ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Производство водорода конверсией углеводородных газов из "Общая химическая технология неорганических веществ 1965" В настоящее время производство водорода методом конверсии углеводородных газов приобретает важное значение, так как ресурсы природного и попутного газов весьма велики, а переработка их в синтетический аммиак дешевле переработки других видов сырья в синтез-газ. [c.172] Реакция (4) здесь не рассматривается, так как синтез-газ, образующийся при ее протекании, при.меняется для получения метанола и других кислородсодержащих органических соединений, но менее пригоден по составу для синтеза аммиака. [c.172] Как видно из приведенных выше реакций, вначале получают смесь СО и Нг, затем окись углерода дополнительно конвер-. тируется водяным паром с образованием водорода и СО5. [c.172] При указанных в табл. 9 температурах константы равновесия реакции (2) очень велики следовательно, по достижении равновесия концентрация кислорода в продуктах реакции практически равна нулю, т. е. реакция идет до конца. [c.173] В табл. 10 приведен равновесный состав газовой смеси, образующейся по реакции (1), при стехиометрическом расходе водяного пара и атмосферном давлении. [c.173] В табл. И приведен рассчитанный Б. П. Корниловым равновесный состав газовой смеси, образующейся в процессе паровой конверсии метана при различных температурах и давлениях и соотношении СН4 Н20=1 2 в исходной газовой смеси. [c.174] Обычно в процессах паровой каталитической конверсии в начале конвертируется на катализаторе при 750—800°С большая часть метана, зате.м оставшийся (непрореагировавший) метам реагирует в другом аппарате с кислородом воздуха по реакции (2) также на катализаторе. Реакция (1) протекает с поглощением тепла, поэтому в реакционную зону подводится тепло извне путем обогрева труб с катализатором горячими топочными газами. [c.174] Процессы парокислородной и парокислородовоздушной конверсии метана являются экзотермическими. [c.175] Судя по величинам Кр2 константы равновесия реакции (2), окисление метана кислородом до окиси углерода и водорода происходит с достаточной полнотой Б широком интервале температур. [c.175] В табл. 12 приведен рассчитанный А. Г. Лейбуш равновесный состав газовой смеси при различных температурах и давлениях и следующем соотношении компонентов исходной газовой смеси СН4 Н2О О2 N2= 1 1 0,6 09. [c.175] В промышленности каталитические процессы парокислородной и парокислородовоздушной конверсии ведут при 800— 1050°С, в зависимости от активности катализатора, содержания соединений серы в исходном газе, заданного конечного содержания метана, применяемого давления и других условий процесса. Обычно при.меняется никелевый катализатор в виде колец Рашига, цилиндриков или шариков. [c.175] При температурах ниже 1275°С образуется значительное количество сажи. При температуре 1350 °С и выше можно избежать образования сажи. [c.175] Реакции (1) и (2) протекают с увеличением объема газа. Далее переработка конвертированного газа в азотоводородную смесь, а затем в аммиак проводится под давлением, поэтому ведение описанных выше процессов конверсии метана также под давлением позволяет снизить расход электроэнергии на сжатие газа в компрессорах, сократить их количество, уменьшить габариты теплообменных и контактных аппаратов и улучшить использование тепла. Следует отметить, что при проведении процесса каталитической конверсии метана под давлением требуется в соответствии с принципом Ле-Шателье повысить температуру процесса, чтобы сдвинуть в желательном направлении состояние равновесия реакции (1). [c.176] Сопутствующая процессам конверсии метана реакция (3) конверсии окиси углерода водяным паром протекает частично. Эта реакция является желательной, поскольку дальнейшая переработка конвертированного газа в азотоводородную смесь осуществляется также путем конверсии окиси углерода. [c.176] Как видно из табл. 9, при температурах процесса каталитической конверсии метана лишь часть окиси углерода окисляется на катализаторе водяными парами до двуокиси углерода с образованием водорода. Реакция конверсии СО протекает с выделением тепла и без изменения объема. Поэтому, согласно принципу Ле-Шателье, понижение температуры благоприятствует бапее полной конверсии, а изменение давления не сказывается на состоянии равновесия. [c.176] Рабочая температура для большинства современных катализаторов конверсии СО составляет 400—500 °С. Поэтому по завершении процесса конверсии метана конвертируют окись углерода при 400—500 °С на специальном катализаторе в отдельном аппарате. Обычно стремятся к возможно более полному превращению СО в СОг как для лучшего использования газа, так и потому, что остающаяся в газе окись углерода отравляет катализатор процесса синтеза аммиака, а удаление окиси углерода из газовой смеси является сложной и дорогой операцией. Разрабатывают также катализатор, на котором конверсию окиси углерода можно вести при 200—250 °С. В этом случае содержание СО снижается до 0,3%, что позволяет значительно упростить очистку газа, применяя для этого лишь предкатализ (стр. 200). [c.176] Ниже описываются наиболее распространенные схемы процессов конверсии метана. [c.177] Вернуться к основной статье