1148441928

Table 4. Characteristics o! processes for CO conversion and COS hydrolysis

Tabela 4. Charakterystyka procesów konwersji CO I hydrolizy COS

technologii/ procesu	Parametry^7 prowadzenia procesu	D”®^1
Konwersja CO^2627-'^0-	zakres temperatur: 300-530°C Mo-Co/AljO,; H20/C0>1.8-2; siarka bez limitu 180-270°C; Cu0/Zn0/Al20,: H20/C0>2-2,2; siarkaO.l ppmv 300-530°C; Fe203/Cr20,, Ni/Cr. H20/C0>2-2,2: siarka<0,03 ppm (150-200 ppm: Fe/Cr) zakres ciśnień: 0.1-4.0 MPa stopień konwersji: konwersja jednostopniowa: 85-92% konwersja dwustopniowa: 97-98%	reaktor ze stałym złożem katalizatora w -zależności od wymaganej sprawności realizacja procesu przy użyciu gazu surowego lub odsiarczonego. w^7 układach jedno-lub wielostopniowych
Hydroliza COS^1-^26 27-	zakres temp. 18O-240°C zakres ciśnień: 2,4-3,1 MPa gaz surowy: zawartość COS: 300-1000 ppmv gaz odsiarczony: zawartość COS: 10-25 ppmv stopień konwersji: do 99,5%	reaktor ze stałym złożem katalizatora

separacji zależy od wymaganego poziomu emisji. W przypadku produkcji gazu na potrzeby syntezy chemicznej stopień separacji musi zapewniać odpowiedni skład gazu syntezowego, któiy np. w przypadku syntezy metanolu dobierany jest tak. aby stosunek udziałów molowych składników⁷ gazu syntezowego spełniał warunek (H₂-C0₂)/ (CO+COj) a 2.0.

Wstępne oczyszczanie gazu procesowego

Surowy gaz ze zgazowania węgla po ochłodzeniu poddawany jest procesom wstępnego oczyszczania, w których następuje separacja pyłu i pierwiastków śladowych oraz usuniecie innych zanieczyszczeń, takich jak ditlenek siarki, związki chlont i amoniak. Konfiguracja układu oczyszczania zależy od zastosowanej technologii zgazowania i profilu produkcyjnego. W przypadku technologii dyspersyjnego zgazowania węgła węzeł wstępnego oczyszczania gazu składa się z cyklonu, filtra ceramicznego i skrubera (Shell i E-GAS) lub wyłącznie ze sknibera (GE/Texaco. Siemens)¹”¹.

W przy padku fluidalnego zgazow ania węgla układ musi być uzupełniony o węzeł usuwania smól oraz węzeł konwersji metanu (produkcja gazu do celów syntezy chemicznej lub syntezy wodom). Konwersja metanu z patą wodną i dodatkiem tlenu (reforming autotcrmiczny) realizowana jest w temp. 900-1000°C w⁷ obecności odpornych na działanie siarki katalizatorów chromowo-molibdenowych. Oprócz metanu częściowej konwersji do CO i H₂ ulegają również węglowodory alifatyczne i aromatyczne (BTK. oleje, smoła). Gaz po konwersji oczyszczany jest z nieprzereagowanych kondensujących węglowodorów. Powszechnie stosowanym i skutecznym rozwiązaniem jest mokre oczyszczenie gazu w skruberach zasilanych wodą technologiczną. Jednocześnie, w procesie tym z gazu usuwane są znaczne ilości fenoli, amoniaku i cyjanowodoru.

Konwersja CO i hydroliza COS

Proces konwersji WGS bazuje na egzotermicznej reakcji (1) paty wodnej z zawartym w gazie tlenkiem węgla(II):

CO + H₂0 = CO, + H_;    (1)

Reakcja ta przebiega w temp. 180-530°C pod ciśnieniem 0,1-4,0 MPa w⁷ obecności katalizatora. W zależności od temperatury⁷ prowadzeniu procesu w⁷ reaktorach konwersji tlenku węgla(II) stosowane są katalizatory nisko lub wysokotemperaturowe. W temp. 300-530°C stosowane są katalizatory, takie jak CoMo/

AłjOj lub CoFe/AI₂0„ dodatkowo katalizujące reakcję hydrolizy COS do H₂S i C0₂ oraz HCN do NH,. Są odporne na działanie siarki, stąd też nie jest wymagane odsiarczanie gazu przed układem konwersji CO (sour WGS). W temp. 180-270°C stosowane są katalizatory CuZn/Al.O,, które nie są odporne na działanie siarki.

W tym przypadku konieczne jest odsiarczenie gazu przed układem konwersji tlenku węgla(II).

Niskie temperatury procesu sprzyjają osiągnięciu wysokiego stopnia przereagowania CO. ale przy malej szy bkości reakcji. Wyższe temperatury procesu zapewniają odpowiednią szybkość reakcji konwersji, lecz równocześnie prowadzą do niższych stopni przereagowania CO.

Z tego względu dla intensy fikacj i procesu stosowany jest najczęściej proces dwustopniowy (konwersja wysoko i niskotemperaturowa z chłodzeniem międzystopniowym)"' ^!“’.

Temperatura gazu w prowadzanego do pierwszego stopnia konwersji wynosi 250-350°C i wzrasta w wyniku reakcji o 80-150°C. Gaz po pierwszym stopniu konwersji jest następnie schładzany do temp. ok. 200°C i doprowadzany do reaktora konwersji niskotemperaturowej. W reaktorze wysokotemperaturowym tlenek węgla(II) ulega konwersji z H_;0 ze spraw nością 85-92%²⁷¹. Sumaryczny stopień konwersji CO dla układu dwustopniowego wynosi 96-98%. Doprowadzony do układu konwersji gaz parą wodną w⁷ celu zapewnienia odpowiedniego dla przebiegu reakcji stosunku molowego H.O/CO ok. 2²⁷-²”.

Proces konwersji CO realizowany jest zarówno w gazie surowym, jak i odsiarczonym. Proces konwersji CO na gazie odsiarczonym prowadzony może być jednostopniowo lub dwustopniowo z użyciem katalizatorów w rażliwych na działanie siarki. W tym przypadku wymagane jest dostarczenie relatywnie dużej ilości pary do strumienia gazu. w celu przeciwdziałania tworzeniu się węglika żelaza na katalizatorze konwersji wysokotemperaturowej Fe₂0j/Cr,0-.

Zastosowanie konwersji CO w⁷ gazie surowym znacznie upraszcza przebieg procesu. W tym przy padku stosowane są katalizatory odporne na działanie siarki, dodatkowo katalizujące hydrolizę COS. Nic jest zatem wy magany osobny⁷ węzeł hydrolizy COS. która zachodzi równolegle z procesem konwersji CO. Ten wariant nie wymaga doprowadzenia do układu dużych ilości pary. co wynika z możliwości wykorzystania wilgoci zawartej w⁷ surowym gazie procesowym. Eliminowane są również straty energetyczne związane z koniecznością chłodzenia gazu przed procesem odsiarczania i ponownego podgrzewania przed procesem konwersji (jak ma to miejsce w przypadku konwersji na gazie odsiarczonym)’"¹.

Proces WGS jest dobrze opanowany i stosowany powszechnie w przemyśle, m.in. w⁷ produkcji wodoru z gazu ziemnego dla syntezy⁷ amoniaku²¹’¹ lub produkcji metanolu (instalacja w⁷ Xianyang. CltRL). W przypadku procesów zgazowania przykładem zastosowania konwersji CO jest instalacja Coffeyville Syngas Plant w USA (koks naftowy. ChevronTexaco)'°⁷ "¹.

Układ hydrolizy COS w swej budowie jest podobny dojednostopnio-wego układu konwersji CO. Jego głównym celem jest usunięcie z gazu COS (poprzez konwersję do H,S) przed skierowaniem gazu do układu usuwania składników kwaśnych (H₂S i C0₂) z wykorzystaniem metod absorpcyjnych. Reakcja hydrolizy⁷ przebiega zgodnie z rów naniem (2): COS + H_;0 = CO, + HjS    (2)

Do procesu hydrolizy⁷ COS stosowane są reaktory ze stałym złożem katalizatora, wypełnione aktywowanymi katalizatorami na bazie aluminium (np. Hydroccl 640). Reakcja hydrolizy charakteryzuje się niewielkim efektem egzotermicznym. Niższe temperatury reakcji sprzyjają wyższej konwersji, jednocześnie obrażając szybkość procesu. W celu uzyskania wysokich stopni konwersji na poziomic 99.5% rekomendowane temperatury gazu na wlocie i czasy przebywania w układzie wynoszą odpowiednio 180-200°C i 50-75 s”. Charakterystykę procesów konwersji CO i hydrolizy⁷ COS przedstaw iono w⁷ tabeli 4.