Автор работы: Пользователь скрыл имя, 08 Мая 2013 в 13:02, статья
На ОАО «ОЭМК» большое внимание было уделено проблеме влияния содержания тяжелых углеводородов на работу реформеров в печи металлизации. Чтобы разобраться с этим вопросом, необходимо, прежде всего, знать, что тяжелые углеводороды – основной источник образования углерода, появление которого на катализаторе реформера оказывает негативное влияние на его работу.
Основными признаками образования углерода из тяжелых углеводородов являются:
Увеличение потерь давления на трубах реформера;
Горячие полосы на трубах;
Образование твердых кусков углерода, подобных коксу. Они зарождаются у стенок трубы и растут к центру;
Дополнительный признак – катализатор, заключенный в коксе.
Влияние содержание тяжелых углеводородов на работу
реформеров в печи металлизации ОАО «ОЭМК»
И.С. Котельников, студент группы МЧМ-09-1д
Научный руководитель: проф., к.т.н. А.С.Тимофеева
Старооскольский технологический институт
На ОАО «ОЭМК» большое внимание было уделено проблеме влияния содержания тяжелых углеводородов на работу реформеров в печи металлизации. Чтобы разобраться с этим вопросом, необходимо, прежде всего, знать, что тяжелые углеводороды – основной источник образования углерода, появление которого на катализаторе реформера оказывает негативное влияние на его работу.
Основными признаками образования углерода из тяжелых углеводородов являются:
На основе обзора научной литературы по вопросу эффективности работы реформера были выявлены факторы, способствующие образованию углерода из тяжелых углеводородов. Это, в первую очередь, низкое содержание влаги в смешанном газе. Рекомендуемые для реформера рабочие параметры основаны прежде всего на двух критериях образования углерода: стехиометрическое соотношение и коэффициент К. Стехиометрическое соотношение рассчитано как отношение моля окислителей в смешанном газе (СО2 + H2О) к содержанию углерода в углеводородах. Чем ниже это отношение, тем больше тенденция образования углерода из СО. Мидрекс рекомендует типичный состав газа со стехиометрическим отношением приблизительно 1,37. Коэффициент К - мера потенциала образования углерода из СО. Он является равновесной константой для реакции С + H2O = СО + H2, вычисленный при давлении смешанного газа в одну атмосферу. Чем выше коэффициент К, тем больше тенденция к образованию углерода из угарного газа. Опыт показал, что большинство типов катализатора может работать при коэффициенте К до 0.74 без того, чтобы образовывался углерод. Реформер Мидрекс позволяет использовать широкий диапазон составов природного газа. Состав природного газа, используемого на конкретной установке Мидрекс требует некоторой настройки по влажности газа смешанного газа чтобы гарантировать, что требования по соотношению окислителей к углероду в углеводородах и коэффициенту К соблюдаются. Поэтому необходимо знать концентрации CH4, C2H6, C3H8 и т.д., так как они влияют на образование углерода.
Следующий фактор – высокое содержание углеводородов в природном газе. Способность углеводородов разлагаться с образованием углерода увеличивается с увеличением молекулярного веса. К счастью большинство природных газов состоят, в основном, из метана только со следами C5H12 и C6H14. Опыт показал, что такие количества могут использоваться для конверсии без проблем с образованием углерода. Более высокие концентрации С3Н12, С6Н14, олефиреновых углеводородов или жидкого газового конденсата могут вносить углерод. Таким образом, их использования нужно избегать.
Немаловажную роль играет высокое содержание серы в смешанном газе. Присутствие серы в смешанном газе влияет на активность катализатора. Сера также затрагивает кинетическое равновесие между образованием углерода и удаляющими углерод реакциями, приводя к осаждению углерода. Эффект больше заметен при преобразовании более тяжелых углеводородов.
Еще один критерий образования углерода – это высокая температура реформера. Рабочая температура реформера может затрагивать образование углерода. Работа с низкой температурой реформера усиливает тенденцию к образованию углерода из СО, а с высокой – тенденцию к образованию углерода из углеводородов. Мидрекс рекомендует работать с минимальной температурой свода реформера 1070°С. Опыт показал, что образование углерода из СО не будет происходить, когда реформер работает с температурой свода более 1070°С. Мидрекс далее рекомендует, чтобы реформер был нагрет не более, чем необходимо для требуемой производительности реформера. Например, если реформер работает с пониженной нагрузкой при температуре свода 1120°С, температура газа в реакционных трубах будет больше, чем желательно при конверсии, таким образом стимулируя разложение углеводородов. Кроме того, использование реформера более горячего, чем необходимо, уменьшает срок службы труб. Оптимальная температура реформера при его нормальной производительности достигается при содержании метана в конвертированном газе 0,5 -1,0%.
В качестве заключительного фактора, следует отметить низкое содержание окислителей в смешанном газе. Смешанный газ всегда должен содержать, по крайней мере, на 37% большее количество окислителей, чем теоретически требуется для полного протекания реакций конверсии. Стехиометрическое отношением количества окислителей к углероду в углеводородах в смешанном газе большее, чем 1,37 позволяет избежать образования углерода на катализаторе. Эта цифра рассчитана на основании того, что этан требует вдвое больше окислителей, чем метан, пропан требует втрое больше, и т.д.
Подводя итог тому, что было сказано выше, я хочу подчеркнуть, что образование углерода на катализаторе при конверсии может происходить из любого источника, будь то тяжелые углеводороды или угарный газ CO. Опыт показал, что каждый из них хотя бы однажды приводил к осаждению углерода в установках Мидрекс. Должны быть приняты меры или надлежащими действиями оператора установки или тщательным контролем природного газа и шихтовых материалов, чтобы избежать отравления катализатора любым из этих источников.
Список используемой литературы:
1. Газовщик шахтной печи металлизации. Пчелкин С.А., Юртаев А.А. М.: Металлургия. 1991.
2. Руководство по обучению Midrex.