Производство водорода методом паровой конверсии природного газа

Производство индивидуальных ароматических углеводородов (бензола и толуола).

Данное производство осуществляют на установке Л Г-35-8/ЗООБ, сырьем которой служит фракция 62-105°С. В отличие от установки каталитического риформинга, работающей на получение высокооктановых компонентов автобензина, это производство имеет в своем составе дополнительные блоки, имеющие специфическое назначение: блок селективного гидрирования непредельных углеводородов (догидрирования), блок экстракции с регенерацией растворителя и блок ректификации экстракта на индивидуальные ароматические углеводороды.
Селективное гидрирование непредельных углеводородов. В составе установки ароматизации имеется отдельный блок, основной частью которого является реактор догидрирования, заполненный алюмоплатиновым катализатором с низким содержанием платины АН-10, АП-15 или ГО-1. Назначение этого блока — гидрирование непредельных углеводородов в составе ароматизированного катализата (обычно до 1,5%). Температура гидрирования 180-22СГС, объемная скорость 5-7 ч~’, давление 1,4-2,0 МПа. При нормальной работе блока гидрируются только олефино-вые углеводороды, концентрация ароматических углеводородов в катализате остается неизменной. При этом разность температуры на входе в реактор и выходе из него не должна превышать 6- !0°С, в противном случае это будет свидетельствовать о снижении селективности гидрирования. Обычно это наблюдается в конце цикла работы катализатора. Характеристика катализаторов селективного гидрирования приведена в табл.

Таблица Характеристика катализаторов селективного гидрирования

Источник

Установка производства водорода

Установка производства водорода предназначена для обеспечения техническим водородом вновь вводимых установок:

Строительство установки производства водорода позволит:

ликвидировать недостающую потребность в водороде на НПЗ
производить водород высокой чистоты (не менее 99,5 % об.), что сокращает объём газа в последующих схемах потребления водорода;
улучшить экологические условия на территории предприятия за счёт применения в качестве топлива обессеренного газа с блока КЦА.

Методы производства водорода

паровая конверсия метана и природного газа;
газификация угля;
электролиз воды;
пиролиз;
частичное окисление;
биотехнологии.

Сырье и продукты

На российских НПЗ наиболее распространенным методом получения водорода является паровая конверсия углеводородов (СУГ, нафты, природного газа).

Продуктами являются чистый водород с концентрацией >99% об., а также отдувочный газ, который чаще всего используется в качестве топлива для печей.

Катализаторы

Наиболее часто используемыми в промышленности катализаторами для процесса паровой конверсии являются катализаторы на основе никеля, однако в ряде специфических процессов допускается использование благородных металлов платиновой группы.

Технологическая схема

В состав установки производства водорода входят следующие блоки и узлы:

блок подготовки и очистки сырья;
блок предриформинга;
блок парового риформинга;
блок конверсии и охлаждения конвертированного газа;
блок очистки водородсодержащего газа по технологии КЦА;
блок утилизации тепла продуктовых потоков и дымовых газов.

Очистка сырья

Природный газ поступает в подогреватель, нагревается до температуры 40 °С. Для гидрирования сернистых соединений, содержащихся в сырье, до сероводорода, требуется небольшое количество водорода.

С этой целью часть водорода, полученного на установке, подается в качестве рециркуляционного водорода в поток сырья. Смесь сырья и рециркулирующего водорода, последовательно поступая в теплообменники, нагревается до температуры 380 °С, необходимой для предварительной очистки сырья.

Подогретая газосырьевая смесь поступает в реактор гидрообессеривания, где происходит гидрирование соединений серы до H₂S. Газосырьевая смесь из реактора последовательно проходит через адсорберы, где происходит улавливание хлоридов (НСl) и сернистых соединений (H₂S). В каждом из этих реакторов имеется три слоя катализатора:

модифицированный оксид алюминия для удаления НСl,
оксид цинка,
слой специального катализатора для эффективного и глубокого удаления H₂S.

Предриформинг

Очищенная газосырьевая смесь смешивается с перегретым паром высокого давления. Соотношение расходов регулируется с поддержанием заданного мольного соотношения водяного пара и углерода. Величина значения этого соотношения зависит от типа сырья, подаваемого на установку.

Далее парогазовая смесь нагревается до температуры реакции 475 °С – 500 °С, в змеевике подогрева сырья предриформинга, расположенном в конвекционной секции печи парового риформинга и направляется в реактор предриформинга.

Предриформинг служит для превращения тяжелых углеводородов, содержащихся в сырье, в метан, а также для частичного проведения реакций риформинга, при этом эффективность процесса повышается.

В зависимости от типа перерабатываемого сырья, может наблюдаться увеличение или снижение общей температуры по реактору. Так при переработке бензинов увеличивается общая температура по реактору, за счет преобладания протекания реакций с экзотермическим эффектом, а при переработке природного газа температура по реактору падает, за счет протекания реакций с эндотермическим эффектом.

Риформинг

Парогазовая смесь нагревается до температуры 650 °С в змеевике подогрева сырья риформинга, расположенном в конвекционной секции печи парового риформинга, и затем поступает в коллектор, расположенный в радиантной секции печи парового риформинга.

В радиантной секции печи парового риформинга смесь сырья и пара поступает в катализаторные трубы, находящиеся в радиантной секции печи парового риформинга Н-1, проходит сверху вниз катализаторные трубы. В результате реакции, протекающей на катализаторе, загруженном в катализаторные трубы, получается равновесная смесь, состоящая из Н₂, СО, СO₂, СН₄ и Н2O.

Для предотвращения образования кокса и отложения его на катализаторе технологический пар подается в избытке, превышая стехиометрическое количество, требуемого на реакцию.

Полученный конвертированный газ (парогазопродуктовая смесь) выходит из печи парового риформинга при температуре 888 °С и далее направляется в теплообменник. В теплообменнике происходит охлаждение питательной воды до температуры 320-343 °С, регенерированное тепло используется для генерирования насыщенного пара высокого давления.

Источник