После очистки газа от СО2 конвертированный газ имеет следующий состав (в пересчете на сухой газ) в объемных долях:
Водород Н2 -73¸75%
Азот N2 -23¸25%
Оксид углерода СО – не более 0,65%
Диоксид углерода СО2- не более 0,1%
Метан СН4 - не более 0,5%
Дальнейшее освобождение газа от кислородосодержащих соединений (СО+СО2) , являющихся ядами для катализатора синтеза, производится путем восстановления их до метана на никелевом катализаторе НКМ-1 в метанаторе 106-D.
Гидрирование оксидов углерода происходит по следующим обратимым экзотермическим реакциям:
СО + 3Н2 ® СН4 + Н2О + 50,4 ккал/моль
СО2 + 4Н2 ® СН4 +2Н2О +39,3 ккал/моль
Объемная доля СО в газе =1% повышает температуру газа за счет теплового эффекта реакции на 70оС, СО2- на 60оС (теоретически).
При указанном выше содержании СО и СО2 в газе повышение температуры за счет реакции метанирования составит 48оС (с учетом тепловых потерь).
Подогрев газа перед метанированием осуществляется в две ступени. Сначала газ подогревается в теплообменнике 136-С синтез-газом после первой ступени компрессора 103-J до температуры 120оС. Затем до температуры 320оС газ подогревается в теплообменнике 104-С газом, выходящим из высокотемпературного конвертора оксида углерода 104-DА.
Заданная температура газа на входе в метанатор поддерживается регулятором TC-12 путем байпасирования части этого газа мимо теплообменника 104-С.
Газ с давлением до 2,59 МПа (26,4 кгс/см2) и температурой 320оС проходит сверху вниз слой никелевого катализатора (33,7м3) и с температурой не более 375оС выходит из метанатора.
Остаточное содержание СО в газе составляет не более 10 ррм, СО2 – не более 5,0 ррм.
Вследствие высокой экзотермичности реакции метанирования при повышении содержания СО и СО2 в газе, подаваемом в метанатор, возможен значительный разогрев катализатора (расчетная температура 455оС). В связи с этим предусмотрен тщательный контроль температуры во всех слоях катализатора (прибор TS-8 точки 1¸5) с сигнализацией ее максимальных значений. При достижении в любой точке метанатора температуры 455оС срабатывают блокировки TS-8-1¸5НН, ТS-21¸25HН.
При этом автоматически закрывается отсекатель EmV- 8 и заслонка EmV-4 на входе газа в метанатор, останавливается компрессор синтез- газа 103-J , закрывается клапан НС-11 на входе питательной воды в 114-С, РСV-5 будет автоматически открываться (синхронно закрытию EmV-8), сбрасывая газ на факельную установку 102-U, поддерживая установленное задатчиком давление.
После выхода из метанатора газ охлаждается до температуры не более 150оС в подогревателе питательной воды 114-С. Прибор TI-43-20 сигнализирует в ЦПУ завышение температуры газа на входе в 114-С. Дальнейшее охлаждение газа до температуры 40-50оС происходит в воздушном холодильнике 115-С.
Для связывания свободной углекислоты в пусковой период перед воздушным холодильником 115-С предусмотрен впрыск жидкого аммиака от насосов 117-J/JA.
Регулирование температуры синтез- газа производится автоматически регулятором TC- 32, изменяющим степень открытия жалюзи на входе охлаждающего воздуха в холодильник 115-С.
Прибор TI-43-10 сигнализирует в ЦПУ о низкой температуре синтез- газа после холодильника.
Отделение конденсата от газа происходит в сепараторе 104-F.
Технологический конденсат из сепаратора 104-F регулятором уровня LC-26 отводится в отпарную колонну 103-Е, а газ поступает на всас компрессора синтез- газа 103-J. При завышении уровня в сепараторе 104-F до 660 мм сигнализирует в ЦПУ LA-24Н, при превышении уровня до 810мм сигнал от LS-23HН останавливает компрессор синтез-газа 103-J.
Состав газа после метанирования в объемных долях:
водород Н2 - (72¸78)%
азот N2 - (22¸28)%
оксид углерода СО – не более 10 ррм
диоксид углерода СО2- не более 5 ррм
метан СН4 - не более 2%
определяется автоматическими газоанализаторами QI-7, QI-8, QI-9, QI-10, установленными на выходе из сепаратора 104-F.
На коллекторе после сепаратора 104-F установлен регулятор давления РC-4, регулирующий давление в системе после метанатора сбросом газа на факельную установку 102-U. При нормальной работе давление в системе регулируется регулятором PC-6 путем изменения числа оборотов турбины компрессора синтез- газа 103-J.
При остановке компрессора 103-J блокировка РS-515LL открывает клапан PCV-4 до заранее заданного положения, а через 4-5 секунд клапан переходит в управление от регулятора PC-4.
Для предотвращения завышения давления в системе на сепараторе 104-F установлены предклапаны SV-22A, SV-22В.
На коллекторе синтез- газа после сепаратора 104-F предусмотрен отбор газа на дозировку через регулятор FC-8, вводимый в работу при использовании в качестве сырья природного газа из газопровода ГП 12.