Февраль 6 2017

отведение тепла

второго реактора небольшие, нам потребуется организовать цикл. Сущность его сводится к следующему: синтез-газ из первого реактора попадает во второй, где часть синтез-газа превращается в метанол, а другая часть (не прореагировавший синтез-газ) возвращается вновь во второй реактор, Очевидно, что для подкачки не прореагировавшего синтез-газа и создания оптимального давления, мы должны будем установить компрессор перед вторым реактором. Тогда весь цикл будет работать только в том случае, если часть не прореагировавшего газа будет постоянно выводиться из системы. Сделать это можно только одним способом: сжиганием излишков синтез-газа (В самом деле, не выводить же синтез-газ в атмосферу!). Наиболее экономичным способом сжигания является использование выделившегося тепла от сжигания в первом реакторе. Другими словами, не прореагировавший синтез-газ нужно сжигать в горелках первого реактора. Теперь получается циклический процесс во втором реакторе. Итак. Синтез-газ через компрессор поступает во второй реактор, где часть газа подвергается конверсии и переходит в метанол, а остальной (не прореагировавший) газ разделяется на два потока: первый поток направляется обратно к компрессу, а второй — в горелки первого реактора. Очевидно, что для создания циклического процесса нам необходим обратный клапан, который мы установим в конце обратного трубопровода. Как регулировать отбор не прореагировавшего газа, поступающего в горелки первого реактора? Конечно, с помощью редукционного клапана. Таким образом, с технической точки зрения, для создания цикла во втором реакторе (теплотехнические вопросы мы сейчас опускаем) нам потребуется следующее оборудование: компрессор, реактор для конверсии синтез-газа в метанол, обратный клапан и редукционный клапан. Основное преимущество пароуглекислотной конверсии синтез-газа перед другими видами конверсии — минимальное присутствие балластного газа (азота) в цикле. Известно, что воздух содержит примерно 78 объемных процентов азота. При использовании конверсии природного газа в синтез-газ с использованием кислорода воздуха, азот — инертный по отношению к применяемым синтезам газ — остается в синтез-газе в виде примеси и, таким образом, повышает расход энергии на синтез метанола, снижает концентрацию синтез-газа, уменьшает выходы метанола и увеличивает количество газа, который требуется выводить на сжигание. Однако при использовании углекислого газа встают другие вопросы. Очевидно, что при выводе малого количества не прореагировавшего синтез-газа из цикла потребуется дополнительно направлять природный газ на сжигание в первый реактор. Кроме того, углекислый газ нам потребуется в качестве продувочного газа для запуска установки.
Далее. Использовав компрессор в цикле, мы, очевидно, получаем разряжение в первом реакторе. На абсолютные давления ниже 1 атмосферы установки не тестировались (во всяком случае, мне такие результаты неизвестны), катализаторы, предназначенные для конверсии природного газа в синтез-газ, рассчитаны на повышенные давления, что будет видно из спецификаций к ним, поэтому в первом реакторе нужно поддерживать абсолютное давление не ниже 1 атмосферы. Вообще, любая подобная установка является уникальной в своем роде: можно, конечно, сделать две и более абсолютно одинаковые установки, но в разных условиях и при разных параметрах процессов они будут давать разный по качеству и выходам метанол. Таким образом, нам понадобится небольшой подкачивающий компрессор на входе в установку для поддержания необходимого давления в первом реакторе. В этом случае мы сможем полностью контролировать весь основной процесс и управлять им. Кстати, имея дополнительный маленький компрессор, мы имеем возможность сильно облегчить себе жизнь в постройке еще одного незаменимого устройства — парогенератора. Теперь нам вовсе не нужно получать высокие давления пара и, соответственно, сооружать очень надежную и безопасную конструкцию. (Известно, что пар при высоких давлениях и температурах не менее опасен, чем любой другой газ с точки зрения прочностных расчетов конструкций. Другими словами, в случае поломки газового резервуара взрыв пара будет очень сильный.) Упрощенно говоря, можно использовать даже металлический кухонный чайник для нагрева и испарения                           предыдущая                                                           следующая