Реакция - метанирование
Cтраница 4
Дезактивация катализатора происходит в результате его отравления, которое вызывается превращениями исходного сырья. С другой стороны, яды не входят в химический состав реакционного вещества, а являются примесями, вводимыми с потоком исходного сырья. Например, сероводород в реакции метанирования и синтезе Фишера - Тропша, оксид углерода и минеральная часть сырья при ожижении угля. [46]
Интересно отметить, что в процессах синтеза углеводородов из оксида углерода и водорода, являющихся обратными по отношению к лроцессам конверсии, наибольшее распространение нашли именно к & тализаторы на основе никеля, кобальта и железа. Причем, на никеле преимущественно протекают реакции синтеза метана, а не его гомологов или олефинов. На способности никеля катализировать реакции метанирования основан процесс доочистки газов паровой конверсии от следов оксида углерода. [47]
Интересно отметить, что в процессах синтеза углеводородов из оксида углерода и водорода, являющихся обратными по отношению к процессам конверсии, наибольшее распространение нашли именно катализаторы на основе никеля, кобальта и железа. Причем на никеле преимущественно протекают реакции синтеза метана, а не его гомологов или олефинов. На способности никеля катализировать реакции метанирования основан процесс доочистки газов паровой конверсии от следов оксида углерода. [48]
Благодаря каталитическому действию калия процесс газификации осуществляется при температуре 700 С вместо 1100 - 1600 С в традиционных процессах. Уменьшение температуры позволяет снизить требования к конструкционным материалам и отказаться от применения дорогого кислородного дутья, необходимого для достижения высоких температур. Кроме того, катализатор ускоряет реакцию метанирования. [49]
 |
Колонна синтеза метанола с трубчатой катали-заторной коробкой. [50] |
В катализаторной зоне полочной колонны синтеза метанола температура регулируется байпасиро-ванием холодного газа на полки. Нижний холодный байпас в колоннах с полочной насадкой при их нормальной работе не используется. Он включается только для резкого охлаждения катализатора в случае возникновения реакции метанирования ( стр. [51]
В сплавах с содержанием Ru до 29 85 % он в виде свободной фазы не обнаружен, а параметр решетки Pt уменьшается от 3 919 А для чистой Pt до 3 873 А для сплава с 29 85 % Ru. Увеличение количества Ru выше этого значения приводит к появлению его в виде свободной фазы. Несмотря на то, что в сплаве с 29 85 % Ru отсутствует свободная фаза Ru, этот сплав в основном ведет реакцию метанирования. Мак-Ки связывает это с тем, что состав сплава на поверхности отличается от состава в объеме. [52]
 |
Блок предварительного гидрирования. [53] |
Блок предварительного гидрирования обычно состоит из трех-четырех реакционных колонн, печей для нагревания сырья, двух теплообменников, сепаратора, холодильника и соответствующих агрегатов высокого давления, обеспечивающих циркуляцию газа и жидких продуктов. Очень важно следить за тем, чтобы концентрация СО в циркуляционном газе не превышала 0 1 % ( об.); в противном случае интенсивно протекает реакция метанирования и выделяется значительное количество тепла, что приводит к местным перегревам. Вследствие этого печь необходима лишь для запуска установки и компенсации возможных неполадок в системе. [54]
В работе цехов синтеза метанола весьма важной задачей является защита оборудования от карбонильной коррозии, обусловленной применением высоких давлений и СО-содержащих газов. Помимо корродирующего действия, образование карбонилов железа опасно по следующей причине. Карбонилы железа ( в основном, пентакарбонил), попадая в колонну синтеза, разлагаются, насыщая катализатор активным железом, которое, в свою очередь, является катализатором реакций метанирования. Развитие этих реакций может привести к нарушению температурного режима в зоне катализа. [55]
 |
Схема установки метанирования. [56] |
Типичным примером применения этого процесса может быть удаление небольших количеств остаточных окиси и двуокиси углерода из водорода после конверсии СО и абсорбции двуокиси углерода жидкостными процессами. Процесс пригоден для очистки газовых потоков, содержащих не более 2 % мол. При надлежащих условиях реакция протекает почти нацело и выходящие газы содержат лишь несколько десятитысячных долей процента кислородных соединений углерода. Особенно важна реакция метанирования как ступень процесса Фишера-Тропша; значение этой реакции применительно к процессам очистки газа гораздо меньше. Тем не менее метанирование играет важную роль как метод получения газовых потоков, содержащих весьма низкие концентрации кислорода, окиси и двуокиси углерода. [57]
После стабилизации режима в реакторе низкотемпературной конверсии СО, в блоке карбонатной очистки и достижения суммарного содержания СО и С02 в очищенном газе не более 1 5 %, газ подают в реактор метанирования. Последний к этому моменту должен быть нагрет до 300 С ( со скоростью 30 - 50 С в час) через пусковой подогреватель. Как только реактор метанирования подключен в работу, начинают восстановление катализатора. На восстановленном катализаторе интенсивно протекают реакции метанирования, сопровождающиеся выделением тепла. Если температура газа, выходящего из реактора, превышает 420 С, содержание СО и СО, в газе, идущем па метанирование, снижают, изменяя режим на предыдущих стадиях или возвращая на циркуляцию очищенный водород. [58]
Присутствие в газе карбонилов железа ( в основном, пентакарбонила железа) обусловлено карбонильной коррозией углеродистой стали, которая при высоком давлении интенсивно протекает при температурах 100 - 200 С. Обычно в газе присутствует 3 - 5 мг / м3 карбонилов железа. При температуре выше 250 С они разлагаются с выделением мелкодисперсного свободного железа, которое накапливается на поверхности труб верхней части теплообменника и на катализаторе. Для предотвращения реакции метанирования в теплообменнике поверхность труб межтрубного пространства пассивируют маслом. [59]
Однако на практике изотермическая работа редко осуществляется, особенно для реакций с высокими тепловыми эффектами, вследствие ограничений в отводе тепла. Эти ограничения имеют большое значение, потому что плохой контроль за потоком тепла, приводящий к небольшим температурным градиентам в слое, может вызвать очень сильный эффект, поскольку скорость реакции экспоненциально зависит от температуры. При исследовании экзотермических реакций обычно применяют адиабатические трубные реакторы. Система температурного режима осуществляется таким образом, чтобы предотвратить утечку тепла через стенки реактора. Следовательно, профиль температур развивается вдоль длины реактора, размеры последнего зависят от теплоты реакции, теплоемкости реакционной среды и кинетики реакции. Полномасштабные заводские конверторы вследствие низкого соотношения поверхности и объема обычно работают адиабатически, и поэтому адиабатические - конверторы небольшого размера могут быть полезны для испытания на длительность пробега или для моделирования промышленной производительности. Эти конверторы могут работать либо на уровне полупромышленного масштаба, либо как пилотные установки. Адиабатические реакторы в настоящее время применяются для моделирования полномасштабных промышленных условий таких реакций, как высокотемпературная и низкотемпературная конверсия окиси углерода, реакция метанирования и синтез аммиака. [60]
Страницы: 1 2 3 4