Отделение подготовки технологических газов и сырья. Для нагрева сырья природного газа с целью пиролиза используется воздух окислитель и природный газ. Перед сжиганием в реакторе воздух предварительно нагревается до температуры 600-650 град. С, а природный газ до 400 град. С. Природный газ, используемый в качестве сырья для пиролиза, также предварительно подогревается до 400 град. С. Для этого воздух под давлением 0,16 МПа подается в теплообменник-рекуператор тепла отходящих газов, где нагревается до 600-650 град. С, а затем поступает на вход реактора.
Природный газ из сети с давлением 0,3-0,5 МПа поступает под давлением 0,16 МПа в теплообменник, нагреваемый водяным паром с температурой около 160 град. С до 120 град. С, а затем поступает в теплообменник-рекуператор тепла отходящих газов, где догревается до 400 град. С. После этого поток разделяется на две части. Одна часть предназначена для нагрева потока теплоносителя путем сжигания в воздухе, а вторая - в качестве сырья на пиролиз. 5.2. Отделение пиролиза.
Пиролиз природного газа сырья производится в реакторе после впрыска сырья в высокотемпературный поток продуктов сжигания топлива в воздухе. После завершения пиролиза, в поток газо-сажевой смеси вводится вода с температурой 50-60 град. С для закалки продуктов.
Для закалки потока в реакторе используется вода, циркулирующая через рубашку газоохладителя. Продукты после закалки и дополнительного охлаждения в рекуперативных теплообменниках и в теплообменнике - охладителе поступают в отделение концентрирования, выделения и очистки продуктов. 5.3. Отделение выделения, концентрирования, грануляции и упаковки технического углерода сажи. Смесь газообразных продуктов и сажи после охладителя поступает в циклон, а затем в рукавный фильтр, где происходит выделение технического углерода.
После фильтра пиролизные газы, не содержащие сажи остаточная концентрация не превышает 50мгкуб. м. поступают в отделение очистки и концентрирования водорода. Выделившаяся в циклоне и рукавном фильтре сажа после микромельчителя подхватывается потоком газов, циркулирующих между рукавным фильтром и циклоном с помощью вентилятора. В циклоне происходит ее уплотнение и окончательное выделение уплотненных частиц из потока. Из циклона циркулирующий газ с ультрадисперсными частицами сажи возвращается снова в рукавный фильтр для дальнейшего ее выделения.
После выхода из циклона сажа попадает в гранулятор, увлажняется водой, поступающей из конденсатора, гранулируется в гранулы диаметром 3-5мм. и поступает в сушильный барабан. После осушки гранулированный углерод ковшовым элеватором, после охлаждения в охладителе, подается в бункер для расфасовки. Расфасовка производится автоматизированной системой в специальные мешки биг-бэги. После этого готовый продукт - техуглерод может быть отправлен непосредственно потребителю. Емкость бункеров достаточна для хранения продукта, наработанного примерно за 10 суток. 5.4. Отделение выделения, компремирования и очистки водорода.
Поток очищенных от сажи газов, содержащих водород, азот, окись углерода, углекислый газ и пары воды после рукавного фильтра при температуре около 350 град. С поступает в теплообменник-конденсатор, где происходит конденсация воды. Наличие небольшого количество сажи в потоке менее 50мгм3 способствует интенсификации процесса конденсации.
Основная масса сконденсированной воды нагревается в рубашке газоохлодителя и поступает на закалку, а остальная часть в смеситель - гранулятор. В результате остатки сажи и пары воды полностью удаляются из потока и возвращаются в процесс. Осушенный и очищенный от частиц углерода газ, содержащий водород 40 об. в количестве, необходимом для производства чистого водорода, после делителя потока поступает в компрессор, где сжимается до давления 3,6 МПа и подается в блок мембранного обогащения водорода.
Поток газа протекает над поверхностью селективной мембраны. Водород, преимущественно, протекает сквозь нее. Поток водорода, прошедший через мембрану, представляющий собой технический водород чистотой 99,999 об направляется на ожижение в существующий ожижительный комплекс сооружений водородного производства. Расход технического водорода регулируется расходомером - регулятором и размерами площади мембраны аппарат модульного типа, что позволяет легко регулировать производительность от нуля до 2000 мЗчас. Прошедший через мембрану водород одновременно полностью доосушается, так как пары воды не проходят сквозь гидрофобную полимерную мембрану.
Прошедший в мембранных блоках поток хвостовых газов, содержит от 38 до 45 об. водорода и до 13 -16 СО, возвращается в ресивер, где смешивается с избыточной частью газов, поступающих из делителя. Смесь газов теплотворной способностью 1400 - 1500 Ккал на куб. м. и суммарным расходом 18-23 тыс. куб. м. в час поступает на дожигание в существующую котельную.
Таким образом, технологическая схема позволяет удовлетворить все требования ТЗ и дает кроме чистого водорода 99,999 об. с расходом от 500 до 2000 куб. м. в час еще 13-14 тыс. тонн технического углерода в год, при этом состав технического оборудования для производства технического углерода остается неизменным. 6.