Процесс производства защитной азотоводородной атмосферы

 

Изобретение относится к процессу производства защитно-азотноводородных атмосфер для металлургических производств из природного газа и воздуха. Процесс производства защитной азотоводородной атмосферы включает синтез азотоводородной смеси из природного газа и разбавление ее азотом, при этом азотоводородную смесь синтезируют последовательным термокаталитическим риформингом природного газа с водяным паром, а затем вторичным риформингом реакционной смеси с воздухом, каталитическим доокислением СО до СО₂, абсорбционной очисткой от СО₂ и метанированием, с последующей осушкой смеси и разбавлением азотом высокой чистоты, полученным низкотемпературным выделением азота из воздуха. Защитная азотоводородная атмосфера содержит 4,5-5,0% водорода, температура точки росы (-)57^oС. Технический результат состоит в упрощении технологии, снижении расхода пара и электроэнергии.

Изобретение относится к процессам производства защитных азотоводородных атмосфер из природного газа и воздуха, применяемым в металлургических и сталепрокатных производствах, и может быть использовано в химической, нефтехимической, газовой и смежных отраслях промышленности.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является технологический процесс производства защитных азотоводородных атмосфер, описанный в источнике информации Д.Л. Гринберг. Химическая технология на металлургическом заводе. М.: Металлургия, 1983, с.104, по которому такая атмосфера получается путем смешения двух компонентов: а) азотоводородной смеси, производимой термокаталитической диссоциацией аммиака при температуре 800-900^oС и низких давлениях (около 49 кПа) и б)технического азота с агрегатов разделения воздуха.

Недостатком этого процесса является сложность и высокая энергоемкость технологии и необходимость доочистки всей полученной смеси от кислорода и воды последовательным каталитическим гидрированием на палладиевых катализаторах и осушкой вымораживанием и на силикагелевых адсорбентах. Полученный в этом случае защитный газ содержит 4-6% водорода, 94-96% азота, влажность газа соответствует точке росы (-) 45^oС.

Целью изобретения является упрощение технологии и уменьшение энергопотребления при реализации технологии процесса. Предлагаемый процесс осуществляется следующим образом: природный газ подвергается последовательно вначале термокаталитическому (первичному) риформингу вместе с водяным паром, а затем вторичному риформингу с воздухом. В полученной газовой смеси каталитически доокисляется СО до СO₂, а затем смесь подвергается абсорбционной очистке от СO₂ и метанированию, она осушается и смешивается с азотом высокой чистоты (99,99%), полученным низкотемпературным выделением азота из состава воздуха.

Преимуществом предлагаемого процесса является значительная экономия энергоресурсов вследствие использования новых: 1) технологии получения азотоводородной смеси; 2) азотного разбавителя в виде азота высокой чистоты, полученного низкотемпературным выделением азота из состава воздуха.

Пример 1. Процесс производства защитных азотоводородных атмосфер из аммиака и воздуха по прототипу осуществлялся по следующей схеме: Термокаталитическое разложение аммиака-->азотоводородная смесь + технический азот-->гидрирование на палладиевом катализаторе-->осушка--> защитная азотоводородная атмосфера. Полученный в этом случае защитный газ содержал 4-6% водорода, 94-96% азота, влажность газа соответствовала точке росы (-) 45^oС.

Пример 2. Азотоводородная смесь, синтезированная по предлагаемому способу последовательным термокаталитическим рифомингом природного газа с водяным паром, а затем вторичным термокаталитическим риформингом реакционной смеси с воздухом, каталитическим доокислением СО до СO₂, абсорбционной очисткой от СO₂ и метанированием на агрегате синтеза аммиака в количестве 240-300 м²/час была осушена методом охлаждения до температуры 5-15^oС и сепарации под давлением 80-100 кг/см² до точки росы (-)25-(-)30^oС. Далее она была разбавлена азотом высокой чистоты, полученным низкотемпературным выделением азота из воздуха в количестве 4500-4700 м³/час с точкой росы (-)70^oС на установке разделения воздуха. В результате была получена защитная азотоводородная атмосфера, содержащая 4,5-5,0% водорода и имеющая точку росы (-)57^oС.

При осуществлении процесса производства защитных азотоводородных атмосфер из природного газа и воздуха в соответствии с предлагаемым изобретением исключаются технологические процессы термокаталитического синтеза и последующего разложения аммиака, реализуемые на сложном в эксплуатации и энергоемком оборудовании, а процессы гидрирования кислорода и осушки всей массы защитной азотоводородной атмосферы заменяются процессом осушки только первичного (до разбавления) потока азотоводородной смеси. Процессы последовательного термокаталитического рифоминга природного газа с водяным паром, а затем вторичного термокаталитического риформинга реакционной смеси с воздухом, каталитического доокисления СО до СO₂, абсорбционной очистки от СО₂ и метанирования являются составными частями технологии синтеза аммиака и предшествуют процессу его разложения, используемому в прототипе.

При реализации процесса по предлагаемому способу увеличилась его надежность, снизился расход пара и электроэнергии на собственные нужды производства и уменьшилась численность обслуживающего персонала.

Формула изобретения

Процесс производства защитной азотоводородной атмосферы, включающий синтез азотоводородной смеси из природного газа и разбавление ее азотом, отличающийся тем, что азотоводородную смесь синтезируют последовательным термокаталитическим риформингом природного газа с водяным паром, а затем вторичным риформингом реакционной смеси с воздухом, каталитическим доокислением СО до СО₂, абсорбционной очисткой от СО₂ и метанированием, с последующей осушкой смеси и разбавлением азотом высокой чистоты, полученным низкотемпературным выделением азота из воздуха.