Cтраница 4
Большинство процессов, в которых используются водород или смесь водорода с окисью углерода или с азотом ( гидроочистка нефтяных продуктов, синтез спиртов и моторного топлива, синтез аммиака), осуществляется в промышленности при повышенном давлении. Так как реакции конверсии метана протекают с увеличением объема газа в 2 - 4 раза, то, проводя их при повышенном давлении, можно значительно сократить расход энергии на компримирование газа. [46]
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 - 30 000 кал / моль. [47]
Разновидностью высокотемпературной конверсии является так называемая взрывная конверсия метана. В данном процессе, осуществляемом в двигателе внутреннего сгорания, теплота реакции конверсии метана с кислородом используется для непосредственной выработки электроэнергии или для совершения механической работы, а продукты выхлопа ( в основном СО На) применяются в качестве технологического газа. [48]
Воздух смешивается с конвертированным газом в смесителе, расположенном в верхней части конвертора. В конверторе на никелевом катализаторе при температуре 850 - 970 С протекают реакции конверсии метана, оставшегося в парогазовоздуш-ной смеси, после первой ступени. [49]
Для поддержания постоянного соотношения кислорода окисла металла и метана 02 / СН4 опыты проводили при циркуляции газа через загрузку катализатора. Далее, по мере накопления в газе Н2 и СО, получающихся в результате реакций конверсии метана сН20 и ССЬ, соотношение кислорода окисла металла и метана может быть уменьшено, так как общее соотношение 02 / СН4 ( учитывается кислород, содержащийся в окиси металла и кислородсодержащих компонентах газа) сохраняется примерно постоянным. [50]
В ячейке электрохимического конвертора анод работает подобно аноду ТЭ, а катод - подобно катоду электролизной ячейки. Как следует из рис. 2.14, для метана при высоких температурах A G 0, т.е. в этом случае реакция конверсии метана может протекать самопроизвольно. Однако, из-за поляризации электродов и омических потерь напряжения, процесс может проходить лишь при подводе электрической энергии. [51]
Как видно из уравнения, полную конверсию метана можно осуществить в одну стадию с образованием водорода и двуокиси углерода. Лр и низкотемпературной конверсии в продуктах реакции остается значительный процент метана. Оба способа для смещения равновесия реакции конверсии метана вправо требуют значительного расхода пара. Меньший расход пара требуется при проведении конверсии метана в две стадии. Поэтому в промышленных условиях процесс получения водорода конверсией метана с водяным паром проводят в две стадии - конверсии метана и конверсии окиси углерода. [52]
В этом случае углекислота и водяной пар водяного газа взаимодействуют с метаном и углеродом с образованием окиси углерода и водорода, так как при температуре выше 900 равновесие этих реакций почти целиком сдвинуто в сторону указанных компонентов. Поэтому все продукты реакции не находятся в истинном равновесии. Однако, ввиду относительно малой скорости реакций конверсии метана и газификации углерода по сравнению со скоростью реакции водяного газа, можно с полным правом считать, что компоненты реакции водяного газа в каждый данный момент времени находятся в равновесии. [53]
Приведенные выше балансовые уравнения позволяют определить количества вступающих в реакцию и образующихся компонентов. Для того чтобы обеспечить проведение процесса с требуемой глубиной превращения сырья и с получением конвертированного газа заданного состава необходимо подавать водяной пар в избытке, а также использовать рециркуляцию углекислоты. Применение этих приемов связано с необходимостью сдвига равновесия реакций конверсии метана и конверсии окиси углерода при рабочих значениях температуры и давления. [54]