Тандем

Установка конверсии природного газа для производства аммиака по технологии «Тандем»

Установка конверсии природного газа для производства аммиака по технологии «Тандем»

Установка конверсии природного газа для производства аммиака по технологии «Тандем»

Известны два основных термодинамических принципа, которые должны быть реализованы в любом химической установке, отвечающей жестким требованиям энергосбережения: меньше вводить энергии, и рекуперировать тепло при большей температуре.

Одним из способов технического воплощения упомянутых выше принципов является использование нагретого до высокой температуры
(~ 1000 °C) конвертированного газа, выходящего из реактора вторичного реформинга как теплоносителя для снабжения теплом трубчатого реактора-теплообменника, в трубах которого, заполненных катализатором, протекает эндотермический процесс конверсии природного газа с водяным паром.

Система «Тандем» состоит из двух основных аппаратов: трубчатого реактора и реактора вторичного риформинга, связанных между собой двумя трубопроводами. Кроме этого, имеется система рекуперации тепла отходящих потоков и предварительного нагрева входящих потоков. Эта система может быть интегрирована в нитку для производства аммиака, метанола или водорода.

Поток конвертированного газа, покидающий вторичный риформинг и нагретый до 1000 оС, снабжает теплом трубчатый реактор. Эндотермическая реакция парового риформинга метана протекает в трубах трубчатого реактора, потребляя подводимое тепло. Автотермичность процесса при сохранении расхода и состава подводимых потоков обеспечивается путем подачи кислорода во вторичный риформинг для  поддерживания температуры. Содержание метана в конвертированном газе составляет около 0,3% объемных.

Система «Тандем» позволяет получать конвертированный газ, пригодный для производства водорода, аммиака, метанола, высших спиртов и СЖТ.

 Преимущества «Тандема»:

  • недорогое оборудование: стоимость всей системы почти в два раза меньше, чем стоимость обычной системы риформинга,
  • возможность поставки оборудования высокой степени заводской готовности,
  • транспортабельность,
  • короткое время монтажа,
  • высокая надежность труб, работающих при перепаде давления на стенке не более 1-3 атм.,
  • отсутствие вредных выбросов в атмосферу,
  • более предпочтительная термодинамика позволяет уменьшить потребление природного газа до 695 – 800 нм3/т аммиака.
Система реакторов «Тандем

Система реакторов «Тандем

Конструкция аппаратов «Тандема».

Трубчатый реактор представляет собой цилиндрическую обечайку с трубами, заполненными катализатором. Трубы обогреваются конвертированным газом из вторичного риформинга. Греющий газ протекает в промежутке между стенками трубы с катализатором и охватывающей ее внешней трубы.    Внешние трубы и трубы с катализатором собраны в трубные решетки.

Греющий газ выходит в пространство между обеими трубными решетками и покидает реактор через штуцеры. Дно каждой из катализаторных труб соединяется пигтейлями с коллекторами для подачи предварительно конвертированного газа во вторичный риформинг.

Обечайка реактора футерована изнутри для предотвращения перегрева стенок. Снаружи обечайка помещена в рубашку, куда подается охлаждающая вода.

Связанный с трубчатым реактором шахтный реактор вторичного риформинга имеет футерованный изнутри корпус, снабженный опорой из огнеупорного кирпича, на которой располагаются подстилающие слои из корундовых шаров. Поверх подстилающих слоев размещен Ni-содержащий катализатор риформинга. Последний, сверху прикрыт защитным слоем корундовых шаров, служащих для защиты катализатора от прямого излучения факела и предварительного распределения газового потока.  Реактор снабжен горелкой – смесителем собственной оригинальной конструкции.

Частично конвертированный в трубчатом реакторе газ поступает в шахтный реактор  по верхнему боковому штуцеру и попадает в камеру смесителя и далее в его межтрубное пространство.  В трубное пространство смесителя через верхний штуцер попадает газ-окислитель, содержащий  от 99,5 до 21% кислорода в зависимости от характера конечного продукта, для получения которого предназначена технологическая схема. На выходе из смесителя образуется однородная горючая смесь, которая сгорает в надслоевом пространстве реактора. Превосходное смешение компонентов смеси  позволяет получать относительно короткую зону горения в надслоевом пространстве и практически идеальное распределение продуктов горения  по поперечному сечению катализаторного слоя. Полностью превращенный газ из слоя катализатора через проницаемое опорное устройство попадает в нижний футерованный газоход, по которому поступает в межтрубное пространство трубчатого реактора.

 

Варианты применения технологии «ТАНДЕМ»

  1. Установка риформинга углеводородного газа для производства водорода, аммиака, метанола.
  2. Модернизация действующих агрегатов аммиака с целью увеличения производительности и снижения энергозатрат, например реконструкция отделения риформинга с установкой параллельного трубчатого реактора для увеличения мощности по аммиаку 1700 тонн в сутки.
  3. Комбинированный риформинг для агрегата аммиака мощностью 2600 тонн в сутки.

 

Патенты России

NAME

APPLICATION

PUBLICATION

FILED

DATE

Process for Hydrogen enriched gas preparation 17/10/1988 4493444/26 23/10/1992 1770264
Process for Hydrogen enriched gas preparation 20/09/1989 4736269/26 23/101992 1770265
Device for gas supplying  into reactor 29/12/1988 4651101/26 08/10/1995 1688487
Burner 23/04/1983 3888305/24-06 23/10/1986 1265439
Burner 13/03/1989 4661258/06 23/12/1989 1700337
Lighter of gas 19/07/1989 4721567/06 30/07/1991 1666877
Catalytic tubular Converter for hydrocarbons 08/10/1979 2825356/23-26 15/04/1990 803191
Device for process observation under pressure 27/06/1991 4951037/26 30/01/1994 2006735

 Лицензиар технологии «Тандем»ОАО «ГИАП» г. Москва. Кроме того лицензиатами ОАО ГИАП, имеющими неисключительные лицензии, являются следующие компании: ТЕКНИП (Франция), Линде (Германия), Браун энд Рут (США), Самсунг (Ю. Корея). По технологии «Тандем» построено  три установки: 1989 год, Белоруссия, ОАО «ГродноАзот», совместное производство метанола и водорода; 2000 год, Китай, Hinyang Nitrogen Fertilizer Plant, производство синтез – газа для синтеза аммиака; 2009 год, Китай, Gansu Liuhua(Group) Co., Ltd.,  производство синтез – газа для синтеза аммиака.

Общий вид установки «ТАНДЕМ»  Китай, Gansu Liuhua(Group) Co., Ltd.

Общий вид установки «ТАНДЕМ» Китай, Gansu Liuhua(Group) Co., Ltd.