ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физико-химические основы процесса конверсии углеводородных гаКонверсия с водяным паром из "Технология связанного азота" Природный газ содержит 94% и более метана, до 1,5% азота, до 2,5% двуокиси углерода (остальное — углеводороды и выше и некоторые другие примеси). [c.18] Сущность конверсионного метода получения азото-водородной смеси для синтеза аммиака из углеводородных газов состоит в разложении при высокой температуре метана и его гомологов на водород и окись углерода с помощью окислителей — водяного пара и кислорода. Конверсию углеводородных газов проводят одним окислителем или смесью окислителей. Если в качестве окислителя применяется кислород воздуха, то в реакционную газовую смесь с воздухом вводится азот, необходимый для образования азото-водородной смеси. В этом случае в результате конверсии получается так называемый азотистый конвертированный газ. Если в процессе конверсии углеводородных газов используется водяной пар или технический кислород, то получается практически безазотистый конвертированный газ. [c.18] Для образования азото-водородной смеси к такому конвертированному газу добавляют азот, получаемый путем разделения атмосферного воздуха методом глубокого охлаждения (стр. 109). [c.18] Конвертированный газ содержит окись углерода, которая должна отсутствовать в азото-водородной смеси, направляемой на синтез аммиака. [c.18] Для удаления из газа окиси углерода ее подвергают конверсии с водяным паром, при этом образуются водород и двуокись углерода (стр. 16). [c.18] Условия процесса конверсии метана (и его гомологов) зависят от химического состава и свойств окислителя. Реакция конверсии метана водяным паром протекает с поглощением тепла и для ее осуществления необходим подвод тепла извне (за счет сжигания топлива). Скорость взаимодействия метана с водяным паром при обычной температуре очень мала, но возрастает с повышением температуры. Остаточное содержание метана в конвертированном газе, равное примерно 0,5%, достигается лишь при температуре порядка 1400 °С. Такой процесс, требующий подвода огромного количества тепла, является неэкономичным. [c.19] Если в качестве окислительного агента применяют кислород, то при взаимодействии его с метаном происходит выделение тепла и развивается высокая температура, достигающая 1300—1500 °С. В этих температурных условиях скорость реакции конверсии достаточно велика и обеспечивает высокую степень конверсии углеводородов. Процесс конверсии, проводимый с кислородом, называемый высокотемпературной конверсией, получил промышленное применение. [c.19] Конверсию метана можно проводить на катализаторе при более низкой температуре. При каталитической конверсии метана водяным паром конечная температура процесса снижается, что приводит к уменьшению расхода топлива. В результате каталитической конверсии метана смесью водяного пара и кислорода можно получить конвертированный газ с небольшим остаточным содержанием СН4 при сравнительно невысоких температурах. Такой процесс может протекать без подвода тепла извне и быть наиболее выгодным, так как удельный расход природного газа и кислорода на 1 т аммиака будет меньше, чем в других способах конверсии. [c.19] Таким образом, существуют два принципиально различных способа конверсии углеводородных газов высокотемпературная конверсия без катализаторов и каталитическая конверсия. [c.19] Реакции конверсии гомологов метана протекают по аналогичной схеме. [c.19] Равновесный состав газовой смеси, получаемой по реакции (1-1), проводимой при атмосферном давлении и стехиометрическом соотношении метана и водяного пара в исходной смеси в интервале температур 700—1200 °К, приведен в табл. 1-1. [c.20] Равновесный состав газовой смеси, получаемой в результате конверсии метана при атмосферном давлении, различных температурах и разных соотношениях водяного пара и метана, представлен в табл. 1-2. [c.21] При нагревании с водяным паром гомологов метана и непредельных углеводородов выделение углерода начинается при более низких температурах, чем для термического распада метана. [c.21] На рис. 1-1 показана темпе-)атурная зависимость отношения СН4, при котором не происходит выделения элементарного углерода при конверсии метана (по данным Падовани и Сальви). [c.22] При конверсии газов, содержащих до 10—12% олефииов, предотвратить выделение углерода в опасном интервале температур можно путем быстрого нагревания исходной паро-газовой смеси до 700 °С в отсутствие катализаторов или применением катализатора, малоактивного в этом температурном интервале. В данном случае окончательную конверсию углеводородов проводят при 700—800 °С на активном никелевом катализаторе. [c.22] В некоторых случаях для регулирования соотношения водорода и окиси углерода в конвертированном газе осуществляют конверсию метана и его гомологов смесью водяного пара и двуокиси углерода. Этот прием имеет практическое значение при получении безазотистого конвертированного газа для синтеза метанола и других спиртов. [c.22] Сравнив реакции (1-6) и (1-1), можно сделать заключение, что при конверсии метана с СО2 газовая смесь содержит вдвое больше окиси углерода и в 1,5 раза меньше водорода, чем при конверсии метана с паром. [c.22] Вернуться к основной статье