ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Конверсия метана в синтез газ в реакторах с кислородпроницаемой мембраной из "Промышленный катализ в лекциях № 6" Отмечалось, что в настоящее время основным промышленным способом производства синтез-газа является каталитическая паровая конверсия метана. Вследствие эндотермич-ности, этот процесс требует больших энергозатрат, громоздкого и дорогостоящего оборудования. [c.34] Перспективный процесс прямого окисления метана в синтез-газ атмосферным кислородом требует предварительной очистки последнего от азота в криогенных установках или же последующей очистки полученного синтез-газа от азота и его оксидов, что также сильно удорожает процесс. [c.34] Принципиально новым подходом к решению этой задачи является применение мембранных реакторов с кислородпро-водящими мембранами, позволяющих отделять кислород от азота непосредственно в реакторе. [c.34] Основная задача при создании каталитических мембранных реакторов для данного процесса — разработка мембранных кислородпроводящих материалов и катализаторов конверсии метана в синтез-газ. [c.34] Подходящая стабильность проводящих материалов бьша обнаружена для флюоритоподобных оксидов. Однако скорость их кислородной проницаемости по крайней мере на один-три порядка ниже, чем ддя материалов на основе перовскита [64]. [c.36] Для достаточно тонких мембран кислородная проницаемость контролируется поверхностным обменом кислорода или другими процессами на поверхности [68, 75]. Когда мембрана достаточно толста, скорость потока главным образом определяется транспортными свойствами ее материала, и характеристики мембраны можно улучшить, уменьшив ее толщину. После определенного момента уменьшение толщины мембраны не влияет на увеличение потока, тогда как механическая прочность снижается и становится неудовлетворительной. Для материалов с высокой кислородной проницаемостью 8г(Со, Ре)0, 5, 8г(Ре, Т1)Оз-й, (Ьа, 8г)(Ре, Со)0, толщина мембраны переходной области между двумя этими режимами лежит в пределах 0,5—2 мм. [c.38] Механическую стабильность каталитического реактора с кислородпроницаемыми мембранами увеличивают, используя мембраны нанесенного типа. Пористый носитель значительно повышает прочностные свойства всего изделия, нанесение тонкого мембранного слоя на поверхность носителя позволяет уменьшить его фазовую неоднородность в ходе протекания процесса и снизить механические напряжения, связанные с этим. [c.38] Исследования в институте катализа им. Г.К. Борескова СО РАН показали, что одним из перспективных материалов кислородпроводящих мембран для создания мембранного реактора получения синтез-газа из метана можно считать Га,п8го7ре1),Л1(иОз. Однако селективность образования синтез-газа в реакторах с мембранами из этого материала заметно ниже расчетной, что говорит о существенном вкладе реакции глубокого окисления метана. [c.38] Поэтому для повышения эффективности работы мембранного реактора необходимо модифицировать поверхность мембраны с целью повышения селективности или дополнительно использовать высокоактивный катализатор конверсии метана. [c.38] Согласно третьему варианту, один катализатор наносится на поверхность мембраны, а другой — размещается после мембраны на пути отходящих газов. При этом первый катализатор должен отвечать за парциальное или полное окисление метана, а второй — за паровую и углекислотную конверсию того метана, который не прореагирует полностью на первом катализаторе и будет находиться в смеси с углекислым газом и парами воды в результате реакции на мембране. [c.39] Четвертый вариант нанесение двух пористых слоев катализаторов на мембрану. Первый (нижний) слой — катализатор парциального или полного окисления метана, а второй слой — катализатор паровой или углекислотной конверсии, аналогично второму и третьему вариантам. [c.39] Вернуться к основной статье