Промяна в налягане засяга равновесие състава на газа само когато се променя реакционен обем газ (при постоянно налягане), т. Е. Когато общият брой на моловете (обем) на изходните материали, различни от броя на моловете (обем) на реакционните продукти. Съставът на равновесие на реакцията газ, протичащ без промяна на обема, например, реакция (5), е независим от налягане.
Когато концентрацията на реагентите се появява като увеличение на концентрацията на вещества, произведени. За тази реакция (3) увеличаване на съдържанието на водна пара в изходния смес ще доведе до изместване на равновесието вдясно, т.е.. Е. увеличение в CO съдържание и съдържанието на водород и метан намалява в преобразуваната газ. Увеличаването на количеството на добавена водна пара е особено важно, когато превръщането на метан се извършва при повишено налягане. Например, използвайки фуражна смес от СН4: H2O = 1. 4 при налягане 10 атм, е възможно да се получи реализация, газ, съдържащ 0.5% метан, при 850 ° С, т.е. при 110 ° С по-ниска, отколкото в състава на първоначалната смес 1 .. . 2.
Степента на взаимодействие на метан с взаимодействие на водната пара, т.е.. Е. Количеството на метан взаимодейства за единица време в отсъствието на катализатор е много малък. По този начин, чрез нагряване на смес от метан с пара до 700 ° С и съотношение на
CH4: H2O = 1. 2 в продължение на 3 часа, само 3% от метан се превръща водород.
Ris.5.Zavisimost остатъчен метан в температурата преобразуваната газ.
За газ, съдържащ 0.5% метан, необходима за повишаване на температурата до 1400 ° С При производството на метан условия за преобразуване трябва да се извършва в рамките на части от секундата, което се постига чрез използването на катализатори.
3.5TermodinamikaIkinetikaprotsessa metanavodyanym превръщане пара. [5]
Равновесие реакция конверсия на метан с пара е ендотермична реакция, температурата се увеличава изместен към образуването на СО и Н2. и с увеличаване на налягането в обратна посока, т.е.. е. към образуването на метан.
Въпреки това, се увеличава с увеличаване на съдържанието на пара в първоначалната смес газ (фиг. 6) за дадена температура и налягане превръщането метан. На тази фигура се вижда по време, като температурата пада с увеличаване на пълнота на конверсия на СО с пара - реакция екзотермична. Въпреки налягане има отрицателен ефект върху конверсията на метан постоянно налягане растеж използва в процес реформиране търговски пара метан (фиг. 7).
Ris7. Налягането използва gazaRna изхода на тръбния реактор за превръщане на природния газ в различни периоди от време.
Провеждане на процеса при повишено налягане намалява разходите за пресоване синтез-газ, цената на производство на устройството, подобрява условията за предаване на топлина. Развитието на този процес е ограничена главно до силата на метал реакционни тръби, работещи при тежки условия на висока температура.
Ris8. процес Temperatureti граница налягане Р въглеводород пара реформиране Полученият материал тръби (Otnosheniepar въглероден = 3.5. изчислителен граница да работят тръби; konv- пълнота на конверсия).
Степента на равновесие на метан реализации показва, както се вижда на фиг. 8, че за дадена реализация на метан при постоянно съотношение на водна пара. въглен в процеса на увеличаване на притискащото средство повишаване на температурата реформинг, увеличаване на температурата на газа, излизащ от тръбна пещ и повишаването на температурата на стените на реакционните тръби. Основният въздействието на качеството на тръбите (живота на 10 години за хром-никелова стомана) за условията на превръщането на пара на налягане е показано от данните, показани на Фигура 8.
Най-разумно и практически оправдано процент уравнение за метана реформиране реакция в атмосферното налягане даде Temkin и неговите ученици. Енергията на активиране на процеса на превръщане на пара е 129.79 кДж / мол за температурен диапазон от 800-900 ° С върху никел фолио и 100,48 кДж / мол за същата температура над катализатор никел поддържа на порьозен носител. Кинетичните данни бяха използвани за изчисляване на апарат реализация, по-специално за изчисляване на температурата на входа на реактора и на изхода.
За превръщане на леки нефтени фракции (нафта), използван kalisodergaszczye алкални катализатори. Използването на такива катализатори позволява да извърши превръщането на нафта при ниски съотношения на пара. въглерод (3: 1) без изолиране на сажди.
4.1Katalizatory превръщане метан
Катализатори са онези вещества, които увеличават скоростта на химични реакции. Използване на катализатора не причинява промяна на химичното равновесие в двете посоки.
Както е посочено в многобройни проучвания за най-добрия процеса метан реализация е никелов катализатор.
В пресен катализатор никел е под формата на оксиди. Катализаторът за ускоряване на реакцията риформинг на метан е метален никел. Следователно, преди да започне процесът на преобразуване е необходимо за възстановяване на катализатора с водороден газ, съдържащ NiO + Н2 = Ni + H2O. Катализаторът се напълно редуциран с водород при температура 300-400 ° С в продължение на 2--4 часа. При липса на водород, катализаторът може да се възстанови работната смес (метан и пара, или метан, водна пара и кислород) при 750-850 ° С
Ако никел не е под формата на оксиди, както и тяхната комбинация с алуминиев оксид (шпинел), той изисква по-високи температури, за да го възстанови (800-900 ° С). В този случай, процеса на възстановяване е по-бавен. Никел-алуминиев шпинел (синьо-зелено цвят) се образува чрез нагряване на катализатора до температура над 600 ° С в среда, съдържаща не редуциращи агенти (Н2 и СО).
Активността на никелов катализатор може да се намали поради наличието на серни съединения в газа е: H2S. CS2 и COS. Вещества, които намаляват активността на катализатора, наречени катализаторни отрови. H2S процес отравяне на катализатора протича съгласно схемата Ni + H2SNiS + Н2.
Получената никелов сулфид вече не е в състояние да се ускори реакцията на превръщане на метана и следователно активността на катализатора намалява. Изследвания доказателства значително влияние на температура на отравяне на катализатора от серни съединения. Показано е, че при температура от 600 ° С, наличието на дори малки количества серни съединения в газа (5 мг / m3 на сяра) води до необратимо отравяне и пълна загуба на катализатор активност. С повишаване на температурата, катализаторът otravlyaemost тези съединения намалява. По този начин, при температура 700-800 ° С отравяне на катализатора се случва в много по-малка степен и неговата активност може да бъде възстановена по време на превръщането на метан, не съдържащ серни съединения. При 850 ° С и съдържанието в газа е 5-7 мг / м3 на отравяне сяра значително катализатор се наблюдава.
превръщане метан може да се придружава от освобождаването на свободен въглерод (сажди), което усложнява процеса. Реакция (1) образуване на сажди протича успоредно с основните реакции в случай на липса на окислител - водна пара и кислород. Когато този въглерод е депозиран не само на повърхността, но и в гранулите на катализатора, което води до намаляване на активността на катализатора и механично разграждане и за увеличаване на хидравличното съпротивление на апарата газовия поток. При липса на образуване на въглерод върху катализатора реакцията (1) започва с нагряване на метана до 800 ° С температура и понижено катализатор никел реакцията протича при значителна скорост дори при 400 ° С Възпаление в насипно състояние (без катализатор) смес на метан с пара и кислород, използван в процеса на превръщане на природния газ, винаги е съпроводено с образуването на въглероден поради непълно разлагане на метан при температура от около 1100 ° С, разработена в пламъка. Катализатор никел с достатъчно количество окислители изолиране на свободната въглерод случи. От горното следва, че катализаторът не може да бъде загрята до подаване на природен газ, без да го предварително смесване с пара и кислород. [3]
4.2Katalizatory превръщане metanaGIAP-8 GIAP-25, GIAP-36Н.
Приложение: метан превръщане катализатори GIAP-8 GIAP-25, GIAP-36Н се използват за превръщане на газообразни въглеводороди въздушни ендотермични генератори в контролирани атмосфера при температура 1030-1050 ° С Тя може да се използва за превръщане на въздуха LPG (пропан и пропан-бутан фракция) за същата цел. Те се използват и в различни клонове на машиностроенето, където контролира атмосферата използва за термична обработка на метални изделия и части от машини.
Основни данни: Катализатори отговарят на изискванията на ТУ 11303382-86. Приложената част на катализатора се състои от оксиди на никел, алуминий и калций.
Външен вид: сиви блокове (GIAP-25), цилиндрични пелети сив (GIAP-8 и GIAP-36Н).
Фигура 9. Катализатори metanaGIAP-8 преобразуване GIAP-25, GIAP-36Н.
Размери: 32 х 32 (GIAP-25), диаметър 15-18 мм, височина на 15-18 mm (GIAP-8-GIAP 36Н). Масовият фракция на никел от гледна точка на никелов оксид: 7.5 + 1.5% (за GIAP-8-GIAP 36Н) и до 12% (за GIAP-25).
DRC - един нов тип катализатор за parouglekislotnoy пара превръщане и газообразни въглеводороди в тръбни пещи за производство на големи агрегати амоняк, метанол, водородни растения за поддръжка. Катализаторът се насърчава с никелов оксид поддържа на носител на високо алуминиев оксид под формата на пръстени Цилиндрични има по-висока активност и стабилност.
Физико-химични характеристики ТУ 2171-94-002038015-97
Виж броя на преобразуваната метан:
След като реакцията е отляво:
m (СН4) = 714.29 - 500 = 214.29 (кг)
V (СН4) = 1000-700 = 300 (m3)
5.2. Ние считаме, необходимото количество вода за реакцията:
В промишленото производство, за водата и метан в процеса на вземане съотношение 2: 1. Като се започне от това състояние, ние се изчисли количеството на парата, предоставена:
Не реакция на водна пара:
m (H2O) = 1607.14 - 214.29 = 500 (кг)
5.3. Реакторът се захранва:
защото азот не участва в химична реакция, при изхода:
5.4. Намираме количеството образуван по време на реакцията на СО:
5.5. Намираме водород формира:
Заключение. Материал баланс се сближили.
6. За да се направи енергиен баланс:
6.1. Нека намерим топлината, която идва от изходни материали - физическа топлина:
където Т1 входяща температура, (t1 = 105 ° С); Cp - специфична топлина, ние предполагаме, че капацитетът на топлина зависи от температурата (претенция 2).
реакцията на паров реформинг е силно ендотермична, така че е необходимо да се нагрява началната реакционна смес. В отоплителни системи за промишлено използване на природен газ, чрез които се разпределят горене необходимото количество топлина Q.
6.2. Намираме вещества Загрява се при изхода на реактора:
където Т2 - температура на изхода на реактора.
6.3. Ние считаме, топлината се абсорбира в хода на химическа реакция:
6.4. Намираме количеството топлина, което трябва да се изразходват за загряване на сместа:
6.5. Намираме количество природен газ, който трябва да бъде изразходвано за нагряване на първоначалната смес, като се предполага, че природният газ е 95% от метан (състав природен газ зависи от областта, вариращи от 55-99%):
СПРАВКА
1. AG Anshits, EN възкресение. Оксидативен свързване на метан - нов метод за обработване на природен газ.
2. Pine МН Entin BM Leites IL Nonogrammy за определяне на състава на превръщане метан // химическата промишленост. - 1989 - №7. - стр.59
3. Kreindel EM Превръщането на газ метан. A: -. 1964.
4. GS Yablonsky. Кинетичните модели на хетерогенни каталитични реакции. Елементи на теорията на сложни кинетика на химични реакции. Глава 1. сб Химични и биологични кинетика / Ed. NM Емануел IV Berezin, SD Varfolomeeva. М. Univ. Univ., 1983
5. водород. Имоти, производство, съхранение, транспорт и кандидатстване: Реф. Ed. / D.Yu. Хамбург, VP Семьонов. LN Смирнова; Ед. DY Хамбург, NF Dubovkina. - М. Chemistry 1989.
Информация библиотека
за вас!
Свързани статии