteringen av metan

det anbefales å utføre med en blanding av oksidasjonsmidler.

Damp-oksygen, damp-oksygen-luft og damp-luft-konvertering av metan.Den autotermiske prosessen (uten tilførsel av varme fra utsiden) kan utføres ved å kombinere omdannelsen av metan i samsvar med den eksoterme reaksjonen (IV) og den endotermiske (V). Prosessen kalles reform av damp-oksygen, hvis vanndamp og oksygen brukes som oksidanter, og damp-oksygen-luft, hvis vanndamp, oksygen og luft brukes som oksidanter. Begge prosessene har funnet anvendelse i industriell praksis. Ved gjennomføring av damp-oksygenkonvertering oppnås nitrogenfri omdannet gass, når man gjennomfører damp-oksygen-luft-konvertering - omdannet gass som inneholder nitrogen i den mengden som er nødvendig for å oppnå en støkiometrisk nitrogen-hydrogenblanding for syntesen av ammoniakk, dvs. e. 75% hydrogen og 25% nitrogen.

Metanomdannelseskatalysatorer. Interaksjonen av metan med vanndamp og karbondioksid uten katalysator er ekstremt lav. Under industrielle forhold utføres prosessen i nærvær av katalysatorer, som ikke bare tillater betydelig å akselerere omdannelsesreaksjonene, men

og med et tilsvarende overskudd av oksidanter, er det mulig å utelukke reaksjonsforløpet: CH4 \u003d C + 2H2.

Katalysatorene skiller seg fra hverandre ikke bare i innholdet av den aktive komponenten, men også i typen og innholdet av andre komponenter - bærere og promotorer.

Den høyeste katalytiske aktiviteten i denne prosessen besitter nikkelkatalysatorer på en bærer-aluminiumoksyd (A1203). Nikkelkatalysatorer for metanomdannelsesprosessen produseres i form av pelletiserte og ekstruderte Raschig-ringer. Således har GIAP-16-katalysatoren følgende sammensetning: 25% NiO, 57%, A1203, 10% CaO, 8% MgO. Levetiden til konverteringskatalysatorer, hvis den brukes riktig, når tre år eller mer. Aktiviteten deres reduseres ved virkningen av forskjellige katalytiske giftstoffer. Nikkelkatalysatorer er mest følsomme for virkningen av svovelforbindelser. Forgiftning skjer på grunn av dannelsen av nikkelsulfider på katalysatoroverflaten, som er fullstendig inaktive med hensyn til omdannelsen av metan og dets homologer. Den svovelforgiftede katalysatoren kan nesten fullstendig regenereres under visse temperaturforhold når ren gass tilføres reaktoren. Aktiviteten til den karboniserte katalysatoren kan gjenopprettes ved å behandle den med damp.

Både den ene og den andre prosessen har funnet anvendelse i industriell praksis. Ved gjennomføring av damp-oksygenkonvertering oppnås nitrogenfri omdannet gass, når man gjennomfører damp-oksygen-luft-konvertering - omdannet gass som inneholder nitrogen i en slik mengde som er nødvendig for å oppnå en støkiometrisk nitrogen-hydrogen-blanding for ammoniakk-syntese, dvs. 75% hydrogen og 25% nitrogen. Metanomdannelseskatalysatorer. Interaksjonen av metan med vanndamp og karbondioksid uten katalysator er ekstremt lav. Under industrielle forhold utføres prosessen i nærvær av katalysatorer, som ikke bare tillater betydelig å akselerere omdannelsesreaksjonene, men også med et tilsvarende overskudd av oksidanter gjør det mulig å ekskludere reaksjonen: CH4 \u003d C + 2H2. Katalysatorene skiller seg fra hverandre ikke bare i innholdet av den aktive komponenten, men også i typen og innholdet av andre komponenter - bærere og promotorer.

Den høyeste katalytiske aktiviteten i denne prosessen besitter nikkelkatalysatorer på en bærer-aluminiumoksyd (A1203). Nikkelkatalysatorer for metanomdannelsesprosessen produseres i form av pelletiserte og ekstruderte Raschig-ringer. Således har GIAP-16-katalysatoren følgende sammensetning: 25% NiO, 57% A1203, 10% CaO, 8% MgO. Levetiden til konverteringskatalysatorer, hvis den brukes riktig, når tre år eller mer. Aktiviteten deres reduseres ved virkningen av forskjellige katalytiske giftstoffer. Nikkelkatalysatorer er mest følsomme for virkningen av svovelforbindelser. Forgiftning skjer på grunn av dannelsen av nikkelsulfider på katalysatoroverflaten, som er fullstendig inaktive med hensyn til omdannelsen av metan og dets homologer. Den svovelforgiftede katalysatoren kan nesten fullstendig regenereres under visse temperaturbetingelser når ren gass tilføres reaktoren. Aktiviteten til den karboniserte katalysatoren kan gjenopprettes ved å behandle den med damp.

Karbonmonoksid konvertering... Prosessen med omdannelse av karbonmonoksid med vanndamp fortsetter i henhold til ligning (III). Som vist ovenfor, utføres denne reaksjonen delvis allerede ved dampreformering av metan, men omdannelsesgraden av karbonmonoksid er meget lav og utløpsgassen inneholder opptil 11,0% CO og mer. For å oppnå ytterligere mengder hydrogen og redusere konsentrasjonen av karbonmonoksid i den omdannede gassen til et minimum, utføres en uavhengig katalytisk omdannelse av CO med vanndamp. I samsvar med betingelsene for termodynamisk likevekt, kan graden av CO-konvertering økes ved å fjerne karbondioksid fra gassblandingen, øke vanndampinnholdet eller utføre prosessen ved lavest mulig temperatur. Omdannelsen av karbonmonoksid, som det fremgår av reaksjonsligningen, fortsetter uten volumendring; derfor fører ikke en økning i trykk til en endring i likevekt. Samtidig viser det seg å være økonomisk gjennomførbart å utføre prosessen ved forhøyet trykk, siden reaksjonshastigheten øker, størrelsen på apparatet avtar, og energien til tidligere komprimert naturgass blir brukt effektivt.

Prosessen med omdanning av karbonmonoksid med mellomliggende fjerning av karbondioksid brukes i teknologiske ordninger for produksjon av hydrogen i tilfeller der det kreves å skaffe hydrogen fra minimumsbeløp metan urenheter. Konsentrasjonen av vanndamp i gassen bestemmes vanligvis av mengden som doseres for metanomdannelsen og mengden som gjenstår etter strømningen. Damp: gassforholdet før CO-konvertering i store ammoniakk-produksjonsenheter er 0,4-0,5. Å utføre prosessen ved lave temperaturer er en rasjonell måte å øke likevektsgraden av omdannelse av karbonmonoksid, men det er bare mulig i nærvær av høyt aktive katalysatorer. Det bør bemerkes at prosessens nedre temperaturgrense er begrenset av kondensasjonsbetingelsene for vanndamp. Ved utføring av prosessen under et trykk på 2-3 MPa er denne grensen 180-200 ° C. Et temperaturfall under duggpunktet forårsaker fuktighetskondensering på katalysatoren, noe som er uønsket.

CO-omsetningsreaksjonen er ledsaget av en betydelig frigjøring av varme, noe som førte til at prosessen ble utført i to trinn ved forskjellige temperaturforhold ved hvert. I det første trinnet gir den høye temperaturen en høy konverteringsrate på en stor mengde karbonmonoksid; i det andre trinn, ved redusert temperatur, oppnås en høy grad av omdannelse av gjenværende CO. Varmen fra den eksoterme reaksjonen brukes til å generere damp. På denne måten oppnås ønsket konvertering med en samtidig reduksjon i dampforbruket.

Temperaturregimet ved hvert omdannelsestrinn bestemmes av egenskapene til katalysatorene som brukes. I det første trinnet brukes en kromjernekatalysator som produseres i tabletterte og støpte former. En jern-krom-katalysator med middels temperatur er mye brukt i industrien. For jernkromkatalysatoren er svovelforbindelser gift. Hydrogensulfid reagerer med Fe 3 O 4 for å danne jernsulfid FeS. Organiske svovelforbindelser i nærvær av en jern-krom-katalysator samhandler med damp for å danne hydrogensulfid. I tillegg til svovelforbindelser, har fosfor, bor, silisium og klorforbindelser en toksisk effekt på kromjernekatalysatoren. Katalysatorer ved lav temperatur inneholder forbindelser av kobber, sink, aluminium og noen ganger krom. Kjente to-, tre-, fire- og flerkomponentkatalysatorer. Forbindelser av magnesium, titan, palladium, mangan, kobolt osv. Brukes som tilsetningsstoffer til ovennevnte komponenter. Kobberinnholdet i katalysatorene varierer fra 20 til 50% (i form av oksid). Tilstedeværelsen av aluminium-, magnesium- og manganforbindelser i katalysatorer med lav temperatur øker deres stabilitet og gjør dem mer motstandsdyktige mot temperaturøkninger. Før drift reduseres katalysatoren med lav temperatur med karbonmonoksid eller hydrogen. I dette tilfellet dannes den aktive overflaten. Kobberoksid og andre kobberforbindelser reduseres med dannelsen av findispergert metallisk kobber, som etter mange forskeres mening bestemmer dets katalytiske aktivitet. Levetiden til katalysatorer med lav temperatur overstiger vanligvis ikke to år. En av årsakene til deres deaktivering er omkrystallisering under påvirkning av temperatur og reaksjonsmedium. Når fuktighet kondenserer på katalysatoren, reduseres dens mekaniske styrke og aktivitet. Tapet av mekanisk styrke er ledsaget av ødeleggelsen av katalysatoren og en økning i reaktorens hydrauliske motstand. Svovel- og klorforbindelser, så vel som umettede hydrokarboner og ammoniakk, forgifter katalysatorer ved lav temperatur. Konsentrasjonen av hydrogensulfid bør ikke overstige 0,5 mg / m 3 av kildegassen. Teknologisk utforming av naturgasskonvertering. For tiden bruker nitrogenindustrien prosessflytskjemaer for omdannelse av naturgass ved forhøyet trykk, inkludert omdannelse av karbonmonoksid.

Fig.7.4 Prosessflytdiagram for naturgasskonvertering: 1 - naturgasskompressor; 2 - brannvarmer; 3 - reaktor for hydrogenering av svovelforbindelser; 4 - adsorber; 5 - røykavgasser; 6,7,9,10 - varmeovner for henholdsvis naturgass, tilførselsvann, damp-luft og damp-gassblandinger; 8 - supervarmer; 11 - reaksjonsrør; 12 - rørformet ovn (første trinn metanomformer); 13 - gruve metan omformer av andre trinn; 14.16 - dampkjeler; 15.17 - første og andre trinn karbonmonoksidomformere; 18 - varmeveksler; 19 - kompressor

Figur 7.4 viser et diagram over en to-trinns CH4- og CO-konverteringsenhet under trykk med en kapasitet på 1360 t / dag ammoniakk. Naturgass komprimeres i kompressor 1 til et trykk på 4,6 MPa, blandes med en nitrogen-hydrogenblanding (ABC: gass-1: 10) og mates inn i et fyret varmeapparat 2, der reaksjonsblandingen blir oppvarmet fra 130 - 140 ° C til 370 - 400 ° C. Naturlig eller annen brennbar gass brukes til oppvarming. Deretter blir den oppvarmede gassen renset fra svovelforbindelser: i reaktoren 3 på en aluminium-kobolt-molybden-katalysator, blir organosvovelforbindelsene hydrogenert til hydrogensulfid, og deretter absorberes hydrogensulfid i adsorberen 4 av et sorbent basert på sinkoksid. Vanligvis er to adsorbere installert, seriekoblet eller parallelt. En av dem kan slås av for lasting av fersk sorbent. Innholdet av H2S i den rensede gassen bør ikke overstige 0,5 mg / m3 gass.

Den rensede gassen blandes med vanndamp i forholdet 1: 3,7, og den resulterende dampgassblandingen kommer inn i konveksjonssonen til rørovnen 12. Strålingskammeret i ovnen inneholder rør fylt med en metanomdannelseskatalysator og brennere der naturlig eller brennbar gass blir brent. Røykgassene oppnådd i brennerne varmer opp rørene med katalysatoren, deretter blir varmen fra disse gassene i tillegg utvunnet i konveksjonskammeret, hvor dampgass- og damp-luftblandingsovner, et høytrykksdampoveroppvarmingsanlegg, høytrykksmatevann og naturgassvarmere er lokalisert.

Dampgassblandingen oppvarmes i et varmeapparat fra 10 til 525 ° C og fordeles deretter fra topp til bunn under et trykk på 3,7 MPa gjennom et stort antall parallellkoblede rør fylt med katalysator. Damp-gassblandingen som forlater den rørformede reaktoren inneholder - 10% CH4. Ved en temperatur på 850 ° C kommer den konverterte gassen inn i andre trinn metanomformer 13 - en reaktor av akseltypen.Prosessluft oppvarmet i konveksjonssonen til ovnen til 480-500 ° C tilføres den øvre delen av omformeren 13 av kompressor 19. Dampgass- og damp-luft-blandingene kommer inn i reaktoren separate strømmer i forholdet som kreves for å sikre nesten fullstendig omdannelse av metan og for å oppnå prosessgass med forholdet (CO-H2): N 2 - 3.05-3.10 Innholdet av vanndamp tilsvarer forholdet damp: gass \u003d 0,7: I. Ved en temperatur på ca 1000 ° C ledes gassen til en spillvarmekjele 14, som genererer damp med et trykk på 10,5 MPa. Her blir reaksjonsblandingen avkjølt til 380-420 ° C og går til CO-omformeren i første trinn 15, hvor hovedmengden av oksid omdannes til en jern-krom katalysator karbon med vanndamp. Gassblandingen som forlater reaktoren ved en temperatur på 450 ° C inneholder ca. 3,6% CO. I dampkjelen 16, hvor det også genereres damp, er damp-gassblandingen blir avkjølt til 225 ° C og matet til CO-omformeren 17 i andre trinn fylt med en katalysator med lav temperatur, hvor CO-innholdet reduseres til 0,5%. Den omdannede gassen ved utløpet av omformeren 17 har følgende sammensetning (%): H2-61,7; CO - 0,5; CO. 17.4; N2 + Ar -20,1; CH 4 - 0,3. Etter avkjøling og videre utnyttelse av varmen, går den omdannede gassen ved omgivelsestemperatur og et trykk på 2,6 MPa til rengjøring.

To-trinns damp- og damp-luft-katalytisk omdannelse av hydrokarbongasser og karbonmonoksid under trykk er det første trinnet i den energiteknologiske ordningen for produksjon av ammoniakk. Varmen fra de kjemiske prosessene i CH4-, CO-konverteringstrinnene, metanering og ammoniakk-syntese brukes til å varme opp høytrykksvann og oppnå overopphetet damp med et trykk på 10,5 MPa. Denne dampen kommer inn dampturbiner, driver kompressorer og pumper for ammoniakkproduksjon, og tjener også til teknologiske formål. Den viktigste typen utstyr til konverteringsenheten er en rørovn. Rørovner er forskjellige i trykk, typen rørformede skjermer, formen på forbrenningskamrene, oppvarmingsmetoden og plasseringen av de konvektive varmekamrene i de første strømmer. I industriell praksis er følgende typer rørovner vanlige: multi-rad, to-lags terrasse, multi-tier med interne skillevegger, med panelbrennere. I moderne produksjon av syntetisk ammoniakk og metanol, brukes ofte strømningsrørovner med flere rader med øvre flammeoppvarming.

Ammoniakk-syntese

La oss vurdere et elementært teknologisk opplegg for en moderne ammoniakkproduksjon ved et gjennomsnittstrykk med en kapasitet på 1360 t / dag. Driftsmåten er preget av følgende parametere: kontakttemperatur 450-550 ° C, trykk 32 MPa, romhastighet til gassblandingen 4 * 104 nm 3 / m 3 * t, sammensetningen av nitrogen-hydrogenblandingen er støkiometrisk.

En blanding av fersk ABC og sirkulerende gass under trykk tilføres fra blanderen 3 til kondensasjonskolonnen 4, hvor en del av ammoniakken kondenseres fra sirkulasjonsgassen, hvorfra den kommer inn i syntesekolonnen 1. Gassen som forlater kolonnen inneholder opptil 0,2 vol. USD ammoniakk sendes til vannkjøleskapskondensatoren 2 og deretter til gassutskilleren 5, hvor flytende ammoniakk skilles fra den. Den gjenværende gassen etter at kompressoren er blandet med fersk ABC og sendes først til kondensasjonskolonnen 4 og deretter til den flytende ammoniakkfordamperen 6, hvor det meste av ammoniakken også kondenseres ved avkjøling til –20 ° C. Deretter sirkulasjonsgassen som inneholder omtrent 0,03 vol. USD ammoniakk, kommer inn i syntesekolonnen 1. I fordamperen 6 fordampes flytende ammoniakk samtidig for å danne et kommersielt gassprodukt.

Hovedapparatet i det teknologiske skjemaet er en ammoniakk-syntese-kolonne, som er en plug-flow reaktor. Kolonnen består av en kropp og pakking av forskjellige enheter, inkludert en katalysatorboks med en kontaktmasse plassert i den og et system med varmevekslerrør. For ammoniakk-synteseprosessen, optimal temperaturregime... Å skaffe topphastighet synteseprosessen bør startes ved høy temperatur, og når graden av konvertering øker, bør den senkes. Temperaturregulering og tilveiebringelse av autotermisk prosess er gitt ved hjelp av varmevekslere plassert i laget av kontaktmassen, og i tillegg ved å mate en del av den kalde ABC inn i kontaktmassen, utenom varmeveksleren.

Fig. 7.5. Teknologisk skjema for ammoniakk-syntese: 1-syntesekolonne, 2-vann kondensator, 3 - fersk ABC og sirkulerende gassblander, 4-kondens kolonne, 5-gass separator, 6 - flytende ammoniakk fordamper, 7-avfalls varmekjele, 8 - kompressor med turbo-sirkulasjon.

Ammoniakssøknad... Ammoniakk er et nøkkelprodukt for produksjon av mange nitrogenholdige stoffer som brukes i industri, jordbruk og hverdag. På grunnlag av ammoniakk produseres for tiden nesten alle nitrogenforbindelser som brukes som målprodukter og mellomprodukter av uorganisk og organisk teknologi.

© 2015-2019 nettsted
Alle rettigheter tilhører forfatterne. Dette nettstedet krever ikke forfatterskap, men gir gratis bruk.
Dato siden ble opprettet: 30.06.2017