4.2.2 Паровая конверсия метана (первичный реформинг)

После реакторов сероочистки природный газ поступает на смешение с водяным паром. Для проведения процесса паровой конверсии в поток газа подается пар среднего давления (MS) из цехового коллектора. Расход подаваемого газа и пара поддерживается регуляторами FRCA-1 и FRCA-2 соответственно. Требуемое соотношение пар : углерод = (3,5-4,0) : 1,0 поддерживается прибором FrRA-1.

При снижении соотношения пар : углерод до значения 2,5 :1,0 агрегат аварийно останавливается по группе "А", чтобы исключить возможность выделения на поверхности катализатора свободного углерода. Свободный углерод забивает поры катализатора, резко снижает его активность, что может привести к перегреву и разрушению реакционных труб печи поз. 101-В.

В поток природного газа после смешения с паром предусмотрена подача танковых газов из сепаратора поз. 1176-F, выделенных в ресивере аммиака поз. 1107-F. Танковые газы имеют следующие параметры: давление - 3,727-4,119 МПа (38-42 кгс/см²), температура - минус 20-минус 30 °С, расход - не более 1500 м³/ч (при н.у.). Танковые газы перед подачей их в поток природного газа подогреваются до температуры 100-130 ^оС в теплообменнике поз. 900-С за счёт тепла продувочной воды из барабана продувочной воды поз. 156-F.

Парогазовая смесь с температурой 350-371 С поступает в змеевики, расположенные в конвекционной зоне печи первичного реформинга поз. 101-В, где подогревается за счет тепла дымовых газов до температуры 450-524 С . Подогретая парогазовая смесь разделяется на 12 потоков и по “пигтейлям” подводится к реакционным трубам, которые заполнены никелевым катализатором фирмы Ай-Си-Ай Каталко, тип 57-4 (аналог ГИАП-19) или другим отечественным или импортным катализатором, имеющим аналогичные или лучшие показатели качества. Реакционные трубы закреплены на специальных пружинных подвесках и вертикально опущены в радиантную зону печи. Всего установлено 504 трубы (12 рядов по 42 трубы). Общий объем катализатора в трубах составляет 29,2 м³.

Между рядами реакционных труб расположены потолочные горелки инжекционного типа. Общее количество горелок 260 штук (13 рядов по 20 горелок). За счет сжигания топливного газа в потолочных горелках осуществляется подвод тепла, необходимого для протекания эндотермических реакций паровой конверсии метана (4.6) и (4.8).

Парогазовая смесь движется по реакционным трубам сверху вниз. Температура газа на выходе из труб поддерживается не более 830 С изменением давления топливного газа на потолочные горелки посредством клапанов PICA-3 (общий), HC-30-42 (по рядам).

Конверсия метана с водяным паром протекает по реакциям (4.6)-(4.8).

Объемная доля остаточного метана в конвертированном газе после печи первичного реформинга составляет не более 11 %.

После реакционных труб газ с температурой не более 830 С собирается в сборных коллекторах, расположенных горизонтально в нижней части радиантной зоны печи. Далее по двенадцати подъемным стоякам газ поднимается в верхнюю часть печи в передаточный коллектор поз. 107-D, нагреваясь при этом до температуры не более 860 С. В 107-D газ охлаждается за счет испарения воды в рубашке коллектора. и с температурой не более 852 ^оС поступает в реактор вторичного реформинга поз. 103-D. Печь первичного реформинга поз. 101-В сконструирована так, чтобы достигнуть максимальной утилизации тепла дымовых газов, выходящих из радиантной зоны печи с температурой 1000-1060 С.

Для подогрева различных технологических сред за счет тепла дымовых газов в конвекционной зоне печи установлены:

• два змеевика подогрева парогазовой смеси (ПГС), поступающей на первичный реформинг.

Температура ПГС повышается от 350-371 С до 450-524 С;

• два змеевика подогрева паровоздушной смеси (ПВС).

Температура ПВС повышается до значения не более 482 С;

• два змеевика перегрева насыщенного пара высокого давления из паросборника поз. 101-F.

Пар проходит сначала низкотемпературную секцию, где его температура повышается от 300-314 С до температуры не более 440 С, затем высокотемпературную секцию, где температура его повышается до 460-500 С;

• змеевик подогрева воды питания котлов.

Температура воды повышается от 147 С до 300-314 С;

• змеевик подогрева топливного газа

Температура топливного газа повышается до значения не более 110 С.

• змеевик подогрева природного газа

Температура природного газа повышается от 100-120 С до 250-280 С.

Для регулирования температуры пара высокого давления (HS) в змеевиках пароперегревателя между ними установлены 24 горелки пароперегревателя. Пламя горелок имеет горизонтальное направление. Регулирование температуры пара осуществляется изменением расхода газа на горелки пароперегревателя посредством клапана TRCA-26.

Совместно с конвекционной зоной печи сконструирован вспомогательный котел поз. 101-BU. Вспомогательный котел предназначен для получения пара с давлением 9,709-10,395 МПа (99-106 кгс/см²) и автоматического поддержания баланса по пару путем изменения расхода топливного газа на горелки вспомогательного котла посредством клапана PRCA-36. Вспомогательный котел снабжен пятью горелками.

Дымовые газы вспомогательного котла поступают также в конвекционную зону печи. Для регулирования температурного режима в конвекционной зоне печь снабжена 12 туннельными горелками. Дымовые газы туннельных горелок направляются в конвекционную зону по специальным туннелям, расположенным в нижней части радиантной зоны.

Вакуумметрическое давление (разряжение) в радиантной зоне печи первичного реформинга минус 19,6 - минус 98,1 Па (минус 4 - минус 10 мм вод.ст.) создается двумя дымососами поз. 101-BJA/BJB с приводами от паровых турбин. В процессе работы вакуумметрическое давление (разряжение) в радиантной зоне поддерживается автоматически, путем изменения частоты вращения дымососов посредством прибора PICA-19.

Режим горения горелок контролируется по объемной доле кислорода в дымовых газах (прибор О₂RA-4) и визуально по цвету пламени. Объемная доля кислорода в дымовых газах должна быть 2-4 %.

Для снижения температуры дымовых газов в пусковых режимах во входной части конвекционной зоны имеется 12 дверей, которыми регулируется подсос воздуха в печь из атмосферы.

Предусмотрен автоматический контроль молярной доли оксидов азота в дымовых газах (прибор NO_Х -19).