В печи вторичного риформинга частично конвертированный газ из печи первичного риформинга вступает в реакцию с воздухом. На аммиачных заводах традиционной конструкции скорость тока воздуха устанавливается таким образом, чтобы обеспечивалась подача азота в объеме, необходимом для реакции синтеза аммиака. В установке с применением технологии Purifier™ воздух используется с избытком до 50%. Кислород воздуха выжигает часть технологического газа с выделением теплоты, необходимой для реакции риформинга. Затем поток газа направляется вниз сквозь слой никелевого катализатора риформинга, где температура снижается вследствие эндотермической реакции риформинга. Избыток воздуха в технологическом процессе с применением технологии Purifier™ обеспечивает выработку теплоты, необходимой для интенсификации реакции в установке вторичного риформинга. Это позволяет примерно на треть уменьшить размеры установки первичного риформинга и существенно снизить температуру технологического процесса на выходе (около 725°) по сравнению с традиционной технологией производства аммиака. Снижение рабочей температуры позволяет продлить срок эксплуатации трубок и катализатора. Перенос нагрузки по риформингу из установки первичного риформинга в установку вторичного риформинга также дает преимущество, поскольку теплота в установке вторичного риформинга на 100% используется в технологическом процессе без потерь тепла в дымовых трубах. В печи вторичного риформинга предусмотрена двухслойная жаропрочная футеровка. Внешняя водяная рубашка защищает корпус от прогара в случае нарушения целостности футеровки. Поток на выходе из установки вторичного риформинга, содержащий около 2,0% метана (в пересчете на сухой вес), охлаждается за счет производства и перегрева пара высокого давления перед подачей на конверсию. Для конверсии применяется традиционная двухступенчатая схема с использованием реакторов высокой и низкой температуры. Очистка от двуокиси углерода осуществляется с использованием проверенного двухступенчатого технологического процесса, приобретенного по лицензии у компании BASF. Технологический конденсат собирается, проходит очистку паром среднего давления в стриппинг-колонне и возвращается в качестве технологического пара на участок риформинга. Синтез-газ из расположенного в верхней части поглотителя CO2 подогревается в теплообменнике и пропускается над катализатором метанации для преобразования остаточных оксидов углерода в метан. Для подготовки к сушке поток на выходе из метанатора охлаждается в теплообменнике сырьем метанатора и водой системы охлаждения. Затем поток, вышедший из метанатора, смешивается с продувочным газом из рециркуляционной линии системы синтеза и дополнительно охлаждается аммиачным хладагентом до температуры около 4°C. Охлажденный газ из сепаратора конденсата поступает в систему осушки синтез-газа. Предусмторены две установки осушки. В них расположены влагопоглощающие молекулярные фильтры; установки функционируют попеременно с рабочим циклом 24 часа. На выходе из этих установок совокупное содержание воды, COB2B и NHB3B снижается до уровня менее 1,0 объемных частей на миллион. Регенерация молекулярных фильтров системы осушки осуществляется с помощью отходящего газа из установки Purifier. Криогенная система Purifier осуществляет окончательную очистку сырьевого синтез-газа. В состав установки входят три компонента: теплообменник «сырье-продукт», низкоскоростной детандер и ректификационная колонна со встроенным конденсатором в верхней части. Осушенное сырье, поступающее в установку Purifier с соотношением H/N около 2,0, сначала охлаждается в верхней части теплообменника за счет очищенного и отходящего газа. Затем поток поступает в турбодетандер, где происходит расширение сырья и отбор энергии для общего охлаждения в криогенной установке. Поток на выходе из детандера дополнительно охлаждается и частично конденсируется в нижней части теплообменника, а затем поступает в ректификационную колонну. Весь метан, около 60% аргона и весь избыток азота, поступающие в установку Purifier, удаляются в виде «остатка» ректификации. Жидкость из нижней части ректификационной колонны частично испаряется при пониженном давлении во внетрубной зоне конденсатора в верхней части ректификационной колонны для обеспечения орошения колонны. Далее она подогревается за счет теплообмена с сырьевым газом установки Purifier и отводится в виде отходящего газа для регенерации молекулярных фильтров. Далее отходящий газ используется в качестве топлива в технологическом подогревателе. Синтез-газ с содержанием аргона около 0,25% и отношением H/N около 3 вновь подогревается за счет теплообмена с сырьем установки Purifier и поступает на вход компрессора синтез-газа. Очищенный газ компримируется примерно до 150 бар в смеси с непрореагировавшим рециркуляционным газом. По выходе из компрессора поток подогревается в теплообменнике «сырье-продукт» и поступает в горизонтальный реактор. В реакторе уровень конверсии аммиака поднимается с примерно 2% до 19% за счет прохождения над тремя слоями магнетита, выступающего в качестве катализатора. Поток на выходе из реактора поток охлаждается за счет производства пара высокого давления, в теплообменнике «сырье-продукт», в системе водяного охлаждения и, наконец, в холодильном блоке Unitized Chiller, разработанном компанией KBR. Традиционная система охлаждения обеспечивает требуемый уровень охлаждения. Незначительный поток продувочного газа рециркулирует выше установок осушки с целью восстановления водорода и азота. Охлажденный аммиак поступает из системы синтеза в хранилище. KAAP В конце 1970-х гг. компания KBR начала разработку первой промышленной системы, не использующей каталитическое железо при производстве аммиака. Этот катализатор, не использующий железо, назывался KAAP, и в нем в качестве активного металла использовался рутений на углеродной подложке. Первая установка, использующая технологию KAAP, была введена в эксплуатацию в Канаде в ноябре 1992 года. После успешного завершения этого проекта по модернизации завода технология KAAP была выбрана для двух проектов по строительству новых установок производительностью по 1850 т/сут. на Тринидаде. Эксплуатационные испытания обеих установок прошли в 1998 году. Фактическая производительность этих установок составила более 1950 т/сут. Третья установка KAAP на Тринидаде введена в эксплуатацию в 2002 году, а четвертую планируется запустить в 2004 году. Обе последние установки имеют номинальную производительность 1850 т/сут. KRES В начале 1990-х гг. компанией «Kellogg» была разработана технология на базе риформингового теплообменника (KRES). Данная технология позволила заменить установку первичного риформинга – самый дорогостоящий элемент оборудования на заводе, производящем аммиак. Первая установка KRES производительностью 350 т/сут. была запущена в эксплуатацию на заводе в Канаде в октябре 1994 года. В течение десяти лет эксплуатации установка KRES отлично зарекомендовала себя. В конце 2003 года в рамках проекта модернизации завода в Китае была пущена в эксплуатацию вторая установка KRES. В качестве заказчика выступила компания «Shenzhen Liaohe Tongda Chemical Co. Ltd.». Мощность установки – 1100 т/сут. По результатам указанных проектов компания «KBR» может предложить установки на базе технологии KRES производительностью около 2200 т/сут. на одну технологическую линию. KAAPlus На данный момент компания Kellog Brown & Root предлагает для производства аммиака технологию KAAPlus, которая сочетает в себе технологии KRES, Purifier и KAAP. Схема производства аммиака по технологии KAAPlus представлена на рисунке: |