ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Конверсия окиси углерода из "Основы производства водорода" Процесс конверсии окиси углерода основан на известной реакции водяного газа, в соответствии с которой водяной пар, окисляя СО до углекислоты, восстанавливается при этом до водорода. [c.114] С повышением температуры равновесие реакции (VI-1) сме-ш ается влево, а с понижением температуры — вправо, т. е. в сторону образования Нг и СОг. Так как при снижении температуры заметно уменьшается скорость реакции процесс конверсии проводят в присутствии катализатора, благодаря чему достигается достаточная скорость реакции при сравнительно невысоких температурах, способствующих в то же время сдвигу равновесия в желаемом направлении. [c.116] Оптимальная температура процесса выбирается в зависимости от типа и активности катализатора, необходимой степени конверсии СО, технологической схемы и числа ступеней конверсии, давления процесса и экономических соображений. При этом необходимо учитывать, что с новышением температуры уменьшается потребный реакционный объем и увеличивается расход пара. [c.116] В случае проведения процесса под атмосферным давлением с использованием катализатора на основе окиси железа Обычно применяемые температуры лежат в пределах 400—550° С. При данной температуре процесса равновесие реакции (VI-1) может быть сдвинуто вправо или увеличением содержания водяного пара в исходной газовой смеси или уменьшением концентрации СОг в зоне реакции. [c.116] На рис. 22 приведена графически зависимость остаточного содержания СО в конвертированном газе от расхода водяного нара (отнесенного на 1 нм исходного СО) при температурах 300, 350, 400, 450 и 500° С. Из графика видно, что чем выше отношение НаО СО, тем бо.льше степень конверсии и тем меньше остаточное содержание СО в конвертированном газе. В связи с тем, что глубокая конверсия СО (- 98—99%), как это явствует из кривых на рис. 22, связана с чрезмерными и непропорционально большими расходами водяного пара, обычно ограничиваются степенью конверсии за один проход, равной 85—90%. При этом в практических условиях для достижения указанной степени конверсии приходится затрачивать пара в 1,5—2 раза больше теоретического. [c.116] Расход пара на процесс может быть уменьшен, если вести конверсию ступенчато, в две или три ступени. В этом случае конверсию на каждой ступени проводят при разных температурах наибольшей — на первой инаименьшей — на последней ступени. Ступенчатая конверсия позволяет на первой ступени (при значительных концентрациях реагирующих веществ) применить повышенные температуры процесса, что приводит к увеличению скорости реакции, а на последующих ступенях (при уменьшенном содержании СО) вести процесс при относительно пониженных температурах, что благоприятствует с м е-щению равновесия реакции (VI- ) в сторону образования водорода. [c.117] При проведении процесса конверсии под атмосферным давлением в две ступени температура на первой ступени устанавливается обычно в пределах 500—530°, а на второй —430—460° С. [c.117] Для увеличения выходов но реакции (VI-1) путем удаления СО2 из зоды реакции было предложено вести конверсию в присутствии окиси кальция. Окись кальция, связывая выделяющуюся в результате реакции (VI-1) СО 2, понижает ее упругость, способствуя значительному сдвигу равновесия в сторону образования целевого продукта — водорода. [c.118] Из табл. 34 видно, что упругость СО2 в системе СО 2 — СаО — СаСОз при обычно применяемых температурах процесса ничтожно мала и не превышает 1 мм рт. ст. Таким образом, обрабатывая СО водяным паром и используя СаО для поглощения образующейся СО2, можно получить в одном процессе относительно чистый водород с суммарным содержанием СО и СО2 не более 0,5 об. %. [c.118] Однако такой способ конверсии СО на практике себя не оправдал, ввиду быстрого повышения сопротивления реакторов и необходимости, как следствие, частой их перезарядки. Устройства по перегрузке реакторов и регенерации поглотителя получаются громоздкими, а расходы тепла на регенерацию СаСОз весьма большими. [c.118] Для ускорения реакции конверсии СО могут служить катализаторы, приготовленные на базе окислов многих металлов — железа, кобальта, никеля, хрома, меди, цинка, марганца, магния, калия, тория, ванадия, урана и др. Катализаторы на основе окисей кобальта, никеля, меди и некоторых других металлов являются более активными, чем на основе окиси железа. Однако они более чувствительны к отравлению серой, так как в отличие от железа образуют с сероводородом трудно регенерируемые сульфиды. В связи с этим данные катализаторы целесообразно применять только для газа, полностью очищенного от сернистых соединений. Следует отметить также, что стоимость этих катализаторов выше, чем катализаторов на основе окиси железа. Поэтому наиболее употребительными ) являются катализаторы, приготовленные на базе окиси железа. В качестве основного промотора, добавляемого к катализатору из окиси железа, применяется окись хрома. Активность катализатора повышают также добавки окисей А1, Мп, Mg, К и других металлов. [c.119] Активность катализаторов является функцией не только химического состава, но и способа приготовления. С этой точки зрения наиболее оптимальными для данного процесса являются так называемые осажденные катализаторы, т. е. полученные методом осаждения гидроокисей металлов. [c.119] Отечественный таблетированный катализатор типа ГИАП-482 имеет в основном аналогичный химический состав. [c.119] В целях предотвращения отложений углерода при проведении конверсии под давлением рекомендуется применять катализаторы состава 2пО - -СггОз (Бауман, 1954). [c.120] Сероводород взаимодействует с катализатором, вызывая изменение его структуры и снижение его активности. При этом наблюдается отщепление наружного слоя катализатора и превращение его в порошок. [c.120] Для железа эта реакция легко обратима. Поэтому для уменьшения парциального давления сероводорода в парогазовой смеси и предотвращения образования сульфидов необходимо при наличии сернистых соединений в газе соответственно увеличивать расход пара. [c.120] Хотя реакция (У 1-1) стехиометрияески идет без увеличения объема и применение давления не благоприятствует смещению равновесия в сторону образования водорода, тем не менее конверсия СО иногда проводится под повышенным давлением. Дело в том, что с повышением давления увеличивается скорость реакции и, следовательно, в этом случае может быть снижена температура процесса, а вместе с тем и расход пара. [c.121] На практике конверсию под давлением проводят большей частью в интервале 10—30 атм. [c.121] Вернуться к основной статье