ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы РОВАНИЯ И КОНВЕРСИИ ОКСИДА УГЛЕРОДА В СИНТЕЗЕ ЗАМЕНИТЕЛЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА Основные проблемы использования катализаторов из "Каталитические процессы переработки угля" Производство высококалорийного газа для использования в качестве синтетического заменителя природного газа (СПГ) включает стадию каталитической конверсии смеси Н2 + СО (т. е. синтез-газа) в метан. Синтез-газ производится путем очистки газа, полученного парокислородной газификацией угля. Как показано в табл. 17-1, состав его определяется как свойствами угля, так и условиями газификации. Концентрация образующегося метана (от О до 26%) в основном зависит от степени низкотемпературного коксования — стадии, которая предшествует высокотемпературной газификации угля. [c.231] Отношение Н2/СО в основном находится в интервале 1,2—3, хотя оно может иметь и такое низкое значение как 0,5 вследствие высокой температуры газификации по способу Копперс — Тотцек. Уровень H2S зависит от содержания серы в угольном сырье, так как она очень мало удаляется в большинстве процессов газификации. Исключением является процесс поглощения СО2, разработанный Консолидейшн Коал Компани, в котором доломит, используемый в качестве теплоносителя, адсорбирует значительное количество H2S и СО2. Вариации концентраций сероводорода являются результатом использования как западных лигнитов с содержанием серы менее 1%, так и восточных битуминозных углей, содержащих до 4% серы. [c.231] Подсчитано, что затраты на стадиях конверсии СО, адсорбционной очистки и метанирования составляют около 20% от стоимости получаемого метана [3]. Непосредственные затраты на катализаторы составляют всего около 5%. Первичные затраты связаны со стадией газификации, и величина их, в зависимости от применяемого процесса, составляет от 60 до 80% от стоимости получаемого метана. Экономию в процессе можно достигнуть уменьшением чувствительности катализаторов метанирования к сере, что позволяет снизить затраты на удаление серы из системы, и улучшением термостабильности этих катализаторов, что дает возможность работать при высоких температурах, а также за счет более эффективного использования тепловых выбросов. [c.232] Проблемы, связанные с реакциями конверсии СО и метанирования, должны обсуждаться в трех направлениях отравление и термостабильность катализаторов, отложение на них углерода. [c.232] Расчетные сроки службы катализаторов были сравнены с данными, недавно полученными в Сасоле (Южноафриканский Союз) на пилотной установке метанирования [И]. При использовании нанесенного катализатора с высоким содержанием никеля средний уровень НгЗ (0,05 млн ) приводил к медленной, но значительной дезактивации части слоя катализатора, расположенного на входе, но дезактивация в последующем слое катализатора не происходила даже после 50 сут работы. С другой стороны, при содержании НгЗ 3 млн очень быстрая дезактивация проникала значительно дальше в слой катализатора даже после 6 сут работы. Если в течение 50 сут при 0,05 млн НгЗ зона максимального превращения очень медленно перемещалась вдоль слоя, то за 20 сут работы при уровне серы, равном 3 млн-, зона максимального превращения продвинулась с 22 до 44% длины слоя. [c.234] Тип никелевого катализатора не оказывает большого влияния на его чувствительность к сере илн на сероемкость. Быстрое отравление серой наблюдалось как для никелевых катализаторов Ренея при работе в кипящем слое [12], так и для покрытий, нанесенных методом пламенного напыления на стенки трубчатых реакторов [13]. [c.234] Другим специфическим ядом является хлор. Низкотемпературные Си—2п—АЬкатализаторы конверсии СО были отравлены вследствие образования 2пС12 с последующим спеканием активной фазы меди [14]. Допустимое содержание хлорида намного ниже, чем серы даже после прекращения воздействия хлора на катализатор, дезактивация медленно продолжается — как результат деградации активного компонента. Хлориды вводятся обычно с питательной водой. Их попадание в реактор первичной конверсии СО можно предупредить, установив защитную камеру, заполненную низкотемпературным катализатором конверсии СО. [c.235] Если принять, что эти реакции находятся в равновесии, то степень превращения в элементный углерод может быть легко вычислена для данного состава газа, исходя из известных свободных энергий этих реакций [16]. Для расчета удобно пользоваться тройными диаграммами, опубликованными Хейнсом и сотр. [17], в которых указывается состав газа, при котором может образоваться углерод. Например, стехиометрическая смесь ЗН2 + СО, находящаяся под давлением 0,196 МПа, не может образовывать углерод при температуре ниже 430 °С. Присутствие воды еще более снижает степень превращения в углерод. [c.236] Вследствие кинетических ограничений равновесие чаще всего не устанавливается, поэтому термодинамические данные должны применяться с осторожностью. Так, при испытаниях никелевых катализаторов установлено, что образование углерода в термодинамически предпочтительных условиях [17, 18] не происходит, если не присутствует некоторое количество железа. В основном отложению углерода препятствуют высокие отношения Н2/СО и присутствие водяного пара. Увеличение парциального давления водорода сдвигает равновесие в сторону, противоположную образованию углерода, тогда как вода действует через реакцию конверсии СО с образованием водорода на поверхности или посредством газификации отложенного углерода. [c.236] Отложение углерода не является главной проблемой для катализаторов конверсии СО по. следующим причинам присутствие избытка водяного пара предотвращает выделение углерода, а окисленное состояние железа в железохромовых катализаторах делает их неактивным в реакции Будуара. [c.236] Вернуться к основной статье