Разработка конструкции для утилизации газовых фракций при переработке органических отходов для группы компаний «Содружество»

Введение…………………………………………………………………………….5
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Характеристика способов получения природного газа……………...………7
1.1.1 Физико-химические основы производства метанола………………...……9
1.2 Теоретические основы паровой конверсии………………………………….10
1.3 Способы паровой конверсии метана и катализаторы………………………13
1.4 Оборудование для проведения паровой конверсии………………………...15
1.5 Особенности выбора каталитической системы…………………………..…19
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Выбор и обоснование конструкции для паровой конверсии……………....22
2.2 Характеристика сырья и основные технологические параметры …………29
2.3 Основные закономерности процесса синтеза метанола…………………....32
2.4 Описание способа модернизации…………………………………………....34
2.5 Контроль качества…………………………………………………………….36
3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Материальный баланс печи при получении синтез-газа……...……………38
3.2 Энергетический баланс при получении синтез-газа………………………..43
3.3 Материальный баланс для реактора при получении метанола…………….47
3.4 Тепловой баланс процесса в реакторе при получении метанола…………..52
3.5 Расчет основных размеров реактора……………………………………...….56
Заключение……………………………………………………………………...…58
Список литературы…………………………………………………………….….60

Весь текст будет доступен после покупки

Метанол, или как еще его называют, метиловый спирт, является важным органическим продуктом, выпускается он химической промышленностью. Метиловый спирт получали как побочный продукт сухой перегонки древесины. Этим и объясняется его название древесный спирт. Существует несколько различных способов получения метилового спирта. Например, сухая перегонки древесины, каталитическая неполное окисления метана, каталитическая гидрирование окиси и двуокиси углерода. Метанол является одним из самых потребляемых продуктов в наше время, на сегодняшний день спрос его возрос, так как он может быть получен практически из любого возобновляемого источника углеводородов.
Метанол получают путем окисления в продуваемом кислородом газификаторе, получая синтетический газ, который затем преобразуют в метанол. Потребление метанола с каждым годом растет в связи с тем, что метиловый спирт применяется в качестве топлива и сырьем для производства водорода, который является источником чистой энергии.
На данный момент получить метанол распространено получать такой технологией, как каталитическая паровая конверсия.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Характеристика способов получения природного газа

Природный газ – это ископаемое, которое представляет собой смесь газообразных углеводородов природного происхождения. Природный газ считается безвредным сырьем, а еще наиболее экономичным сырьем.
Окисление природного газа в синтез – газ, а как раз прямое, исполняется 2-мя методами: тепловое (термическое) окисление и каталитическое. Синтез-газ с давнешних времен играет весомую роль в химической индустрии, на химическом процессе его гидрирования реализован процесс изготовления метанола в промышленных масштабах.
Синтез-газ - смесь монооксида углерода и водорода. В индустрии синтез-газ получают паровой конверсией, парциальным окислением, газификацией угля. Эти методы владеют высочайшей себестоимостью.
Применение катализаторов означает осуществление на поверхности катализатора ряда химических превращений. Использование катализаторов значит воплощение на плоскости катализатора ряда химических перевоплощений. Данный способ показал себя как больше действенный и дешевый. Синтез-газ считается горючим и имеет возможность быть применен в качестве горючего мотора внутреннего сгорания. Синтез-газ возможно получить из множества источников, охватывая естественный газ, уголь, биомассу или же буквально каждое углеводородное сырье, методом реакции с паром (паровой риформинг), диоксидом углерода (сухой риформинг) или же кислородом (частичное окисление). Он еще применяется в качестве промежного продукта при производстве синтетической нефти для применения в качестве горючего или же смазочного материала в процессе Фишера-Тропша.
Способы изготовления включают паровой риформинг природного газа или же водянистых углеводородов для получения водорода, газификацию угля, биомассы и кое-каких типов установок для газификации отходов в энергию.
Синтез-газ возможно получить несколькими промышленными способами:
• Газификация угля считается одной из наистарейших и универсальных промышленных технологий. Дает собой процесс перевоплощения каменного или же бурого угля с поддержкой газифицирующих агентов в эту смесь газов, как: метан, водород, водяной пар, азот, оксид углерода и диоксид углерода. В качестве газифицирующих составляющих пользуют воздух, воздух, водяной пар, диоксид углерода и водород и консистенции данных препаратов.
Ещё в 1609 году Джон Ван Хель-монт в первый раз получил горючий газ из древесного угля. В 1792 году Вильям Мэрдок, который трудился у Джеймса Уатта, являющийся известным изобретателем парового мотора, приготовил 1-ый газификатор. Он применил для освещения угольный газ. Но как раз к середине двадцатого века разработка газификации достигнула наивысшего расцвета. В 1925 году в USA в пределах 20 5 млн. тонн угля перерабатывалось установками. В СССР в конце 50-х годов минувшего века выполнялось до 30 5 млрд кубических метров газа из угля.
Метан считается заменителем природного газа, он появляется при газификации. Смесь CO и H2 c разными соотношениями компонент применяется во множества дальнейших синтезах. Реакции неполного окисления углерода, приобретенные при помощи органической массы, считается ведущими реакциями:

C + 0.5O2 > CO (1.1)
C + CO2 > 2CO (1.2)
C + H2O > CO + H2 (1.3)
C+O2 > CO2 (1.4)
C + 2H2 > CH4 (1.5)
CO + 3H2 > CH4 + H2 (1.6)
CH4 + H2O > CO + 3H2 (1.7)
CH4 + CO2 > 2CO + 2H2 (1.8)

Данные реакции демонстрируют перевоплощение угля с образованием товаров газообразного состояния. Синтез-газ - смесь монооксида углерода и водорода.
Лишь только при больших температурах реакция газификации проходит с подобный скоростью, при которой станет сносно в технической сфере, а воспитание высочайших углеводородов буквально исключается. Газификация угля считается ходом эндотермическим.
• Паровая конверсия природного газа
Реакция взаимодействия метана с водяным паром ведется в пребывании никелевых катализаторов при больших температурах, приблизительно 800-9000С и давлении считается паровым риформиногм метана.
Это процесс, который применяется уже некоторое количество десятков лет для изготовления водорода и считается экономным.
Ниже рассмотрены главные основы и особенности предоставленного процесса.

1.1.1 Физико-химические основы производства метанола

Метиловый спирт, метанол СНзОН является простым представителем предельных одноатомных спиртов.
Физические характеристики метанола при нормальных условиях:
Молекулярный вес – 32,04;
Плотность – 0,8100 г/см8;
Вязкость – 0,817 мПа-с;
Температура кипения – 64,70С;
Температура плавления - -97,680С;
Теплота парообразования – 8,94 ккал/моль;
Теплота жидкого сгорания – 173,65 ккал/моль;
Теплота газообразного сгорания – 177,40 ккал/моль.
Метанол при стандартных условиях содержит малозначительное давление насыщенных паров. При увеличении температуры давление насыщенных паров быстро возрастает. Он отлично поглощает пары воды, двуокись углерода и кое-какие иные препараты. Следует указать на способность метанола хорошо растворять большинство известных газов и паров. Метанол и его смеси используют в качестве поглотителя для извлечения примесей из технологических газов.

1.2 Теоретические основы паровой конверсии

Процесс, при котором природный газ нагревается паром, считается паровой конверсией. Этот процесс как правило случается в пребывании катализатора. Это нужно для применения в качестве горючего или же использования в органическом синтезе. Для предоставленного процесса надо получить монооксид углерода и водорода.
Для получения водорода паровая конверсия считается более обширно применяемым ходом. В предоставленной процедуре случается реакция с паром под давлением от 3 до 25 бар с наличием катализатора, образуя маленькое численность углекислого газа, оксида углерода и водорода.
Паровая конверсия считается эндотермическим ходом. Под мнением эндотермический имеется ввиду то, собственно что при протекании реакции сервируется в неотъемлемом порядке тепло. Это связано с тем, собственно что при этих критериях водород выходит незапятнанным в высочайшей степени, а еще он станет эффективен с финансовой точки зрения. Водород, который получают ходом паровой конверсией, имеет возможность быть применим в промышленном производстве и топливных элементах.
Процесс парового риформинга исполняется в многотрубчатых реакторах со стационарной фазой, которая недвижима. Эти реакторы вставляются в большие газовые печные установки, которые выжны для обеспечивания требуемой энергией. Работа проходит под высочайшим давлением, находясь на плоскости платного катализатора.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Афанасьев С.В., Махлай С.В., Обысов А.В., Дульнев А.В., Сергеев С.П., Рощенко О.С. Патент РФ 2535826 (Опуб. 20.12.14 г.). Способ получения синтез-газа паровой конверсией углеводородов.
2. Ахметов А.Ф., Касьянов А.А. Пути повышения эффективности каталитического риформинга // Экологические технологии в нефтепереработке и нефтехимии: Материалы науч.-практ. конф. – Уфа, 2003. – С. 65 – 66.
3. Ахметов А.Ф., Соловьев А.С., Касьянов А.А. Модернизация технологии каталитического риформинга // Материалы конференции IV Конгресса нефтегазопромышленников России. – Уфа, 2003. – С. 108
4. Б.В. Романовский. Основы катализа. М., 2012. 154 с.
5. Владимиров А. И. Установки каталитического риформинга. – М.: Нефть и газ, 1993. – 60 с

Весь текст будет доступен после покупки