Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 7212
(13) U
(46) 2011.04.30
(51) МПК (2009)
B 01J 19/18
C 01B 21/00
(54) УСТАНОВКА ПОДГОТОВКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ГАЗА ДЛЯ
ПЕРВИЧНОЙ КОНВЕРСИИ МЕТАНА В ПРОИЗВОДСТВЕ
АММИАКА
(21) Номер заявки: u 20100712
(22) 2010.08.13
(71) Заявитель: Открытое акционерное
общество "Гродно Азот" (BY)
(72) Авторы: Сиротин Андрей Вячеславо-
вич; Сурус Леонид Иванович; Тутов
Владимир Леонидович; Поляков Ни-
колай Васильевич; Бушланов Алек-
сандр Павлович; Михальский Ген-
надий Романович; Лакомкин Алек-
сандр Андреевич (BY)
(73) Патентообладатель: Открытое акцио-
нерное общество "Гродно Азот" (BY)
(57)
Установка подготовки технологического газа для первичной конверсии метана в про-
изводстве аммиака, содержащая линию технологического газа и последовательно уста-
новленные на ней компрессор, подогреватель, аппараты очистки от сернистых
соединений, первичный конвертор, подключенный к линии топливного газа и содержа-
щий реакционную зону и конвекционную зону с установленными в ней утилизаторами
тепла дымовых газов, отличающаяся тем, что подогреватель установлен в конвекцион-
ной зоне первичного конвертора между утилизаторами тепла и снабжен обводной линией
за пределами конвекционной зоны, на которой установлена запорно-регулирующая арма-
тура.
BY7212U2011.04.30

2. BY 7212 U 2011.04.30
2
(56)
1. Демиденко И.М., Янковский Н.А., Степанов В.А. и др. Аммиак. Вопросы техноло-
гии / Под общей ред. Н.А. Янковского. - Горловка. ОАО "Концерн Стирол", 2001 (рис. 1.1
на с. 7; рис. 1.2 на с. 8).
Полезная модель относится к установкам химической технологии и может применять-
ся для осуществления утилизационных теплообменных процессов в химической и нефте-
химической промышленности, например в производстве аммиака при осуществлении
процессов нагрева технологического газа перед его каталитической очисткой от серни-
стых соединений.
Прототипом полезной модели выбрана установка подготовки технологического газа
для первичной конверсии метана в производстве аммиака, содержащая линию технологи-
ческого газа и последовательно установленные на ней компрессор, подогреватель, аппара-
ты каталитической очистки от сернистых соединений, первичный конвертор,
подключенный к линии топливного газа и содержащий реакционную зону и конвекцион-
ную зону, в которой установлены утилизаторы тепла дымовых газов [1].
Основным недостатком известной установки является значительное потребление топ-
ливного газа (метана). Причиной этого является необходимость подогрева технологиче-
ского газа в огневом подогревателе перед каталитической очисткой до температуры
осуществления каталитического процесса. Причем для работы огневого подогревателя, в
котором происходит сжигание топливного газа, необходимо подавать воздух, на нагрев
которого также расходуется часть топливного газа. Так как воздух подается в огневой по-
догреватель из окружающей среды, то в холодное время года расход топливного газа в ог-
невой подогреватель возрастает. Таким образом, осуществление процесса нагрева
технологического газа в огневом подогревателе существенно увеличивает энергопотреб-
ление в виде топливного газа.
При этом в известной установке недостаточно полно утилизируется тепло дымовых
газов в конвекционной зоне первичного конвертора (температура отходящих дымовых га-
зов более 200 °С), что также снижает экономичность установки.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, - повышение экономичности
установки за счет снижения потребления топливного газа путем повышения степени ути-
лизации тепла дымовых газов конвекционной зоны первичного конвертора.
Поставленная задача решается в установке подготовки технологического газа для пер-
вичной конверсии метана в производстве аммиака, содержащей линию технологического
газа и последовательно установленные на ней компрессор, подогреватель, аппараты ката-
литической очистки от сернистых соединений, первичный конвертор, подключенный к
линии топливного газа и содержащий реакционную зону и конвекционную зону с уста-
новленными в ней утилизаторами тепла дымовых газов, в которой, согласно полезной мо-
дели, подогреватель установлен в конвекционной зоне первичного конвертора между
утилизаторами тепла и снабжен обводной линией за пределами конвекционной зоны, на
которой установлена запорно-регулирующая арматура.
Существенность отличий полезной модели заключается в следующем.
Подогреватель установлен в конвекционной зоне первичного конвертора. Такое реше-
ние обеспечивает использование тепла дымовых газов для нагрева технологического газа
перед каталитической очисткой, т.е. более полную утилизацию тепла дымовых газов, что
снижает вынос тепла из установки и, следовательно, повышает ее экономичность. Более
полная утилизация тепла дымовых газов позволяет исключить из установки огневой подо-
греватель и, следовательно, исключить расход в него топливного газа и воздуха, что по-
вышает экономичность установки.

3. BY 7212 U 2011.04.30
3
Подогреватель установлен между утилизаторами тепла и снабжен обводной линией за
пределами конвекционной зоны с установленной на ней запорно-регулирующей армату-
рой. Такое решение обеспечивает требуемый нагрев технологического газа до заданной
температуры (~380 °С) и ее автоматическое регулирование, что повышает технологиче-
скую и эксплуатационную надежность и обеспечивает работоспособность полезной модели.
Сущность полезной модели поясняется фигурой, схема установки.
Установка подготовки технологического газа для первичной конверсии метана в про-
изводстве аммиака содержит линию 1 технологического газа, на которой последовательно
установлены компрессор 2, подогреватель 3 в виде рекуперативного теплообменника, ап-
параты 4 каталитической очистки от сернистых соединений, первичный конвертор 5, под-
ключенный к линии 6 топливного газа и содержащий реакционную зону 7 (с
катализатором) и конвекционную зону 8. В конвекционной зоне 8 установлены утилиза-
торы 9 тепла дымовых газов рекуперативного типа. Между утилизаторами 9 установлен
подогреватель 3 и снабжен обводной линией 10, которая размещена за пределами конвек-
ционной зоны 8. На обводной линии 10 установлена запорно-регулирующая арматура 11 в
виде регулирующей заслонки.
Установка подготовки технологического газа для первичной конверсии метана в про-
изводстве аммиака работает следующим образом. Технологический газ, состоящий из ме-
тана поступает в установку по линии 1, сжимается компрессором 2 до давления ~4 МПа.
Сжатый технологический газ с температурой около 110 °С, в который дозируется необхо-
димое количество азотоводородной смеси, направляется частично в подогреватель 3, где
происходит его нагрев теплом дымовых газов до температуры около 420 °С, а остальное
количество газа с температурой около 110 °С поступает по обводной линии 10 мимо подо-
гревателя 3. После этого нагретый поток технологического газа и поток технологического
газа по обводной линии 10 смешиваются с образованием потока технологического газа
заданной температуры (~380 °С). Поддержание заданной температуры технологического
газа обеспечивается изменением количества газа в подогреватель 3 и в обводную линию
10 автоматически посредством запорно-регулирующей арматуры 11. Далее технологиче-
ский газ с температурой ~380 °С поступает в аппараты 4, где осуществляется процесс ка-
талитической очистки технологического газа от сернистых соединений. В очищенный
технологический газ дозируется водяной пар (на фигуре не показано) и технологический
поток в виде парогазовой смеси поступает в один из утилизаторов 9 конвекционной зоны
8, где нагревается до температуры 480 °С и поступает в первичный конвертор 5 в реакци-
онную зону 7, где происходит процесс каталитической конверсии метана. Тепло для про-
текания процесса конверсии метана вносится в реакционную зону 7 путем сжигания
топливного газа, поступающего в первичный конвертор 5 по линии 6. В результате сжига-
ния топливного газа образуются дымовые газы, которые из реакционной зоны 7 поступа-
ют в конвекционную зону 8, где охлаждаются, проходя через утилизаторы 9 и
подогреватель 3. Охлажденные дымовые газы выводятся из установки с температурой
около 180 °С в атмосферу.
За счет нагрева технологического газа в подогревателе 3, размещенном в конвекционной
зоне 8 первичного конвертора 5, обеспечивается более полная утилизация тепла дымовых га-
зов, что снижает вынос тепла из установки, повышая тем самым ее экономичность.
Использование полезной модели обеспечивает снижение потребления топливного газа
на ~ 5 м3
на 1 тонну продукционного аммиака за счет более полной утилизации тепла ды-
мовых газов и снижения температуры их выхода на ~ 20 °С. Это позволяет исключить из
установки огневой подогреватель, работающий на топливном газе.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.