Китайский производитель промышленных реакторов для конверсии газа

Что дает газовым заводам реактор по конверсии промышленного газа от Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd?Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd (Center Enamel) строит промышленные реакторы по конверсии газа, которые превращают природный газ и другое сырье в водород, аммиак и метанол, включая паровые установки риформинга метана, конвертеры конверсии воды в газ, метанаторы и реакторы синтеза аммиака и метанола. Рабочий диапазон от 200 до 900°C и давление от почти атмосферного до 25 МПа, изготовлены из углеродистой стали или сплава с огнеупорной футеровкой, в конструкции основное внимание уделяется сопротивлению ползучести, защите от водородного воздействия и сроку службы катализатора при непрерывной работе при высоких температурах.

1. Маршруты конверсии промышленного газа

Газовую экономику создают четыре маршрута, каждый из которых имеет отдельный реактор:

• Паровой риформинг метана:Природный газ реагирует с паром над никелевым катализатором в трубах при температуре от 800 до 900°C, образуя водород, окись углерода и двуокись углерода. Риформер представляет собой обожженную печь с заполненными катализатором трубами, которые должны противостоять ползучести и науглероживанию на горячем конце, при этом материал труб и толщина стенок соответствуют 20-летней высокотемпературной прочности. Это крупнейший потребитель электроэнергии и самый требовательный к материалам реактор на водородной установке.
• Водно-газовый сдвиг и метанирование:При смене окись углерода преобразуется с паром в водород при температуре от 200 до 450°C на железном или кобальт-молибденовом катализаторе, тогда как метанирование удаляет следы оксидов углерода, реагируя с метаном при температуре от 250 до 400°C перед потоками аммиака или метанирования. Это конвертеры с неподвижным слоем, изготовленные из низколегированных сплавов или нержавеющей стали, конструкция которых ориентирована на равномерное распределение и правильную температуру на входе, поскольку перегрузка приводит к образованию нежелательных побочных продуктов и сокращению срока службы катализатора.
• Синтез аммиака:Азот и водород соединяются на железном или рутениевом катализаторе при температуре от 400 до 500 ° C и от 15 до 25 МПа. Это сильно экзотермическая реакция, ограниченная равновесием, протекающая в радиальных конвертерах с межслойным охлаждением. Реактор сконструирован так, чтобы противостоять водороду при высоком давлении и температуре, его корпус рассчитан на 20-летний срок ползучести, а внутренние части рассчитаны на минимальное практическое падение давления, поскольку конверсия за проход соответствует давлению и системе охлаждения.
• Синтез метанола:Окись углерода и водород соединяются на медно-цинковом катализаторе при температуре от 220 до 300 ° C и от 5 до 10 МПа, экзотермическая реакция при умеренном давлении в конвертере с неподвижным слоем или аксиально-радиальном конвертере. Сосуд изготовлен из низколегированной стали с защитой от водородного воздействия, а конструкция контролирует повышение температуры по слою с промежуточным охлаждением, поскольку медный катализатор легко деактивируется при перегреве. Конверсия за проход составляет от 10 до 20 процентов, при этом непрореагировавший газ перерабатывается.

2. Технические реакторы конверсии газа

Конверсия газа происходит в горячем виде и в водороде. Применимы четыре ответа:

• Ползучесть и высокотемпературная прочность:При температуре от 400 до 900°C материалы расползаются, поэтому толщина стенок и выбор сплава соответствуют допустимому напряжению при температуре в течение 20-летнего расчетного срока службы, а не данным по растяжению при окружающей среде. В трубах риформинга используются сплавы центробежного литья HK или HP, а в корпусах конвертеров используются низколегированные сплавы или нержавеющая сталь, предназначенные для горячей зоны. Каждое высокотемпературное соединение и опора рассчитаны на рост и расслабление, поскольку разрушение ползучести происходит медленно, но неизбежно, если основание неправильное.
• Защита от водородной атаки:При температуре выше 200°C и давлении в несколько МПа водород разъедает углеродистую сталь, поэтому для смачиваемых поверхностей при работе с водородом используют хромомолибден или нержавеющую сталь или проверенное наложение, выбранное на основе кривой Нельсона для фактической температуры и парциального давления водорода до 20 МПа. Сосуд, указанный под кривой, при эксплуатации будет вздуваться и трескаться, поэтому устойчивость к воздействию водорода заложена в выбор материала и не проверяется в дальнейшем.
• Огнеупорная футеровка и горячая оболочка:Установки риформинга и некоторые конвертеры работают с кожухом, защищенным огнеупорной футеровкой и находящимся ниже диапазона ползучести, при этом толщина футеровки и конструкция анкера определяются эксплуатацией. Футеровка должна выдерживать многократный нагрев и нагрузки от крепления трубки, а ее разрушение подвергает оболочку воздействию полной температуры газа. Компенсаторы поглощают рост между горячими и холодными частями, а доступ для осмотра футеровки предусмотрен с самого начала.
• Срок службы и распространение катализатора:Катализаторы конверсии газа служат от 2 до 5 лет и дезактивируются под действием кокса, яда и спекания, поэтому реактор распределяет сырье равномерно, чтобы избежать перегрева, и поддерживает слой без миграции мелких частиц. Геометрия радиального потока снижает перепад давления и увеличивает длину хода, а впускное устройство разрабатывается с той же тщательностью, что и кожух. Реактор и замена катализатора спроектированы как одна кампания, поскольку время работы вытекает из обеих.

Сравнительная таблица промышленных реакторов конверсии газа

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос: В чем разница между реакторами синтеза аммиака и метанола?

Ответ: Оба сочетают водород с источником углерода или азота над катализатором, но аммиак работает при температуре от 400 до 500 ° C и от 15 до 25 МПа с железным или рутениевым катализатором и является сильно экзотермическим, при этом для поддержания равновесия используются преобразователи радиального потока с межслойным охлаждением. Метанол работает при более низкой температуре, от 220 до 300°C, при давлении от 5 до 10 МПа на медно-цинковом катализаторе, который легко деактивируется при перегреве, поэтому повышение температуры слоя жестко контролируется с помощью промежуточного охлаждения. Для равновесия аммиаку требуется более высокое давление; метанол требует тщательного контроля низкой температуры для защиты катализатора. Соответственно различаются материалы и стратегия охлаждения.

Вопрос: Почему для парового риформинга метана нужны специальные трубы?

Ответ: Трубки риформинга выдерживают температуру от 800 до 900°C, внутреннее давление и реакционноспособную науглероживающую атмосферу, поэтому они должны противостоять ползучести, науглероживанию и термоциклированию в течение 20 лет. Они изготовлены из сплавов с высоким содержанием никеля, полученных методом центробежного литья, таких как марки HK или HP, при этом толщина стенок определяется допустимым напряжением при температуре, а не только давлением. Стандартный материал корпуса сосуда под давлением расползется и выйдет из строя за несколько месяцев, поэтому риформер представляет собой печь из специальных труб, а не обычный сосуд.

Вопрос: Как предотвращается водородная атака в реакторах конверсии газа?

Ответ: Водород при температуре 200°C и давлении выше нескольких МПа диффундирует в углеродистую сталь и образует метан внутри металла, вызывая вздутия и трещины. Устойчивость обеспечивается конструкцией из хромомолибдена или нержавеющей стали и, при необходимости, проверенной накладкой, причем как основной сплав, так и накладка выбираются по кривой Нельсона для рабочей температуры и парциального давления водорода до 20 МПа. Сосуд, указанный ниже этой кривой, выйдет из строя независимо от его номинального давления, поэтому устойчивость к воздействию водорода является расчетным параметром, подтвержденным сертификатом материала и накладным исследованием.

Вопрос: Что должен проверить покупатель при покупке реактора конверсии газа?

A: Четыре проверки. Температурная основа: для каждого горячего компонента, включая трубы реформинга, требуются допустимые нагрузки при повышенной температуре в течение 20-летнего срока службы, а не данные окружающей среды. Работа с водородом: убедитесь, что материал находится внутри кривой Нельсона для фактической температуры и парциального давления водорода, с наложением, где оно используется. Огнеупор: для футерованных реакторов требуется толщина футеровки, конструкция анкера и квалификация профиля нагрева. Документация: поставляемый файл должен включать сертификаты на материалы, квалификацию процедуры сварки, гидростатическое испытание при 1,3-кратном расчетном давлении, неразрушающий контроль всех швов, а также чертеж загрузки и распределения катализатора с указанным температурным профилем.