Труды 4-й РНКТ (2006). Том 3. Свободная конвекция. Тепломассообмен при химических превращениях

Дубинин А.М., Ляхов Е.В., Тупоногов В.Г., Филиппов Д.В.
Оптимизация параметров паровой конверсии природного газа в реакторе с самообогревом

Уральский государственный технический университет – УПИ, Екатеринбург, Россия.

Аннотация

Требования к составу восстановительного газа зависят от температуры, при которой идет процесс восстановления, и определяются равновесными условиями реакций восстановления оксидов железа. В целях увеличения скорости процесса восстановления, содержание окисляющих компонентов в газе не должно превышать 10%, метана – 5 %, содержание серы не допустимо, восстановительный потенциал должен быть примерно равным 10.
Восстановительные газы получают в крупнотоннажных конверторах шахтного типа, производя конверсию метана водяным паром, и добавляя кислород к исходной смеси, который расходуется на полное сжигание части метана, что позволяет осуществить процесс автотермично, т.е. без подвода теплоты извне [1].
В других конверторах теплоту подводят электронагревателями снаружи реторты [2]. Однако добавление кислорода к смеси или обогрев реторты электронагревателями приводит к существенному удорожанию получаемой атмосферы. Кроме того, добавление кислорода к исходной смеси СН4:Н2О = 1:1 в количестве 0,6 объема на один объем исходного СН4, как требуют условия теплового баланса автотермического процесса для поддержания в реакционном объеме температуры 1000 ?С, приводит к уменьшению восстановительного потенциала (Н2 + СО)/(СО2 + Н2О) более чем в 20 раз по сравнению с паровой конверсией метана и подводом теплоты извне. Поэтому такой газ требует осушки, очистки и дополнительной затраты энергии на его нагрев после очистки.

Заключение

Моделирование показало возможность практического сооружения такого типа конверторов с самообогревом для паровой конверсии метана без использования кислорода или электронагрева. Результаты испытаний подтвердили такую возможность на установке диаметром 0.18 м и высотой слоя 1 м. Газ удовлетворяет требованиям, предъявляемым к восстановительным атмосферам. Оптимальное значение х = 0,61, когда температура в слое 950 ?С, выход восстановительных газов максимален и равен 1 м3/(с·м2).

Скачать/просмотреть текст доклада (в формате pdf)

Следующая страница: Евсеев Г.А., Евсеев А.Г. Исследование двухступенчатых эжекционных горелок с завесой