ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение синтез-газа из "Термодинамика химических процессов" Различие между реакциями I и II заключается в том, что при температуре реакции Ст — твердое вещество, а С Нт — газообразное. В настоящее время основным углеводородом, используемым в качестве сырья, является метан. Температуру получения синтез-газа выбирают из кинетических соображений она не превышает 1500 К. [c.317] Иногда конверсию проводят в присутствии небольших количеств кислорода, чтобы за счет частичного окисления компенсировать теплопоглощение основного процесса. Поэтому при термодинамическом анализе процесса рассматривают роль реакций угля и углеводородов с кислородом, приводящих к образованию СО, СО2, Н2О. Термодинамический анализ реакций сгорания обычно связывают с возможностью диссоциации на атомы молекул кислорода, водорода, воды и других реакций (см. гл.IV). [c.317] Рассмотрим данные о реакциях, которые могут протекать при получении синтез-газа. В табл. 89 приведены теплоты и константы равновесия реакций, протекание которых представляется возможным. Рассмотрим данные об этих реакциях. [c.317] Реакции образования метана. Метан может образоваться при гидрировании С, СО, СО2. [c.318] например, 6hj/O o = 3, OHjo/O o I, O h =0, то при температурах ниже 300 °С возможны конверсии, прейышающие-95%, а при температурах выше 600°С они будут ниже 5%, т. е. не более 5% СО может перейти в метан. Учитывая также, что образование метана по этой реакции подавляется наличием в реакционной смеси паров воды, можно заключить,,, что при температурах выше 800 °С роль этой реакции будет незначительной. [c.319] что для высоких конверсий водяного пара температура процесса должна быть не ниже 700—800 °С. [c.319] Как и цля кокса в рассмотренном случае практически полное превращение метана требует температур не ниже 700—800 °С. Однако увеличивая мольное отношение водяной пар метан — НаО, можно повышать конверсию метана и при более низких температурах. Например, при 800 К и бн,(0=1 конверсия метана составляет около 70%, Если при той же температуре использовать пятикратное разбавление метана водяным паром, т. е. 6б20 = 5, то конверсия составит 92%. [c.320] Проведенное рассмотрение простых реакций, протекающих при получении синтез-газа, облегчает анализ сложного равновесия, когда все эти реакции (или часть из них) протекают одновременно. [c.321] Рассматривая сложное равновесие (одновременйос протекание реакций, охарактеризованных выше), можно найти состав равновесной смеси. Нужно, однако, учесть, что он определяется составом начальной смеси (соотношением Н20 02), давлением и температурой поэтому число возможных равновесных составов велико. Всегда справедливо, однако, что с ростом температуры увеличивается содержание в равновесной смеси СО, Нг, снижается СОг, НгО, СН4. Ниже для иллюстрации приведены два примера расчета. [c.321] Используя теплоты реакций, приведенные в табл. 89, находим, что для компенсации теплопоглощения при конверсии 1 моль С (118,6 кДж) нужно окислить 118,6/406,4=0,29 моль С. Поэтому мольное соотношение Н2О Оз должно составлять 1 0,29, а ооотношение Н2О О2 С — 1 0,29 1,29 (мол.). [c.321] Пример 2. Уголь обрабатывают смесью Н2О О2 в соотношении 1 0,2 при 0,1 МПа и 700 °С. Определить состав равновесной смеси, учитывая одновременное протекание реакций окисления и конверсии (последние реакции охарактеризованы в табл. 89 и на с. 459—463). [c.321] Так как окисление С до СОа протекает практически нацело, то достаточно рассмотреть равновесие реакций, охарактеризованных в табл. 89, если в исходной смеси отношение Н2О СО2 составляет 1 0,2 (кислород переходит в СО2). [c.321] Решение системы пяти уравнений каким-либо из описанных ранее поисковых методов позволит найти равновесный набор т,- понятно, что решение зависит от Т, р и начальных количеств компонентов. Пример расчета приведен выше. [c.323] Если необходимо получать только водород, то с позиций термодинамического анализа целесообразно проводить конверсию в две стадии при высоких температурах (выше 700°С) реакцию VI, при пониженных (400—500 °С), реакцию VI. [c.325] Вернуться к основной статье