ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Реакции конверсии метана из "Физико-химические основы процесса горения топлива" Реакции конверсии метана широко применяются для получения из метана дешевого водорода. В настоящее время конверсия метана используется для энергетических и технологических целей. Для получения защитной атмосферы при безокислительном нагреве металла природный газ подвергается предварительной конверсии. Конвертированный природный газ начинает применяться для вдувания в доменные печи. Горение природного газа при высоких температурах удобнее осуществлять путем применения восстановительных газов, полученных в результате проведения процесса конверсий или окислительной конверсии. [c.108] Ё литературе имеется немало работ по изучению механизма И кинетики реакций конверсии метана, однако наши знания о сущности этих реакций остаются далеко не полными. [c.109] Наиболее изучены реакции конверсии метана водяным паром и реакции окисления метана кислородом. Многочисленные исследования в этом направлении выполнены в Государственном научно-исследовательском и проектном институте азотной промышленности. [c.109] Авторы предполагают, что экспериментальная кинетика процесса хорошо объясняется схемой, состоящей из реакций постепенного разложения метана с образованием метилового радикала, этана, этилена и ацетилена и реакций взаимодействия этих промежуточных продуктов с водяным паром. [c.109] Для установления зависимости скорости реакции конверсии метана водяным паром от температуры и от концентрации метана и водорода в исходном газе Лавров и Трифонова [130, 131] изучали кинетику этой реакции в присутствии угольного контакта. Установлено, что реакция конверсии метана водяным паром в изученных условиях имеет первый порядок (п = 1,1) по метану. Кажущаяся энергия активации данной реакции в присутствии угольного контакта составляет —30 ООО кал моль. [c.109] Альтшулер, Шафир [132] выполнили опыты по исследованию реакции взаимодействия метана с водяным паром при 1073—1473° К и давлениях до 40 атм без применения катализатора. Установлено, что при 1373—1473° К и давлении, равном 20 атм, происходит значительная конверсия метана на нейтральной насадке. С повышением давления степень превращения метана растет. Исследуемая реакция имеет первый порядок по отношению к метану. [c.109] Водяной пар взаимодействует с более реакционноспособными продуктами термического разложения метана. Так, например, образующиеся при конверсии метана этилен и ацетилен, реагируя с водяным паром, дают спирты, а последние разлагаются с образованием окиси углерода, водорода и метана. [c.109] Механизм низкотемпературной конверсии метана исследован и разработан Лавровым и Петренко [10, 11]. [c.109] Анализ литературных данных и Тепловых эффектов различных вариантов элементарных реакций взаимодействия метана с парами воды показывает, что этот процесс протекает по монорадикальному цепному механизму. [c.110] Погрешность в расчетах теплового эффекта реакций 1 и 14 составляет 0,4 ккал/моль и является вполне допустимой при недостаточно точных значениях энергии разрыва связей в радикалах. [c.110] СН4 + СОг = 2С0 + 2Нз + 58,8 ккал/моль. [c.111] При высоких температурах в процессе конверсии метана большую роль будут играть реакции термической диссоциации окислителя и пиролиза метана. Вопросы пиролиза метана рассмотрены в гл. ХП. [c.111] Образование гидроксила и атомарного кислорода в результате термической диссоциации окислителя приведут к протеканию окислительных реакций подобных тем, которые рассмотрены при горении метана и углерода с кислородом (гл. VI, XVI). [c.111] В Институте горючих ископаемых АН СССР за последнее время выполнены исследования, представляющие большой интерес для изучения кинетики и механизма взаимодействия метана с двуокисью углерода. [c.111] Альтшулер и Шафир [132] изучали кинетику процесса конверсии метана двуокисью углерода при атмосферном и повышенном давлениях без катализаторов. Главная цель исследований заключалась в определении кинетических характеристик данной реакции. [c.111] Большое внимание было уделено конверсии метана двуокисью углерода при температуре до 1373° К, давлениях до 40 атм и соотношениях СО2/СН4 = 1 5 10, а также в смеси с кислородом и водяным паром при давлениях 1 и 10 атм и различных соотношениях (Н2О + СО2) СН4. [c.111] Опыты проводились в присутствии нейтральной насадки и торфяного полукокса. В исследованиях выявлено влияние температуры, давления, состава дутья на скорость реакции и на степень конверсии метана. [c.111] Экспериментальные данные, полученные на шамотной насадке, показывают, что степень конверсии метана при различных температурах и давлениях практически не зависит от состава дутья. По-ви-димому, данная реакция протекает по первому порядку и зависимость скорости реакции от концентрации метана имеет прямолиней-най характер. При одной и той же температуре с увеличением давления скорость реакции и степень конверсии метана возрастают, причем зависимость между ними описывается почти прямой линией. Энергия активации при всех давлениях равняется приблизительно 15,5 ккал/моль. [c.111] При СО3/СН4 = 1 происходит реакция СН + СОг 2С0 + 2Нг. [c.112] Торфяной полукокс оказывает каталитическое влияние на конверсию метана двуокисью углерода, вызывая образование на поверхности углеродной насадки радикалов и промежуточных соединений, в результате чего скорость реакции СО2 + СН4 уменьшается, а расход двуокиси углерода на реагирование с метаном увеличивается. [c.112] Вернуться к основной статье