автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Исследование тепломассообмена и совершенствование способа паровой конверсии природного газа

На правах рукописи

Круглое Илья Николаевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОМАССООБМЕНА И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБА ПАРОВОЙ КОНВЕРСИИ ПРИРОДНОГО ГАЗА

Специальность 05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Череповец - 2005

Работа выполнена в Череповецком государственном университете

Научный руководитель:

- доктор технических наук, профессор Синицын Николай Николаевич

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор Игонин Владимир Иванович

- кандидат технических наук Агафонов Юрий Иванович

Ведущая организация: ОАО «Северсталь»

Защита диссертации состоится «27» января 2006 г в 1600 часов на заседании диссертационного совета Д 212.297.01 в Череповецком государственном университете по адресу: 162600 Вологодская обл., г. Череповец, пр. Луначарского, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Череповецкого государственного университета. Автореферат разослан 22.12.2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

Никонова ЕЛ.

гооСА

3

ъъъ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

На протяжении последних столетий развитие мировой экономики определяется наличием доступных и удобных для использования энергоресурсов. В течение почти всего XX века роль основного мирового энергоресурса играла нефть. Несмотря на огромные усилия в области альтернативных источников энергии, их вклад в мировую энергетику не превышает 1%. Из-за низкой плотности потока солнечной энергии на земной поверхности ни солнечная энергетика, ни тем более производство «возобновляемого биотоплива» не смогут дать серьезного вклада в мировую энергетику. Реально энергетика и другие отрасли промышленности в XXI веке могут рассчитывать на имеющиеся ресурсы природного газа, который в настоящее время является наиболее прогрессирующим первичным источником энергии.

Возможность освоения и потребления запасов природного газа ограничивается системой существующих газопроводов, поэтому проблема транспортировки природного газа потребителю выходит на первый план. Решение данной проблемы возможно с помощью конверсии природного газа в жидкие продукты для транспортировки танкерным флотом. Конверсия природного газа проводится через стадию получения синтез-газа.

Главным фактором, определяющим жизнедеятельность любой отрасли промышленности и конкурентоспособность продукции, является уровень сырьевых и топливно-энергетических затрат в производстве продукции. Кроме решения энергопотребления в целом, должна быть рассмотрена и энергетическая эффективность переработки природного газа во вторичное сырье. В связи с этим необходимо иметь простой и удобный способ конверсии природного газа, характеризующийся высокими показателями эффективности.

Для совершенствования существующих систем конверсии природного газа и создания новых необходимо иметь экспериментально проверенный математический аппарат, описывающий тепломассообменные процессы в слое катализатора при конверсии природного газа.

Цель работы. Исследование тепломассообменных процессов при каталитической паровой конверсии природного газа в синтез-газ и жидкое топливо для разработки нового способа и конструкции конвертора паровой конверсии.

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ

БИБЛИОТЕКА

Научная новизна.

1. Впервые разработана математическая модель процессов тепломассообмена в зернистом слое катализатора при паровой конверсии природного газа в трубах печи конверсии с учетом: зависимости теплофизических свойств теплоносителя от различных параметров процесса при решении уравнений теплового баланса; тепломассообменных процессов в слое катализатора, находящегося в части труб, которая не обогревается дымовыми газами; изменения состава потока теплоносителя на входе в трубы печи после смешения потока природного газа и водяного пара.

2. На основе экспериментальных исследований работы отделения конверсии природного газа агрегата синтеза аммиака установлены закономерности изменения температуры, состава и давления теплоносителя в трубах печи конверсии в зависимости от распределения температуры наружной поверхности стенок труб по их длине, при различных общих параметрах ведения процесса.

Практическая ценность.

1. Результаты моделирования реализованы в виде процедур в технологиях Mathcad 12 (Mathsoft Engineering & Education, Inc).

2. Исследования с помощью программного комплекса позволили: разработать новый способ конверсии природного газа в синтез-газ; новые оригинальные конструкционные технические решения конвертора-теплообменника; выдать рекомендации доя инженерного проектирования системы конверсии и пластинчатой теплообменной насадки конвертора-теплообменника.

Реализация результатов исследования. Полученные результаты теоретических и практических исследований работы печи конверсии ППР-1360 и разработанные рекомендации по контролю работы печи конверсии переданы специалистам ОАО «Череповецкий «Азот».

По материалам диссертационной работы получена приоритетная справка о выдаче патента РФ на изобретение №2005131397 «Способ конверсии углеводородов и конвертор для его осуществления».

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на III, IV-й международной научно-технической конференции «Повышение эффективности теплообменных процессов и систем» (Вологда, ВоГТУ, 2002,2004г.), на IV и V межвузовской конференции молодых ученых (Череповец, ЧТУ, 2003, 2004г.), V международной научно-технической конференции «Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства» (Череповец, ЧТУ, ОАО «Северсталь», 2005г.), международной научно-технической конференции «Автоматизированная подготовка машиностроительного производства, технология и надежность машин, приборов оборудования». Основная часть диссертации изложена в 8 публикациях.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы (83 наименований), 3-х приложений и содержит 145 страниц машинописного текста, включая 47 рисунков и 13 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель работы, показана научная новизна и практическая ценность, аргументирована целесообразность исследования тепломассообменных процессов при конверсии природного газа в синтез-газ для разработки нового способа конверсии и конструкции конвертора природного газа.

Глава 1. Аналитический обзор процессов конверсии природного газа.

Отечественная промышленность характеризуется низкими показателями ресурсосбережения и энергосбережения, поэтому необходимы новые технически совершенные технологии. Высокая изношенность основных фондов предприятий требует замены оборудования или реконструкции производств. На пороге прогнозируемого кризиса добычи и потребления нефти необходимо переориентирование топливно-энергетического комплекса России на переработку и потребление природного газа. Объем разведанных запасов природного газа может обеспечить мировую энергетику на 60-80 лет. Проблема сложности транспортировки природного газа потребителям, не имеющим системы магистральных трубопроводов, выходит на передний план. Необходимо иметь простой и эффективный способ переработки природного газа в жидкое топливо, которое пригодно для транспортировки танкерным флотом. Существует несколько распространенных способов конверсии природного газа в синтез-газ, имеющих индивидуальные характеристики энергопотребления. Наиболее перспективным способом переработки природного газа является каталитическая конверсия водяным паром.

Главной причиной повышенной энергоемкости существующих систем конверсии природного газа является: большое количество выбрасываемого в атмосферу низкопотенциального тепла дымовых газов; избыточное содержание пара в теплоносителе, поступающем в систему конверсии; использование аппаратов конверсии природного газа с высокими показателями потерь тепла в окружающую среду через стенки корпуса. Одним из способов снижения энергоемкости является создание систем конверсии природного газа в синтез-газ с использованием физического тепла конвертированного газа для обеспечения необходимого теплового баланса системы конверсии.

В результате развития металлургии, приборостроения и других отраслей промышленности стало возможным создание производств на основе переработки природного газа в синтез-газ меньшей производительности, не уступающих по энергетическим показателям производствам большой единичной мощности. Такие производства имеют ряд конструкционных и эксплуатационных преимуществ: быстрый пуск агрегатов, гибкость управления, на 40-50% меньшую

удельную площадь установки, меньшую металлоемкость. Системы конверсии природного газа для использования на труднодоступных месторождениях природного газа с малыми объемами добычи является решением проблемы экономической нецелесообразности освоения малых и средних месторождений природного газа.

Для аммиачной промышленности развитие получили системы, где конверсия осуществляется в две стадии. Физическое тепло потока теплоносителя после второй стадии конверсии используют для обеспечения теплом первой стадии. Высокий температурный потенциал теплоносителя на второй стадии конверсии обеспечивается избыточным горением части конвертированного теплоносителя, полученного на первой стадии.

Конверсия природного газа проходит в реакционных трубах (каналах) преимущественно на никелевых катализаторах с подложкой из оксида алюминия. При проходе теплоносителя (смеси водяного пара и природного газа) через обогреваемые от внешнего источника трубы с зернистым слоем катализатора происходит изменение температуры, давления, объемного расхода и состава теплоносителя.

Существуют несколько методик расчета тепломассообменных процессов в слое катализатора при паровой конверсии природного газа. Система движения теплоносителя через неподвижный зернистый слой рассматривается как квазигомогенная. Дифференциальные уравнения в частных производных, описывающих процессы тепломассообмена в зернистом слое катализатора, не имеют аналитического решения, поскольку коэффициенты в этих системах уравнений являются переменными. В соответствии с работами, таких авторов, как A.B. Степанов, В.П. Семенов, М.Г. Слинько, JI.O. Апельбаум, B.C. Бесков, O.A. Малиновская, методика расчета процессов тепломассообмена реализуется с помощью разбиения слоя катализатора на расчетные участки с условием постоянства теп-лофизических свойств теплоносителя на участке. Расчет отдельных процессов в слое катализатора конверсии перечисленными авторами дается в качестве рекомендаций и оценок применимости тех или иных уравнений.

Процессы теплопереноса могут быть рассчитаны через эффективные коэффициенты теплопроводности и теплоотдачи от зернистого слоя к стенке, которые учитывают перенос тепла по твердой фазе, через газовые прослойки и с газовым потоком, проходящим через слой (B.C. Бесков, А.Г. Горелик, Н.П. Рад-кевич). В таком случае отдельно рассчитывают передачу тепла в зернистом слое излучением, контактной теплопроводностью и конвекцией с помощью общих критериальных уравнений для стационарного режима тепломассообмена в стационарном зернистом слое. Такой метод расчета не достаточно точно описывает процессы теплопереноса при повышенных давлениях и температурах в условиях конверсии природного газа. Также теплоперенос может быть рассчитан через эффективный коэффициент теплоотдачи, учитывающий влияние всех способов переноса тепла. Коэффициент рассчитывают по эмпирическим зависимостям, полученным для промышленных условий ведения процесса. Такие зависимости дают точные результаты для процесса теплообмена, но только для зерен катализатора определенного состава и формы (A.B. Степанов, JI.O. Апельбаум).

Массообменные процессы могут быть рассчитаны через стехиометрию реакций конверсии природного газа с условием достижения равновесия реакций (В.П. Семенов, М.Г. Слинько). Такой метод достаточно точен для учета конверсии оксида углерода водяным паром, но недостаточно точен для учета процесса конверсии метана, поскольку протекание этой реакции тормозится диффузионными процессами в зерне катализатора. Также массообменные процессы могут учитываться через определение эффективного коэффициента массообмена на основе критериальных уравнений массообмена пограничного вязкого подслоя (B.C. Бесков, М.Э. Аэров). Такой метод расчета дает точные результаты для условий конверсии природного газа только для частиц сферической формы. Диффузионные процессы в зерне катализатора могут учитываться через определение коэффициента использования внутренней поверхности катализатора.

Общепринятой методики расчета с применением конкретных уравнений, описывающих элементарные процессы в слое катализатора, в текущий момент времени не существует. Для теоретического исследования работы новой системы конверсии и конвертора необходимо иметь надежный математический аппарат для расчета процессов тепломассообмена в зернистом слое катализатора, проверенный экспериментальными исследованиями.

Для решения указанных проблем поставлены следующие задачи исследования:

1) Экспериментально исследовать процессы тепломассообмена в слое катализатора реакционных труб.

2) Разработать наиболее простой и точный расчетный метод процессов тепломассообмена в слое катализатора для промышленного объекта - реакционных труб печи конверсии ППР-1360.

3) С помощью полученных экспериментальных данных, на основе расчетного метода, разработать математическую модель тегшомассообменных процессов в слое катализатора труб печи.

4) На основе полученной математической модели тепломассообменных процессов в слое катализатора исследовать условия работы нового конвертора и способа конверсии природного газа.

Глава 2. Методика расчета тепломассообменных процессов при паровой конверсии природного газа.

Для расчета процессов теплообмена и массообмена в трубчатой печи движение газа через зернистый слой в поперечном сечении потока представляется без градиента температур и концентраций. Модель движения теплоносителя через зернистый слой катализатора труб печи является моделью идеального вытеснения. Зернистый слой разбит на расчетные участки, на которых модель движения теплоносителя является моделью идеального смешения.

Расчет создан для реального объекта - труб печи конверсии природного газа ППР-1360 агрегата синтеза аммиака. Расчет реализован на ЭВМ в программной среде Mathcad 12.

В соответствии с расчетной методикой процессов тепломассообмена в слое катализатора порядок расчета следующий (см. рис. 1):

Рис.1. Блок-схема расчета тепломассообменных процессов в слое катализатора.

1) ввод физических характеристик объекта моделирования (высота, длинна, диаметр и др.);

2) ввод входных начальных параметров газового потока и общих параметров процесса;

3) расчет массообменных процессов на участке трубы;

4) расчет теплообменных процессов на участке трубы: определение свойств газовой смеси после химических превращений для определения коэффициента теплопередачи, определение степени разогрева теплоносителя;

5) расчет необходимых выходных данных для расчета последующего участка трубы;

6) расчет всех участков трубы печи ППР-1360;

7) сведение результатов расчетов в виде зависимостей параметров процесса от длины труб печи и таблиц.

Расчет массообменных процессов сводился к определению изменения состава теплоносителя при прохождении расчетного участка трубы печи конверсии.

Скорость конверсии метана водяным паром рассчитывалась по формуле

(О:

(

к<0 -Рсн4 'Рн20 '

1-

1 Рсо

Рн,

кг

(О ■

Рсн4 "Рн2о

(рн20 +12

•Рн,

+и

■Рк

\-0.5

(1)

П-

1-

К

К

р _

о.

-Еа

,ект

97

где к] - константа скорости реакции, м3/(м2 с-Па); 12, !з, К5 ■ температура, К; к^, - коэффициент пропорциональности; р

коэффициенты, Т -парциальное давле-

ние компонентов теплоносителя, МПа; П - коэффициент проницаемости зерна катализатора; Ои-( - молекулярный коэффициент диффузии метана в смеси газов, м2/« М^ - молекулярная масса газа, г/моль; 1Ц, - средний радиус пор катализатора, м; Р3 - геометрическая поверхность зерна катализатора, м2; У3 - геометрический объем зерна катализатора, м3; ко - предэкспоненциальный множитель, ат"1; Е, - энергия активации, Дж; Я - универсальная газовая постоянная, Дж/моль-К; Т - температура, К; Кр - константа равновесия конверсии метана водяным паром; К - константа равновесия конверсии метана водяным паром, но определенная по действительному составу газа.

Через стехиометрию реакций конверсии метана и оксида углерода определялось изменение состава теплоносителя. Уравнение теплового баланса расчетного участка рассчитывалось по формуле (2):

'Ухщ ^ДНЫ2(Т,)> УШг АНн2(Т,) ^сн4 ДНснДТ,) У1СО - АНсо(Т,) +

АНС01(Т,) У1Аг ЛНдДТ,) ; (^ЧоП",),

^ уч ' (Тст ~~ 0.5(1, + Тх ))

У2„2 ДНн2(ТХ) ^2сн4 АНсн4(Тх)

У2С0 ■ АНС0(ТХ) ,(2)

^2СО2 АНС02(ТХ) У2Аг ШМ(7Х)

^2Н20 ; ^^НгО (Тх),

где а - коэффициент теплоотдачи от внутренней стенки участка трубы к потоку, учитывающий передачу тепла излучением и через контакт зерен катализатора и стенки трубы, Вт/м^К; Х-м« - теплопроводность металла стенки трубы при температуре стенки, Вт/м-К; 5СТ - толщина стенки труб, м; ву, - площадь внутренней поверхности стенки участка трубы, м2; Т„ - температура поверхности труб, К; Т! - температура потока теплоносителя на входе в расчетный участок, К; Тх -искомая температура потока теплоносителя на выходе с расчетного участка, К; VI, и У21 - расход компонента газовой смеси на входе и выходе с расчетного участка.

Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к потоку определяется по формуле (3):

где ка - коэффициент пропорциональности; ц, цст - динамическая вязкость потока при температуре потока и стенки трубы, Па-с; X, Хст - теплопроводность потока при температуре потока и стенки трубы, Вт/м-К; Оэ - эквивалентный диаметр зерна катализатора, м.

При расчете уравнения теплового баланса расчетного участка трубы (2) учитывается зависимость энтальпии образования веществ, входящих в состав теплоносителя, от температуры. Изменение энтальпии образования веществ задается в виде полиномиальной зависимости от температуры. Полиномы получены с помощью интегрирования уравнений зависимости истинной теплоемкости веществ от температуры.

Уравнение (1) получено на основе механизма реакции конверсии метана водяным паром и применимо для широкого диапазона изменения параметров процесса. Уравнение (3) применимо для диапазона параметров процесса конверсии, наблюдаемого в промышленных условиях (20-40МПа, 400-1500°С).

Уравнения (1 и 3) содержат коэффициенты пропорциональности для адаптации расчетного метода к экспериментальным данным. Для реального объекта невозможно точно определить порозность зернистого слоя катализатора и реакционную поверхность из-за отравления и разрушения зерен при эксплуатации. Коэффициент ко в формуле (1) позволяет учесть погрешность расчетов за счет ошибки при задании значения пророзности зернистого слоя и реакционной

(3)

поверхности. Коэффициент к<, в формуле (3) учитывает свойства материала зерен катализатора при передаче тепла контактной теплопроводностью зерен катализатора и стенки труб печи. Для формулы (3) приводятся значения коэффициента к,, только для зерен катализатора из чистых металлов, а катализатор конверсии природного газа состоит из нескольких металлов и их соединений. Поэтому необходимо определить истинные значения коэффициентов к« и к,, для процесса паровой конверсии природного газа на основе экспериментальных исследований. Коэффициенты к„ и кф являются линейными и не зависят от параметров процесса конверсии.

Отличие разработанной методики расчета состоит в том, что уравнения теплового баланса расчетного участка труб печи заданы через уравнения состояния веществ и учитывают изменение свойств с изменением температуры и давления процесса. Эти уравнения являются громоздкими и не могут быть решены аналитическим методом, поэтому решаются методом последовательных приближений на ЭВМ. Расчетный метод дополнительно учитывает процессы тепломассообмена на участках трубы печи конверсии, содержащей катализатор, но не находящийся в радиантной зоне печи, что повышает точность определения поправочных коэффициентов при адаптации расчетного метода к результатам натурного эксперимента. Также дополнительно сделан учет разложения гомологов метана до поступления теплоносителя в трубы, тем самым повышается точность расчетного метода при адаптации ее к экспериментальным данным.

На рис. 2 показан новый способ конверсии природного газа.

Каталитическую конверсию углеводородов ведут при давлении 2-ЗМПа, при температурах 550-1750°С, при начальном соотношении потоков водяного пара к природному газу от 2,5 до 3,5 к 1. Природный газ (см рис. 2) с температурой от 0-170°С подают в теплообменник (1), где поток нагревается до температуры 400-420°С теплом конвертированного газа, который выходит из теплообменника с температурой 430-480°С. Далее нагретый природный газ смешивается с водяным паром, пред-

зош горой водорода

Катализатор вторичной конвсром

ОБОГАЩЕННЫЙ

КИСЛОРОДОМ

ВОЗДУХ

>450"С; >30.6% Оа

>960° С; 3-4,3% СН,

-Катало »гор

псрминой конвсрсж

<920°С

510-330°С; 13-17% СН,

-Катализатор

предварительной конверсии

490-530°С,

20-23% СНа

ВОДЯНОЙ ПАТ

330-430°С

0-170°С

Рис.2. Схема движения теплоносителя новой системы конверсии природного газа.

Рис. 4. Элемент теп-лообменной насадки.

почтительно с близкой или более высокой температурой, чем поток природного газа (350-450°С) и подается в конвертор (2). В конверторе смесь водяного пара и природного газа проходит вверх по каналам гофрированных пластин теплообменной насадки и нагревается до 490-530°С. Поток проходит каналы с катализатором для предварительной конверсии, где метан конвертируется до содержания 13-17% объемных и нагревается до температуры 510-530°С.

Затем поток, направляясь вверх по каналам, нагревается до температуры не более 960°С. Теплоноситель проходит каналы с катализатором для первичной конверсии, где происходит паровая конверсия до содержания метана 3-4,5% объемных. После первичной конверсии поток газа направляется вниз по каналам, где происходит окисление части конвертированного газа кислородом обогащенного воздуха, имеющего температуру не менее 450°С и содержание кислорода не менее 30,6% объемных. Далее поток теплоносителя разогретый до 1450-1750°С, за счет экзотермических реакций горения, нисходяще проходит каналы с катализатором для вторичной конверсии, где процесс конверсии идет до содержания метана 0,15-0,24% объемных и температуры не менее 920°С. После вторичной конверсии поток конвертированного газа, проходя вниз по каналам, охлаждается до температуры 500-530°С и поступает в теплообменник (1).

Рис. 3. Утилизационный конвертор-теплообменник.

Конвертор-теплообменник (рис. 3) представляет собой колонный аппарат с теплообменной насадкой пластинчатого типа (рис. 4), заключенной внутри двух цилиндрических стаканов с опорой в верхней части конвертора для компенсации температурных расширений и защиты корпуса от тепловых нагрузок. Предлагаемый конвертор обеспечивает высокую степень конверсии углеводородов, высокую степень использования тепла конвертиро-

ванного газа, уменьшение тепловых нагрузок на корпус конвертора, уменьшение удельных размеров конвертора и системы конверсии в целом.

Процессы в каналах с катализатором характеризуются как качественным, так и количественным изменением состава газа, и рассчитываются по математической модели процессов тепломассообмена в слое катализатора. Каналы с катализатором и 6« него могут располагаться в различном пространственном порядке друг относительно друга, поэтому теплопередача может совершаться через стенку каналов, где: 1) с обоих сторон присутствует катализатор; 2) с одной стороны стенки содержится катализатор, а с другой нет; 3) каналы с обоих сторон стенки не содержат катализатор.

Схема расчета физико-химических процессов в теплообменной насадке нового конвертора-теплообменника приведена на рис. 5. Каналы со встречными потоками теплоносителя, расположенные под нижней границей загрузки катализатора вторичной конверсии, рассчитываются одновременно единым блоком. Для части каналов выше загрузки катализатора вторичной конверсии порядок расчета следующий.

Сначала велся расчет тепломассобменных процессов в каналах с потоком газа, направленного вверх. Для расчета количества переданного тепла от более горячего потока более холодному, коэффициент теплоотдачи от более горячего потока к стенке канала а2 и температура более горячего нисходящего потока Т2 первоначально задавался в виде матрицы с одним столбцом и в последствии при расчете канала с нисходящим потоком Т2, а2 уточняются. Количество строк в матрице соответствует количеству расчетных участков, на которые был разбит канал с катализатором вторичной конверсии.

Теппомассообменные процессы в слое катализатора теплообменной насадки нового конвертора рассчитывались на основе разработанной математической модели. При расчете процессов в канале с нисходящим потоком теплоносителя через катализатор вторичной паровой конверсии, тепло, переданное от одного потока к другому, и температура наружных поверхностей стенки канала не рассчитывались, а принимались из расчета канала с катализатором первичной паровой конверсии. Тепло, переданное от одного потока к другому, используется для расчета уравнения теплового баланса. В результате вычислялась Т2, а температура стенки канала использовалась для расчета теплофизических свойств теплоносителя и для определения а2.

Таким образом теплообмен между каналом с нисходящим потоком газа (имеющий более высокую температуру, содержащий катализатор вторичной паровой конверсии природного газа), и каналом с потоком газа, направленным вверх (имеющий более низкую температуру и содержащий катализатор первичной паровой конверсии природного газа), рассчитывался методом последовательных приближений. Расчет повторялся до совпадения расчетных и заданных параметров Т2, а2 с погрешностью совпадения параметров не более 5%.

Расчет нагрева парогазовой смеси

Расчет охлаждения полностью конвертированного газа

43-

Расчет теплопередачи и массообмена Расчет охлаждения на катализаторе полностью конвер-предварительной тированного газа паровой конверсии

1

Расчет нагрева предварительно конвертированного газа Расчет охлаждения полностью конвертированного газа

Расчет горения водорода

Рис. 5. Блок-схема расчета процессов тепломассообмена в двух параллельных каналах теплообменной насадки конвертора-теплообменника.

Глава 3. Экспериментальные исследования процессов тепломассообмена в слое катализатора труб печн конверсии.

Экспериментальные исследования работы системы паровой конверсии природного газа проводились на базе ОАО «Череповецкий «Азот» в период с октября 2004г. по август 2005г. на крупнотоннажном агрегате синтеза аммиака фирмы Toyo Engineering Corporation (Япония) мощностью 1360т/сут. NH3.

Исследование работы системы конверсии природного газа первой и второй ступени проводилось при различных расходах потоков природного газа, водяного пара и воздуха. При каждом стационарном режиме работы печи конверсии фиксировались необходимые параметры (см. рис.б).

Эксперимент заключался в параллельном измерении температур поверхности труб печи конверсии с фиксацией параметров парогазового потока (температура, расход, состав, давление), идущего через блок конверсии. Варьирование режима работы агрегата достижимо в пределах норм технологического регламента. Проводилось изменение расходов потоков природного газа или водяного пара, а также изменение интенсивности горения топливного природного газа на 260 потолочных горелках печи.

Температуры стенок труб (температура 504 труб по сечению на высоте Зм (по ходу движения газа)) замерялись цифровым высокоточным инфракрасным пирометром с автоматической регистрацией результатов замеров на принтере. Пирометр имел настройку замера среднеарифметической температуры за десять секунд измерения при интервале запроса на фиксацию показаний 0,6 секунды. Температура потоков замерялась термопарами, расход диафрагмовыми и вихревыми расходомерами. Состав газовых смесей определялся по лабораторному анализу хроматографическим методом. Погрешность измерительных и индикационных приборов не превышала 1,5% от измеренного значения, кроме погрешности метода измерения состава теплоносителя. Погрешность хромато графического метода анализа содержания метана составляет 5,3%.

Рис. 6. Схема измерений при проведении натурного эксперимента.

Система регулирования технологических потоков во время замеров была переведена на ручное управление, что обеспечило стационарность режима тепловых и массообменных процессов. Стационарность режима контролировалась по показаниям приборов (контролировались более 35 различных показаний и более 250 значений в одном опыте, регистрировались только необходимые для расчетной методики).

Температуры поверхности труб печи по их высоте замерялись после замера температур поверхности всех труб по плоскости печи на высоте Зм. Трубы выбирались с отслеживанием отсутствия видимых зон перегрева на них, вызванных неравномерностью загрузки катализатора, а также спеканием, измельчением, отравлением катализатора в трубах. За один раз замерялась температура поверхности не более десяти различных труб по их длине, и далее температуры усреднялись на одной высоте.

Замер температур поверхности труб по плоскости печи необходим для выбора труб, режим работы которых наиболее близок к среднему по всем трубам. Определялась средняя температура поверхности труб по плоскости печи. Трубы для замера температур поверхности по высоте выбирались таким образом, чтобы средняя температура поверхности выбранных нескольких труб на

t,°C

Рис. 7. Зависимость температуры стенок труб печи от высоты труб в опытах, при средней температуре стенок 504 труб по плоскости: 1-830°С, 2-820°С, 3-813°С, 4-810°С, 5 - 823°С, 6 - 818°С, 7 - 816°С, 8 - 817°С.

высоте Зм соответствовала средней температуре поверхности труб на той же высоте для всех труб печи.

В результате аппроксимации полученных данных построены кривые распределения температур стенок труб по их длине (рис. 7).

В главе описаны метод и алгоритм экспериментальных исследований работы системы паровой конверсии природного газа на промышленном объекте. Условия проведения экспериментальных исследований работы печи конверсии максимально приближены к стационарным. Дана оценка погрешности опытов и приборов, используемых при экспериментальных исследованиях. Произведен анализ влияния различных факторов на точность измерения в промышленных условиях. Указаны наиболее значимые параметры ведения процесса конверсии природного газа, влияющие на точность измерений.

Глава 4. Построение модели процессов тепломассообмена в зернистом слое катализатора при паровой конверсии природного газа.

Расчетный метод процессов тепломассообмена, описанный в главе 2, был применен для моделирования процессов в слое катализатора труб печи ППР-1360. Для каждого из наборов экспериментальных данных методом подбора были найдены коэффициенты пропорциональности к^, в формуле (1) и ко в формуле (3). Подбор коэффициентов проводился с помощью расчетной программы в среде МаЛсас1 12. Шаг подбора при итерационном методе их определения был произвольным (переменным). Подбор велся до совпадения расчетного и экспериментального состава теплоносителя на выходе из печи, а также совпадения расчетной и экспериментальной температуры теплоносителя на выходе из труб печи для каждого набора опытных данных.

Среднеарифметический коэффициент пропорциональности к«, по всем экспериментальным данным составил 0,9023. Среднеарифметический коэффициент пропорциональности ка составил 1,39018.

Скорость конверсии природного газа зависит от многих факторов, но решающими из них являются температура и содержание метана в смеси. В исходной парогазовой смеси усредненное содержание метана составляет 21,4%. С увеличением температуры скорость конверсии возрастает, но так как содержание метана падает, то и скорость конверсии также падает (рис. 8).

Рис. 8. Изменение скорости паровой конверсии метана по длине трубы печи конверсии.

Характер изменения скорости конверсии по расчетным данным математической модели процессов тепломассообмена в слое катализатора полностью повторяет экспериментальные данные и расчетные данные других авторов (A.A. Хоменко, JI.O. Апельбаум). В результате прохождения потока смеси пара и природного газа через слой катализатора в трубах, обогреваемых в радиантной зоне печи конверсии, изменяется состав смеси. Характер изменения показан на рис. 9. Кривые изменения концентраций газов в составе те- N, %об плоносителя при прохождении стационарного слоя катализатора не имеют экстремумов (в соответствии с данными авторов: A.B. Степанов, JI.A. Кадыгоб, Ю.К. Безуг-лый) на высоте 0-2 м труб, поскольку конверсия гомологов метана учтена до входа теплоносителя в зернистый слой катализатора.

Содержание компонентов газовой смеси на входе и выходе из реакционной зоны в пересчете на сухой газ: метана падает с 94,62 до 8,87% объемных, водорода растет с 3,74 до 70,82% объемных, оксида углерода растет с 0 до 9,56% объемных, диоксида углерода растет с 0 до 10,24% объемных. По составу теплоносителя максимальная относительная погрешность адаптированной поправочными коэффициентами математической модели составила 5,5% или 0,56%об.

При конверсии природного газа в условиях промышленных печей конверсии типа ППР-1360 процесс теплопередачи лимитируется теплоотдачей от стенки труб печи конверсии к газовому потоку, Рис. 10. Изменение коэффициентов те-

что можно отследить по кри- плопередачи, теплоотдачи и удельной

вым распределения коэффи- теплопроводности стенки по длине

трубы.

Рис. 9. Изменение концентрации компонентов теплоносителя по длине трубы.

К, Вт/м2К а, Вт/м2К

т, Вт/м2к

1800

1620

циента теплоотдачи, теплопередачи и отношения теплопроводности стенки к толщине стенки по длине труб печи конверсии на рис. 10.

Изменение температуры теплоносителя и внешней стенки трубы печи конверсии (рис. 11) по длине труб показывает, что разность температур к концу труб печи конверсии падает и количество переданного тепла через стенку труб уменьшается, что также ведет к уменьшению разности температур стенки и потока, способствует уменьшению интенсивности паровой конверсии природного газа, которая идет с поглощением тепла. Разница в расчетных и опытных данных для значений температуры на выходе газового потока из труб печи конверсии объясняется погрешностью показаний вторичных приборов и термопар, в итоге занижающих температуру в среднем на ~10°С. Эти выводы подтверждаются

анализом работы катализатора фирм поставщиков «ICI Synetix» (Великобритания) и «Haldor Topsoe» (Дания) в период 1997-2003г.

Математическая модель дает результаты расчетов, близкие к экспериментальным, средняя погрешность математической модели составляет ±2,9% по составу теплоносителя и -1,6% по температуре теплоносителя на выходе из труб печи конверсии. Характер изменения параметров теплоносителя при прохождении зернистого слоя катализатора труб печи конверсии соответствует данным других авторов, что говорит об точности и адекватности разработанной модели тепломассообменных процессов.

Для оценки условий работы нового способа и конвертора паровой конверсии природного газа с тегоюобменной насадкой пластинчатого типа использовались технические решения, описанные в заявке на получение патента № 2005131397 (см. рис. 3). Расчеты выполнялись для случая, когда получаемый конвертированный газ (синтез-газ) содержит азот для производства аммиака, чтобы обеспечить соответствие условий тепломассообменных процессов в трубах печи и каналах конвертора-теплообменника.

Чем больше степень утилизации тепла конвертированного газа в новом способе конверсии природного газа, тем меньшее количество кислорода требуется для интенсификации процесса горения водорода и достижения необходимых высоких температур теплоносителя. В зависимости от отношения потока пара и природного газа с исходной газовой смеси (3,5:1 и 3,0:1) концентрация кислорода требуется больше в среднем на 2%. При этом воздуха требуется больше на 12,9%, поскольку необходимо конвертировать большее количество

Рис. 11. Изменение температуры стенки Тст трубы и потока газа Тг по длине трубы.

метана, при этом образуется больше водорода. В результате для поддержания соотношения N2:H2 = 3:1 в конвертированном газе расход обогащенного воздуха должен быть выше. Тепло от горения водорода также расходуется на перегрев избыточного количества водяного пара и азота и, чем меньше избыток пара в исходной смеси, тем меньше требуется кислорода.

При ограничении содержания метана в конвертированном газе 0,3%об. в пересчете на сухой газ с изменением общих параметров процесса изменяется равновесная температура. Чем выше равновесная температура выхода конвертированного газа из слоя катализатора вторичной конверсии, тем большее количество тепла необходимо передать исходной смеси водяного пара и природного газа, что увеличивает необходимую поверхность теплопередачи и размеры конвертора.

Температура обогащенного кислородом воздуха влияет на количество тепла, внесенного в конвертор, и, чем меньше температура воздуха, тем большая концентрация кислорода требуется для интенсификации процесса горения водорода д ля компенсации пониженного теплосодержания обогащенного кислородом воздуха.

Применение стадии нагрева сырьевого потока природного газа и ABC в теплообменнике позволяет дополнительно охладить конвертированный газ на 72-83°С (в зависимости от температурного перепада в конверторе-теплообменнике и общих параметров процесса конверсии), что важно для дальнейшего использования конвертированного газа на стадии конверсии оксида углерода (при производстве аммиака) или на стадии компримированния (при производстве метанола). Чем больше поток природного газа, тем выше использование тепла конвертированного газа. С этой точки зрения выгоднее вести процесс при пониженных соотношениях пар:газ в исходной смеси.

Чем больше теплообмен между потоком, идущим через катализатор вторичной конверсии, и потоком, направленным вверх, тем выше температура газа после смешения потока частично конвертированного газа после первичной конверсии, и потока, обогащенного кислородом воздуха. И тем выше требования к термостойкости материала горелок водорода в верхней части теплообменной насадки. Температура газа после горения водорода на входе в катализатор вторичной конверсии, при условии равенства количества катализатора вторичной и первичной конверсии природного газа (теплопередача между потоками максимальна), может достигать ~1900°С. Для условия, когда нет теплопередачи между потоками газа через катализатор вторичной и первичной конверсии, температура газа после горения водорода на входе потока в катализатор вторичной конверсии составляет ~1600°С. Таким образом более выгодно в этой части тепло-обменной насадки конвертора уменьшить интенсивность процесса теплопередачи через стенки каналов.

При прохождении конвертированного газа параллельно каналам с катализатором предварительной конверсии его температура падает на 76-84°С, при этом поток, направленный через катализатор предварительной паровой конверсии природного газа, нагревается всего на 0-20°С. Применение предварительной паровой конверсии природного газа не только предотвращает образование

свободного углерода на поверхностях нагрева и катализаторе первичной конверсии природного газа, но и способствует интенсификации теплообменных процессов.

В главе 4 приведена оценка применения стадии нагрева природного газа теплом конвертированного газа, позволяющая повысить степень регенерации физического тепла конвертированного газа на 9,8... 12.6%. Даны сравнительные характеристики теплообменной насадки в зависимости от параметров процесса.

Глава 5. Разработка рекомендаций к инженерному проектированию нового конвертора.

В главе даны рекомендации по инженерному проектированию колонных аппаратов для конверсии природного газа с утилизацией тепла конвертированного газа. Эффективность конвертора растет с понижением соотношения пара и природного газа в исходной газовой смеси и при повышении нагрузки на конвертор, поскольку минимальный размер каналов в теплообменной насадке ограничивает наращивание поверхности теплообмена за счет уменьшения диаметра каналов.

Наличие температурного перепада между греющим теплоносителем и нагреваемой средой приводит к потерям эксергии тем большим, чем больше эта разность. Наибольший вес потерь эксергии в системе конверсии составляют потери в слое катализатора. Увеличение перепада давления по слою катализатора с О до 1 МПа приводит к росту относительных потерь эксергии на 2,3 %. Таким образом, снижение перепада давления в зернистом слое позволяет увеличить удельную нагрузку на конвертор.

Потери эксергии также возникают при взаимодействии кислорода воздуха с конвертированным газом. Часть этих потерь вызвана необходимостью нагрева азота и избыточного водяного пара, так как фактическая температура ниже той, которую можно было бы достичь при горении конвертированного газа в присутствии чистого кислорода, поэтому вести процесс при низких соотношениях пар:газ в исходной газовой смеси выгоднее.

В главе приведена методика расчета геометрических параметров тепло-обменной насадки утилизационного конвертора пластинчатого типа для разнообразных условий ведения процесса паровой конверсии природного газа. На основе разработанной методики расчета тепломассообменных процессов в зернистом слое катализатора и математической модели получены номограммы для расчета параметров теплообменной насадки.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1) Проведены экспериментальные исследования процессов тепломассообмена в слое катализатора на промышленном объекте - печи реформинга отделения конверсии природного газа агрегата синтеза аммиака ТЕС производительностью 1360т/сут.

2) С помощью известных математических уравнений, разработан расчетный метод процессов тепломассообмена в слое катализатора труб печи конверсии. Расчет реализован в программной среде МаАсаё, что позволяет выводить результаты в удобном для пользователя виде, контролировать точность расчетов, а также выполнять поверочные расчеты.

3) Разработана модель процессов тепломассообмена в слое катализатора. Адаптация модели осуществлена подбором коэффициентов пропорциональности в разработанном методе расчета. Погрешность математической модели в сравнении с экспериментальными данными составила менее 4%. На основании этого сделан вывод о корректности разработанной математической модели.

4) С помощью разработанной математической модели процессов тепломассообмена в слое катализатора проведены исследования условий работы нового способа и конвертора природного газа. Исследованиями показана эффективность работы нового конвертора-теплообменника и способа конверсии, их применение позволяет повысить степень рекуперации физического тепла конвертированного газа на 9,8... 12,6%.

5) Разработаны рекомендации по инженерному проектированию нового конвертора-теплообменника и приведена методика расчета геометрических параметров его теплообменной насадки пластинчатого типа для разнообразных условий ведения процесса.

6) Методика расчета тегогомассообменных процессов в слое катализатора труб печи конверсии ППР-1360, результаты экспериментальных и теоретических исследований влияния условий работы труб печи конверсии на изменения параметров получаемого конвертированного газа и компьютерная программа расчета ППР-1360 переданы для внедрения на ОАО «Череповецкий «Азот».

Ц

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Круглое И.Н. Анализ аппаратурно-технологических вариантов конверсии природного газа. / Лазарев А.Н // Материалы IV межвузовской конференции молодых ученых. - Череповец: ЧТУ, 2003. - С.171-173.

2. Круглое И.Н. Разработка систем конверсии природного газа. / Лазарев А.Н., Докунина Е.В., Котенко В.А. // Материалы V межвузовской конференции молодых ученых. - Череповец: ЧТУ, 2004. - С.98-102.

3. Круглое И.Н. Паровая конверсия как основа переработки природного газа в жидкое углеводородное сырье. / Лазарев А.Н., Круглова Е.В., Котенко В.А., Синицын H.H. // Повышение эффективности теплообменных процессов и систем: материалы IV-й международной научно-технической конференции. - Вологда: ВоГТУ, 2004. - С.252-255.

4. Лазарев А.Н. Математическое моделирование процесса конверсии природного газа в производстве аммиака. / Котенко В.А., Круглов И.Н. // Повышение эффективности теплообменных процессов и систем: материалы III-й международной научно-технической конференции. - Вологда: ВоГТУ, 2002. -С.65-70.

5. Лазарев А.Н. Математическое моделирование процесса паровой конверсии природного газа. / Круглов И.Н. // Материалы IV межвузовской конференции молодых ученых. - Череповец: ЧТУ, 2003. - С. 174-177.

6. Лазарев А.Н. Исследование парового баланса агрегата по производству аммиака производительностью 1360 т/сутки. / Котенко В.А., Круглов И.Н. // Сборник трудов участников V межвузовской конференции молодых ученых. 42. - Череповец: ЧТУ, 2004. - С.67-73.

7. Круглов И.Н. Математическое моделирование пластинчатого конвертора природного газа. / Синицын H.H., Котенко В.А., Круглова Е.В. // Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства: материалы V международной научно-технической конференции. - Череповец: ЧТУ, 2005.

8. Круглов И.Н. Условия работы пластинчатого конвертора природного газа / Синицын H.H., Котенко В.А., Круглова Е.В., Лазарев А.Н. // Автоматизированная подготовка машиностроительного производства, технология и надежность машин, приборов оборудования: материалы международной научно-технической конференции. - Вологда: ВоГТУ, 2005. - С.56-59.

ъъь

Круглов Илья Николаевич

Автореферат

Лицензия на издательскую деятельность

А №001633 от 2 февраля 2004г. Подписано в печать 22 декабря 2005г. Усл. печ. л. 1,0. Формат 60x54 1/16 Тираж 100 экз. Заказ № 8/9

ГОУ ВПО Череповецкий государственный университет 162600, г. Череповец, пр. Луначарского, 5

Отпечатано в редакционно-издательском отделе ЧТУ

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПРОЦЕССОВ КОНВЕРСИИ ПРИРОДНОГО ГАЗА.

1.1 Обоснование необходимости научного изыскания.

1.2 Обзорные сведения по паровой конверсии природного газа.

1.2.1 Реализация аппаратурно-технологического оформления процесса конверсии природного газа.

1.2.2 Физико-химические основы процесса конверсии в зернистом слое катализатора труб печи.

1.2.3 Существующие расчетные методы тепломассообменных процессов при прохождении теплоносителя труб печи.

2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

ПРИ ПАРОВОЙ КОНВЕРСИИ ПРИРОДНОГО ГАЗА.

2.1 Порядок расчета труб печи конверсии.

2.1.1 Ввод начальных данных.

2.1.2 Расчет массообменных процессов на участке трубы.

2.1.3 Определение теплофизических свойств потока теплоносителя.

2.1.4 Расчет теплообменных процессов на участке трубы.

2.2 Оценка расчетов процессов тепломассообмена в трубе печи.

2.3 Новая система конверсии и конвертор-теплообменник. щ 2.4 Порядок расчета нового конвертора-теплообменника.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССООБМЕНА В СЛОЕ КАТАЛИЗАТОРА ТРУБ ПЕЧИ КОНВЕРСИИ.

3.1 Методика проведения эксперимента.

3.2 Таблицы и графики полученных экспериментальных данных.

4. ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССООБМЕНА В ЗЕРНИСТОМ СЛОЕ КАТАЛИЗАТОРА ПРИ ПАРОВОЙ КОНВЕРСИИ ПРИРОДНОГО ГАЗА.

4.1 Построение модели тепломассообмена для труб печи.

4.1.1 Входные данные.

4.1.2 Показатели массообмена.

4.1.3 Изменение теплофизических свойств теплоносителя по длине труб.

4.1.4 Показатели теплообмена.

4.2 Исследование тепломассообмена в новой системе конверсии природного газа и конверторе.

5. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ К ИНЖЕНЕРНОМУ ф ПРОЕКТИРОВАНИЮ НОВОГО КОНВЕРТОРА.

На протяжении последних столетий развитие мировой экономики определяется наличием доступных и удобных для использования энергоресурсов. В течение почти всего XX века роль основного мирового энергоресурса играла нефть. Спад мировой добычи нефти уже не является предметом дебатов и прогнозируется не позже 2010 г.

Несмотря на огромные усилия в области альтернативных источников энергии, их вклад в мировую энергетику не превышает 1% и по всем серьезным прогнозам даже к концу столетия не превысит нескольких процентов. Из-за низкой плотности потока солнечной энергии на земной поверхности ни солнечная энергетика, ни тем более производство «возобновляемого биотоплива» сельскохозяйственными методами при нынешнем уровне энергопотребления не смогут дать серьезного вклада в мировую энергетику. [12].

Энергетика и промышленность в XXI веке могут рассчитывать на имеющиеся запасы природного газа, который в настоящее время является наиболее прогрессирующим первичным источником энергии. Природный газ по запасам, экономичности добычи, возможности использования и экологическим свойствам является наиболее перспективным энергоресурсом, способным обеспечить потребности человечества в энергии и углеводородном сырье в течение текущего столетия.

Основные запасы природного газа сосредоточены с районах крайнего севера России, а области потребления природного газа за тысячи километров от места добычи, поэтому проблема транспортировки природного газа выходит на первый план.

При разработке малых и средних месторождений природного газа стоимость прокладки трубопровода и тратспортировки природного газа будет соизмерима по стоимости со всем объемом добытого природного газа.

Технологии перевозки сжиженного природного газа затратны, поэтому растет интерес к технологиям GTL (Gas То Liquid), процессам переработки природного газа и жидкие продукты. GTL - это сложные многостадийные энергоемкие процессы, требующие больших капиталовложений [55].

Природный газ является дешевым и удобным сырьем для перерабатывающей промышленности, но доля природного газа в России, используемого в качестве сырья для переработки, не превышает 1,5%, остальная часть сжигается, в качестве топлива. Необходимость в новых инновационных технологиях, а также повышение доли газа, подвергающейся химической переработке, в сочетании с возможностью аккумулирования капиталов от экспорта энергоносителей, позволяет Российской промышленности стать мощным катализатором инновационных процессов в стране. Основной применяемый в настоящее время в промышленных масштабах путь переработки природного газа - его предварительная конверсия в смесь оксида углерода и водорода (синтез-газ). На получение синтез-газа затрачивается от 50 до 75% энергии и общей стоимости всего производства [67]. Классическая схема конверсии природного газа, реализуется в две или три стадии в пререформере, печи первичной конверсии огневого типа и автотермичном конверторе вторичной конверсии. Схема конверсии выполнена по энерготехнологическому принципу, где избыточное тепло технологических потоков используется для образования пара и подогрева питательной воды, то есть технологические стадии тесно связаны с системой парообразования. Это приводит к низкой гибкости системы при управлении, возникают сложности при пуске и остановке агрегата.

Основная часть природного газа конвертируется в печи конверсии, имеющей неудовлетворительные показатели энергетической эффективности, в соответствии с современными требованиями. Печь имеет ряд конструкционных, эксплуатационных недостатков, в частности низкое использование тепла дымовых газов, большие удельные размеры и массу, высокие потери тепла через стенки в окружающую среду.

Кроме глобального решения энергопотребления человечества должна быть рассмотрена и энергетическая эффективность переработки природного газа во вторичное сырье. Главным фактором, определяющим жизнедеятельность отрасли и конкурентоспособность продукции, является уровень сырьевых и топливно-энергетических затрат в производстве продукции.

Значительная часть производственного потенциала перерабатывающей отрасли России характеризуется низким техническим уровнем, неудовлетворительными параметрами ресурсосбережения, не обеспечивающих необходимых предпосылок для выпуска конкурентоспособной продукции. Поэтому проблема рационального использования сырьевых ресурсов приобретает особую значимость, как фактор определенной компенсации опережающих темпов роста цен и тарифов на продукцию естественных монополий [34].

Цель работы. Исследование тепломассообменных процессов при каталитической паровой конверсии природного газа в синтез-газ и жидкое топливо для разработки нового способа и конструкции конвертора паровой конверсии.

Методы исследования. Расчетно-экспериментальные.

Научная новизна работы:

1. Впервые разработана математическая модель процессов тепломассообмена в зернистом слое катализатора при паровой конверсии природного газа в трубах печи конверсии с учетом: зависимости теплофизических свойств теплоносителя от различных параметров процесса при решении уравнений теплового баланса; тепломассообменных процессов в слое катализатора, находящегося в части труб, которая не обогревается дымовыми газами; изменения состава потока теплоносителя на входе в трубы печи после смешения потока природного газа и водяного пара.

2. На основе экспериментальных исследований работы отделения конверсии природного газа агрегата синтеза аммиака установлены закономерности изменения температуры, состава и давления теплоносителя в трубах печи конверсии в зависимости от распределения температуры наружной поверхности стенок труб по их длине, при различных общих параметрах ведения процесса.

Практическая ценность и результаты.

1. Результаты моделирования реализованы в виде процедур в технологиях Mathcad 12 (Mathsoft Engineering & Education, Inc).

2. Исследования с помощью программного комплекса позволили: разработать новый способ конверсии природного газа в синтез-газ; новые оригинальные конструкционные технические решения конвертора-теплообменника; выдать рекомендации для инженерного проектирования системы конверсии и пластинчатой теплообменной насадки конвертора-теплообменника.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на III, IV-й международной научно-технической конференции «Повышение эффективности теплообменных процессов и систем» (Вологда, ВоГТУ, 2002, 2004г.), на IV и V межвузовской конференции молодых ученых (Череповец, ЧТУ, 2003, 2004г.), V международной научно-технической конференции «Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства» (Череповец, ЧГУ, ОАО «Северсталь», 2005г.), международной научно-технической конференции «Автоматизированная подготовка машиностроительного производства, технология и надежность машин, приборов оборудования».

Публикации. Основная часть диссертации изложена в 8 публикациях.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы (83 наименования), 3-х приложений и содержит 145 страниц машинописного текста, включая 47 рисунков и 13 таблиц.

Выводы по главе:

Разработаны рекомендации по инженерному проектированию колонных аппаратов для конверсии природного газа и приведена методика расчета геометрических параметров теплообменной насадки утилизационного конвертора пластинчатого типа для разнообразных условий ведения процесса.

1) Проведены экспериментальные исследования процессов тепломассообмена в слое катализатора на промышленном объекте - печи реформинга отделения конверсии природного газа агрегата синтеза аммиака ТЕС производительностью 1360т/сут.

2) С помощью известных математических уравнений, разработан расчетный метод процессов тепломассообмена в слое катализатора труб печи конверсии. Расчет реализован в программной среде Mathcad, что позволяет выводить результаты в удобном для пользователя виде, контролировать точность расчетов, а также выполнять поверочные расчеты.

3) Разработана модель процессов тепломассообмена в слое катализатора. Адаптация модели осуществлена подбором коэффициентов пропорциональности в разработанном методе расчета. Погрешность математической модели в сравнении с экспериментальными данными составила менее 4%. На основании этого сделан вывод о корректности разработанной математической модели.

4) С помощью разработанной математической модели процессов тепломассообмена в слое катализатора проведены исследования условий работы нового способа и конвертора природного газа. Исследованиями показана эффективность работы нового конвертора-теплообменника и способа конверсии, их применение позволяет повысить степень рекуперации физического тепла конвертированного газа на 9,8. 12,6%.

5) Разработаны рекомендации по инженерному проектированию нового конвертора-теплообменника и приведена методика расчета геометрических параметров его теплообменной насадки пластинчатого типа для разнообразных условий ведения процесса.

6) Методика расчета тепломассообменных процессов в слое катализатора труб печи конверсии ППР-1360, результаты экспериментальных и теоретических исследований влияния условий работы труб печи конверсии на изменения параметров получаемого конвертированного газа и компьютерная программа расчета ППР-1360 переданы для внедрения на ОАО «Череповецкий «Азот».

1. Агранат Б.Д. Влияние давления на скорость реакции конверсии метана водяным паром / Бесков B.C., Семенов В.П. // Каталит. конверсия углеводородов. - 1979. - № 4 - С. 62-64.

2. Агранат Б. Д. Конверсия метана водяным паром при повышенном давлении на никелевом катализаторе / Лейбуш А.Г. // Хим. пром. - 1975. - № 7 - С 76-78.

3. Агранат Б.Д. Кинетика конверсии метана водяным паром на поверхности никелевой фольги при повышенном давлении. / Лейбуш А.Г., Семенов В.П. // Кинетика и катализ. -1976. - т. 17, № 5 - С. 1241-1245.

4. Аммиак. Вопросы технологии. / Под ред. Н.А. Янковского. -Донецк: ГИК "Новая печать", 2001. - 497 с.

5. Анализ работы системы газоподготовки. — отчет НИР (промежуточ.) / «Haldor Topsoe». - М., 2004.

6. Арсеньев JI.B. Термодинамический анализ энерготехнологических процессов производства аммиака / Семенов В.П., Потанин А.П. и др. // Хим. пром. - 1978. - № 2 - С. 52-56.

7. Арутюнов B.C. Газохимия как катализатор инновационного развития / Лапидус А.Л. // Рос. хим. ж. - 2002. - t.XLVII, №2.

8. Атрощенко В.И. Исследование кинетики процесса конверсии метана водяным паром под давлением / Звягинцев Г.Л. // Хим. пром. - 1970. -№ 1- С. 79-82.

9. Аэров М.Э. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем. / Тодес О.М. - Л.: Химия, 1968.

10. Бесков В. С. Исследование каталитического процесса в пористом зерне катализатора / Вяткин Ю. Л., Малиновская О.А. // Теорет. основы хим. технологии. - 1975. - т. 9, № 2 - С. 285-290.

11. Бесков B.C. Математическое моделирование каталитических процессов и реакторов. / Флокк В. - М.: Химия, 1991. - 256 с.

12. Блох А.Г. Основы теплообмена излучением. - JL: Госэнергоиздат, 1962.

13. Бодров И.М. Кинетика реакции метана водяным паром на поверхности никеля / Апельбаум JI.O., Темкин М.И. // Кинетика и катализ. -1967. - т. 8, № 4. - С. 821-828.

14. Бродянский В.М. Эксергетический метод термодинамического анализа и его приложения в технике низких температур: Автореф. дис. д-ра техн. наук / МЭИ. - М., 1967. - 36 е.

15. Вакк Э.Г. Каталитическая конверсия углеводородов в трубчатых печах. / Семенов В.П. - М.: Химия, 1973. - 192 с.

16. Веялов А.Н. Катализаторы и процессы конверсии углеводородов. - Киев: Н.Д., 1982. - 156с.

17. Вукалович М.П. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. / Ривкин С.Д., Александров А.А. - М.: Издательство стандартов, 1969.-410 с.

18. Вукалович М.П. Термодинамика: учебное пособие для вузов. / Новиков И.И. - М.: Машиностроение, 1972. - 672с.

19. Вяткин Ю.Л. Моделирование процесса паровой конверсии метана в зерне катализатора / Бесков B.C. // Теорет. основы хим. технологии. -1975. - т. 9, № 4. - С. 535-540.

20. Гамбург Д.Ю. Синтез аммиака. История и современность // Хим. пром. -1992 - № 4-10.

21. Гамбург. Д.Ю. Современное состояние проблемы синтеза аммиака. / Семенов В.П. // Хим. технология. -1973. - № 1. - С. 3-9.

22. Гущин А.Д. Каталитическая конверсия природного газа. / Семенов В.П. - М.: «Химия», 1970.

23. Гельфер Г.Я. Термодинамический анализ производства аммиака. / Сосна М.Х., Гольдина О.Е. // Хим.пром. - 1991. -№1. С. 11-14.

24. Джон Г. Перри. Справочник инженера-химика. - JL: Химия, 1969. т.1 -640 с.

25. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 2002. - 400 с.

26. Дьяконов. В. Mathcad 2000: учебный курс. - СПб: Питер, 2000. -592с.

27. Егерев В.В. Математические модели и программы расчета ХТС аммиачных производств большой мощности с конверсией природного газа и нефти. / Раскин А .Я., Соколинский Ю.В. и др. / Каталит. конверсия углеводородов. -1979. - № 4. - С. 45-49.

28. Живаго Б.А. Исследование процесса двухступенчатой конверсии метана агрегата АМ-600. / Кафаров В.В., Перов В.Д. и др. // Хим. технология. -1977.-№2.-С. 39-42.

29. Иванов С.В. Концепция развития химической и нефтехимической промышленности на период до 2010 года. / Иванов С.В. руководитель департамента промышленной и инновационной политики в химической промышленности Минпромнауки РФ. - М.: [б.и.], 2002.

30. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1971. - 784 с.

31. Катализаторы фирмы «Топсе» парового риформинга, основные свойства и опыт промышленной эксплуатации на агрегатах аммиака СНГ и Балтии. / Ковалев И.В. - М., 1999. - 185 с.

32. Кафаров В.В. Математическое моделирование основных процессов химических производств. / Глебов М.Б. - М.: Высш. шк., 1991. -400 с.

33. Кафаров В.В. Влияние состава сырья на технологические режимы агрегатов производства аммиака. / Перов B.JL, Иванов В.А. // Хим. пром. -1976. - № 7. - С. 20-25.

34. Кафаров В.В. Математические основы автоматизированного проектирования химических производств. / Перов B.JL - М.: Химия, 1979. -320с.

35. Краткий справочник физико-химических величин. / Под. ред. Мищенко А.В., Равделя А.А. - JL: Химия, 1974. - 200с.

36. Круглое И.Н. Анализ аппаратурно-технологических вариантов конверсии природного газа. / Лазарев А.Н // Материалы IV межвузовской конференции молодых ученых. - Череповец: ЧТУ, 2003. - С. 171-173.

37. Круглое И.Н. Разработка систем конверсии природного газа. / Лазарев А.Н., Докунина Е.В., Котенко В.А. // Материалы V межвузовской конференции молодых ученых. - Череповец: ЧТУ, 2004. - С.98-102.

38. Круглое И.Н. Паровая конверсия как основа переработки природного газа в жидкое углеводородное сырье. / Лазарев А.Н., Круглова Е.В., Котенко В.А., Синицын Н.Н. // Повышение эффективности теплообменных процессов и систем: материалы IV-й международной научно-технической конференции. - Вологда: ВоГТУ, 2004. - С.252-255.

39. Лазарев А.Н. Математическое моделирование процесса конверсии природного газа в производстве аммиака. / Котенко В.А., Круглое И.Н. // Повышение эффективности теплообменных процессов и систем: материалы III-й международной научно-технической конференции. — Вологда: ВоГТУ, 2002. - С.65-70.

40. Лазарев А.Н. Математическое моделирование процесса паровой конверсии природного газа. / Круглов И.Н. // Материалы IV межвузовской конференции молодых ученых. - Череповец: ЧТУ, 2003. - С.174-177.

41. Лазарев А.Н. Исследование парового баланса агрегата по производству аммиака производительностью 1360 т/сутки. / Котенко В.А., Круглов И.Н. // Сборник трудов участников V межвузовской конференции молодых ученых. 42. - Череповец: ЧГУ, 2004. - С.67-73.

42. Круглов И.Н. Математическое моделирование пластинчатого конвертора природного газа. / Синицын Н.Н., Котенко В.А., Круглова Е.В. //

Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства: материалы V международной научно-технической конференции. Череповец: ЧТУ, 2005.

43. Круглое И.Н. Условия работы пластинчатого конвертора природного газа / Синицын Н.Н., Котенко В.А., Круглова Е.В., Лазарев А.Н. // Автоматизированная подготовка машиностроительного производства, технология и надежность машин, приборов оборудования: материалы международной научно-технической конференции. - Вологда: ВоГТУ, 2005. - С.56-59.

44. Лейтес И.Л. Теория и практика химической энерготехнологии. / Сосна М.Х., Семенов В.П. - М.: Химия, 1988. - 280 с.

45. Малиновская О.А. Моделирование каталитических процессов в пористом зерне: автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. хим. наук. - Новосибирск, 1971. - 28 с.

46. Марочник стали и сплавов / М.М. Колосняков, Е.Т. Долбенко, Ю.В. Каширский и др.; Под общей ред. А.С. Зубченко. - М.: Машиностроение, 2001- 672с.

47. Масленков С.Б. Стали и сплавы для высоких температур. Т. 1. / Масленкова Е.А. - М.: Металлургия, 1991. - 383 с

48. Мейтип И.В. Каталитическая конверсия углеводородов. / Сосна М.Х. // Каталит. конверсия углеводородов. -1981. - № 6. - С. 76-81.

49. Металлы и сплавы: справочник. - С.-Пб.: АНО НПО «Профессионал», 2003. - 1090с.

50. Мирошниченко Д.А. Сравнительная оценка различных вариантов транспорта природного газа. / Кессель И.Б., Кисленко Н.Н. // Материалы международной газовой конференции 2003г. (ООО «ВНИИГАЗ»). - М„ 2003.

51. Научные основы каталитической конверсии углеводородов. -Киев: Наук, думка, 1977. - 280 с.

52. Невский А.С. Лучистый теплообмен в печах и топках. - М.: Металутгия, 1971. - 423 с.

53. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по курсовому проектированию. / Под ред. Ю.И. Дытнерского. - М.: Химия, 1991.-496 с.

54. Отчет о работе агрегата ТЕС ОАО «Череповецкий «Азот»: отчет НИР / ICI Group Synetix. - М., 1999 г.

55. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. / Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. - Л.: Химия, 1987. -576 с.

56. Патрикеева Н.И. Развитие энергосберегающих процессов производства аммиака в капиталистических странах. // Хим. пром. — 1990. -№ 10.-С. 55-60.

57. Производство аммиака. / Под ред. В.П. Семенова. - М.: Химия, 1985.-368 с.

58. Производство технологического газа. / Под ред. А.Г. Лейбуш. — М.: Химия, 1971.-288 с.

59. Ривкин С.Л. Термодинамические свойства газов. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 287 с.

60. Рид Р. Свойства газов и жидкостей / Праусниц Дж., Шервуд Т. Пер. с англ. - Л.: Химия, 1982. - 592 с.

61. Саркисов П.Р. Проблемы энерго- и ресурсосбережения в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии. // Хим. пром. - 2000. - № 1.-С. 42-46.

62. Семенов В.П. Производство технологического газа для синтеза аммиака и метанола из углеводородов. - М.: Химия, 1971. - 288с.

63. Слинько М.Г. Математическое моделирование химических процессов и реакторов // Хим. пром. - 1990. - № 2. - С.42-48.

64. Слинько М.Г. Моделирование реакторов с неподвижным слоем катализатора / Дильман А.В., Маркеев Б.М., Кронберг А.С. // Хим. пром. -1980. - № 5. - С. 59-63.

65. Соколинский Ю. А. Расчет процесса двухступенчатой паровоздушной конверсии в трубчатых печах / Сосна М.Х., Маркова С.А. // Хим. пром. -1971. - № 7. С. 41-45.

66. Сосна М.Х. Модернизация азотной промышленности -требования времени / Алейнов Д.П. // Хим. пром. - 2001. - № 5. С. 42-45.

67. Сосна М.Х. Обследование промышленного блока парового риформинга агрегата производства аммиака производительностью 1360 т/сутки. / Сковорода К., Бебар К., Никитина J1.H., Каждан Е.З. // Хим. пром. -1989. - № 4. - С. 9-13.

68. Справочник азотчика. т. 1. - М.: Химия, 1986. - 512 с.

69. Справочник азотчика. т. 1. - М.: Химия, 1967. - 492 с.

70. Степанов А.В. Методика моделирования печей конверсии. // Каталит. конверсия углеводородов. -1981. - № 6.

71. Степанов А.В. Получение водорода и водородсодержащих газов. - Киев: Наук, думка, 1982. - 312 с.

72. Степанов А.В. Математическое моделирование реактора паровой конверсии природного газа. / Кадыгроб J1.A., Безуглый Ю.К. // Каталит. конверсия углеводородов.-1978. - № 3.

73. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент.: Справочник / Под. Ред. Григорьева В. А. - М.: Энергоатомиздат, 1988.-560с.

74. Технологический регламент производства аммиака мощностью 1360 т/сут по проекту фирмы ТЕС. - Северодонецк: ГИАП, 1997. - 535с.

75. Хоменко А.А. Кинетика реакции конверсии метана водяным паром на поверхности никеля. / Апельбаум JI.O., Шуб Ф.С. и др. // Кинетика и катализ. -1971. - т. 12, № 2.

76. Широков Ю.Г. Теоретические основы технологии неорганических веществ. - Иваново, 2000. - 336 с.

77. Шумилина З.Ф. Экспериментальное исследование паровой конверсии природного газа под давлением до ЮОат. / Ягодкин В.И., Шполянский М.А. и др. // Каталитическая конверсия углеводородов. - 1975. -№2.

78. Щук Е.С. Исследование математических моделей отделения конверсии метана производства аммиака. / Тесленко В.М. // Хим. пром. -1974. - № 7.

79. Pat. 5,958,364 USA. Heat exchange apparatus and process / Michael David Dunne, Stephen James O'Nien, P.W. Farnell; date of patent Sep. 28,1999.

80. Pat. 5,609,834 USA. Plate reformer / Kouki Hamada, Minoru Mizusawa, Minoru Koga; date of patent Mar. 11,1997.

81. Pat. 6,180,846 USA. Process and apparatus using plate arrangement for combustive reactant heating / Helmant W., Robert C.; date of patent Jan. 30,2001.

82. Pat. 4,750,986 USA. Steam reforming / Alwyn Pinto; date of patent Jun. 14,1988.

83. Pat. 5,122,299 USA. Autothermal steam reforming process / Joseph K. LeBlane; date of patent Jun. 16,1992.

1. Агранат Б.Д. Влияние давления на скорость реакции конверсии метана водяным паром Бесков B.C., Семенов В.П. Каталит. конверсия углеводородов. 1979. 4 62-64.

2. Агранат Б.Д. Конверсия метана водяным наром при повышенном давлении на никелевом катализаторе Лейбуш А.Г. Хим. пром.- 1975. -No 7-С 76-78.

3. Агранат Б.Д. Кинетика конверсии метана водяным паром на поверхности никелевой фольги при повышенном давлении. Лейбуш А.Г., Семенов В.П. Кинетика и катализ. -1976. т. 17, Х« 5 1241-1245. 4. 5. 4. Аммиак. Вопросы технологии. Под ред. Н.А. Янковского. Анализ Арсеньев работы системы Л.В. газоподготовки. отчет НИР анализ Донецк:ТИК "Новая печать", 2001. 497 с. (промежуточ.) «Haldor Topsoe». М., 2

5. Термодинамический энерготехнологических процессов производства аммиака Семенов В.П., Потанин А.П. и др. Хим. пром. 1978. 2 52-56. 7.

6. Арутюнов B.C. Газохимия как катализатор инновационного Атрощенко В.И. Исследование кинетики процесса конверсии развития Лапидус А.Л. Рос. хим. ж. 2002. T.XLVII, N2. метана водяным паром под давлением Звягинцев Г.Л. Хим. пром. 1970. Хо 1-е. 79-82.

7. Аэров М.Э. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем. Тодес О.М. Л.: Химия, 1968.

8. Бесков В. Исследование каталитического процесса в пористом зерне катализатора Вяткин Ю. Л., Малиновская О.А. Теорет. основы хим. технологии. 1975. т. 9, 2 285-290.

9. Бесков B.C. Математическое моделирование каталитических Блох А.Г. Основы теплообмена излучением. Л.: процессов и реакторов. Флокк В. М.: Химия, 1991. 256 с. Госэнергоиздат, 1

10. Бодров И.М. Кинетика реакции метана водяным паром на поверхности никеля Апельбаум Л.О., Темкин М.И. Кинетика и катализ. 1967. т. 8, N2 4. 821-828.

11. Бродянский В.М. Эксергетический метод термодинамического анализа и его приложения в технике низких температур: Автореф. дис. д-ра техн. наук МЭИ. М., 1967. 36 с 15. 16.

12. Вакк Э.Г. Каталитическая конверсия углеводородов в трубчатых Веялов А.Н. Катализаторы и процессы конверсии печах. Семенов В.П. М.: Химия, 1973. 192 с. углеводородов. Киев: Н.Д., 1982. 156с. Вукалович М.П. Таблицы теплофизических свойств воды и М.: Издательство водяного пара. Ривкин Д., Александров А.А. стандартов, 1969.-410 с. 18.

13. Вукалович М.П. Термодинамика: учебное пособие для вузов. Вяткин Ю.Л. Моделирование процесса паровой конверсии Новиков И.И. М.: Машиностроение, 1972. 672с. метана в зерне катализатора Бесков B.C. Теорет. основы хим. технологии. -1975. т. 9, .No 4. 535-540. 20. 21. 22.

14. Гамбург Д.Ю. Синтез аммиака. История и современность Хим. Гамбург. Д.Ю. Современное состояние проблемы синтеза Гущин А.Д. Каталитическая конверсия природного газа. Гельфер Г.Я. Термодинамический анализ производства аммиака. пром. -1992 4-10. аммиака. Семенов В.П. Хим. технология. -1973. JS» 1. 3-

15. Семенов В.П. М.: «Химия», 1

16. СоснаМ.Х., Гольдина О.Е. //Хим.пром.- 1991. -К2\. 11-14.

17. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 2002. 400 с. 26. 592с.

18. Егерев В.В. Математические модели и программы расчета ХТС Дьяконов. В. Mathcad 2000: учебный курс. СПб: Питер, 2000. аммиачных производств большой мощности с конверсией природного газа и нефти. Раскин А.Я., Соколинский Ю.В. и др. Каталит. конверсия углеводородов. -1979. }о 4. 45-49.

19. Живаго Б.А. Исследование процесса двухступенчатой конверсии метана агрегата АМ20. Кафаров В.В., Перов В.Д. и др. Хим. технология. 1 9 7 7 2 С 39-42.

21. Иванов СВ. Концепция развития химической и нефтехимической промышленности на период до 2010 года. Иванов С В руководитель департамента промышленной и инновационной политики в химической промышленности Минпромнауки РФ. М.: [б.и.], 2002.

22. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1971. 784 с.

23. Катализаторы фирмы «Топсе» парового риформинга, основные свойства и опыт промышленной эксплуатации на агрегатах аммиака СНГ и Балтии. Ковалев И.В. М., 1999. 185 с.

24. Кафаров В.В. Математическое моделирование основных процессов химических производств. Глебов М.Б. М.: Высш. шк., 1991. 400 с.

25. Кафаров В.В. Влияние состава сырья на технологические режимы агрегатов производства аммиака. Перов В.Л., Иванов В.А. Хим. пром. -1976. -Ш7.- С 20-25.

26. Краткий справочник физико-химических величин. Под. ред. Круглов И.Н. Анализ аппаратурно-технологических вариантов Мищенко А.В., Равделя А.А. Л.: Химия, 1974. 200с. конверсии природного газа. Лазарев А.Н Материалы IV межвузовской конференции молодых ученых. Череповец: ЧТУ, 2003. 171-173.

27. Круглов И.Н. Разработка систем конверсии природного газа. Лазарев А.Н., Докунина Е.В., Котенко В.А. Материалы V межвузовской конференции молодых ученых. Череповец: ЧТУ, 2004. 98-102.

28. Круглов И.Н. Паровая конверсия как основа переработки Синицын П.Н. Повышение эффективности природного газа в жидкое углеводородное сырье. Лазарев А.Н., Круглова Е.В., Котенко В.А., теплообменных процессов и систем: материалы IV-й международной научнотехнической конференции. Вологда: ВоГТУ, 2004. 252-255.

29. Лазарев А.Н. Математическое моделирование процесса конверсии природного газа в производстве аммиака. Котенко В.А., Круглов И.Н. Повышение эффективности теплообменных процессов и систем: материалы 111-й международной Вологда: ВоГТУ, 2002. 65-70.

30. Лазарев А.Н. Математическое моделирование процесса паровой конверсии природного газа. Круглов И.Н. Материалы IV межвузовской конференции молодых ученых. Череповец: ЧТУ, 2003. 174-177.

31. Лазарев А.Н. Исследование парового баланса агрегата по производству аммиака производительностью 1360 т/сутки. Котенко В.А., Круглов И.Н. Сборник трудов участников V межвузовской конференции молодых ученых.

32. Череповец: ЧГУ, 2004. 67-73.

33. Круглов И.Н. Математическое моделирование пластинчатого конвертора природного газа. Синицын Н.Н., Котенко В.А., Круглова Е.В. научно-технической конференции. Кафаров В.В. Математические основы автоматизированного проектирования химических производств. Перов В.Л. М.: Химия, 1979.

34. Круглое И.Н. Условия работы пластинчатого конвертора природного газа Синицын Н.Н., Котенко В.А., Круглова Е.В., Лазарев А.Н. Автоматизированная подготовка машиностроительного производства, технология и надежность машин, приборов оборудования: материалы международной научно-технической конференции. Вологда: ВоГТУ, 2005. -С.56-59. 44.

35. Лейтес И.Л. Теория и практика химической энерготехнологии. Малиновская О.А. Моделирование каталитических процессов в Сосна М.Х., Семенов В.П. М.: Химия, 1988. 280 с. пористом зерне: автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. хим. наук. Новосибирск, 1971. 28 с. 46. Ю.В. Марочник стали и сплавов М.М. Колосняков, Е.Т. Долбенко, Каширский и др.; Под общей ред. А.С. Зубченко. М.: Масленков СБ. Стали и сплавы для высоких температур. Т.

36. Мейтип И.В. Каталитическая конверсия углеводородов. Сосна Металлы и сплавы: Д.А. справочник. Сравнительная -Пб.: АПО НПО оценка различных (000 Машиностроение, 2001- 672с. 47. 48. 49.

37. Масленкова Е.А. М.: Металлургия, 1991. 383 с М.Х. Каталит. конверсия углеводородов. -1981. 6. 76-81. «Профессионал», 2003. 1090с. Мирошниченко международной вариантов транспорта природного газа. Кессель И.Б., Кисленко Н.Н. газовой конференции 2003г. «ВНИИГАЗ»). М., 2

38. Научные основы каталитической конверсии углеводородов. Киев: Наук, думка, 1977. 280 с.

39. Невский А.С. Лучистый теплообмен в печах и топках. М.: Основные процессы н аппараты химической технологии. Металутгия, 1971. 423 с. Пособие по курсовому проектированию. Под ред. Ю.И. Дытнерского. М.: Химия, 1991.-496 с. 54. 55. 576 с.

40. Патрикеева Н.И. Развитие энергосберегающих процессов производства аммиака в капиталистических странах. Хим. пром. 1990. .№10.-С. 55-60. 57. 58. 59. 60.

41. Производство аммиака. Под ред. В.П. Семенова. М.: Химия, Производство технологического газа. Под ред. А.Г. Лейбуш. Ривкии Л. Термодинамические свойства газов. М.: 1985.-368 с. М.: Химия, 1971.-288 с. Энергоатомиздат, 1987. 287 с. Рид Р. Свойства газов и жидкостей Праусниц Дж., Шервуд Т. Саркисов П.Р. Проблемы энерго- и ресурсосбережения в Пер. с англ. Л.: Химия, 1982. 592 с. химической технологии, нефтехимии и биотехнологии. Хим. пром. 2000. -№1.-С. 42-46. 62.

42. Семенов В.П. Производство технологического газа для синтеза Слииько М.Г. Математическое моделирование химических аммиака и метанола из углеводородов. М.: Химия, 1971. 288с. процессов и реакторов Хим. пром. 1990. -N2 2.- 42-

43. Отчет о работе агрегата ТЕС ОАО «Череповецкий «Азот»: отчет Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической ПИР ICI Group Synetix. М., 1999 г. технологии. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Посков А.А. Л.: Химия, 1987.

44. Соколинский Ю. А, Расчет процесса двухступенчатой паровоздушной конверсии в трубчатых печах Сосна М.Х., Маркова А. Хим. пром. -1971. 7. 41-45. 66.

45. Сосна М.Х. Модернизация азотной промышленности требования времени Алейнов Д.П. Хим. пром. 2001. 5. 42-

46. Сосна М.Х. Обследование промышленного блока парового риформинга агрегата производства аммиака производительностью 1360 т/сутки. Сковорода К., Бебар К., Никитина Л.Н., Каждан Е.З. Хим. пром. 1989. 4. 9-13. 68. 69. 70. 71.

47. Справочник азотчика. т. 1. М.: Химия, 1986. 512 с. Справочник азотчика. т. 1. М.: Химия, 1967. 492 с. Стенанов А.В. Методика моделирования печей конверсии. Стенанов А.В. Получение водорода и водородсодержащих газов. Стенанов А.В. Математическое моделирование реактора Каталит. конверсия углеводородов. -1981.

48. Киев: Наук, думка, 1982. 312 с. паровой конверсии природного газа. Кадыгроб Л.А., Безуглый Ю.К. Каталит. конверсия углеводородов.-1978. -ШЗ.

49. Теоретические Справочник основы теплотехники. Теплотехнический В. А. М.: эксперимент.: 74. 75. Под. Ред. Григорьева Энергоатомиздат, 1988.-560с. Технологический регламент производства аммиака мощностью Хоменко А.А. Кинетика реакции конверсии метана водяным 1360 т/сут по проекту фирмы ТЕС. Северодонецк: ГИАП, 1997. 535с. паром на поверхности никеля. Апельбаум Л.О., Шуб Ф.С. и др. Кинетика и катализ. -1971. т. 12, 2.

50. Широков Ю.Г. Теоретические основы технологии неорганических веществ. Иваново, 2000. 336 с. Шумилина З.Ф. Экспериментальное исследование иаровой конверсии природного газа иод давлением до ЮОат. Ягодкин В.И., Шполянский М.А. и др. Каталитическая конверсия углеводородов. 1975. Хо2.

51. Mizusawa, Minoru Koga; date of patent Mar. 11,1997. for combustive reactant heating Helmant W., Robert C; date of patent Jan.