ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Конверсия с кислородом из "Технология связанного азота Издание 2" В начале реакционной зоны в газовой смеси еще присутствует свободный кислород и преобладают экзотермические реакции (1.6) и (1.7). В результате протекания этих реакций резко повышается температура и создаются условия, в которых непрореагировавший метан взаимодействует на катализаторе с водяным паром по эндотермической реакции (1.1), что приводит к понижению температуры. [c.26] С увеличением температуры константа равновесия реакции (1.6) уменьшается при 527 °С она равна 6,06-10 , при 1127 °С 1,425-101 . [c.26] С увеличением температуры равновесный выход СО + 2На снижается, однако значения константы равновесия и при высоких температурах настолько велики, что концентрация непрореагировавшего кислорода в равновесной газовой смеси практически равна нулю. [c.26] Конечное состояние системы определяется равновесием реакции (1.2), что подтверждается экспериментальными данными. [c.26] В конвертированном газе, получаемом при конверсии метана со смесью водяного пара и кислорода, остаточное содержание метана зависит от температуры, давления и отношения НзО СН в исходной смеси. [c.26] В зависимости от условий расход кислорода практически составляет 0,55—0,65 м /м исходного метана. [c.26] Равновесная температура конверсии зависит от отношения Н2О СН и давления. [c.26] Для получения конвертированного газа с более высоким содержанием остаточного метана (например, 2%) равновесная температура при тех же отношениях HgO СН4 снижается примерно на 57 °С при 1 кгс/см и на 80—90 °С при 20 кгс/см . [c.27] Для получения азотистого конвертированного газа конверсию метана осуществляют с парокислородовоздушной смесью. При использовании воздуха расход технического кислорода значительно сокращается, так как общее количество О2, необходимого для ведения автотермического процесса, мало изменяется. [c.27] Для получения азотоводородной смеси стехиометрического состава к 1 м конвертируемого метана добавляют примерно 1,14 м воздуха, что эквивалентно 0,9 м азота. При этом расход технического кислорода сокращается на 32%. [c.27] В одинаковых условиях степень конверсии метана при разбавлении газовой смеси азотом несколько больше, чем в отсутствие азота. Увеличение степени конверсии тем значительнее, чем ниже температура, выше давление и меньше избыток водяного пара. Разбавление газовой смеси азотом эквивалентно понижению давления. [c.27] Взаимодействие метана с чистым кислородом в зависимости от содержания О2 в исходной смеси, температуры, давления, времени пребывания газов в реакционной зоне и способов охлаждения продуктов реакции может протекать в нескольких направлениях с образованием различных продуктов. При небольшой концентрации кислорода в исходной смеси (до 10—12%) и высоком давлении продуктами неполного окисления являются метанол, формальдегид, муравьиная кислота и др. При содержании около 35% кислорода в смеси в присутствии катализатора происходит неполное окисление метана кислородом по реакции (1.6). [c.27] При отношении 0 СН4, равном 0,60—0,67 1, предварительном подогреве реагентов до 600—650 °С, быстром смешении газовых потоков и последующем нагревании смеси в течение 0,003—0,010 с до 1500 °С в факеле горения протекает термоокислительный пиролиз метана с образованием ацетилена. При большем содержании кислорода в исходной смеси возрастает количество СО2 и уменьшается содержание СО и Н2 в конвертированном газе. [c.27] Высокотемпературная конверсия метана и других углеводородов представляет собой неполное горение их в кислороде, проводимое в свободном объеме в отсутствие катализатора. [c.27] Наличие свободного углерода в продуктах реакции может быть обусловлено медленным охлаждением равновесной смеси после реакционной зоны. В этом случае возможность выделения свободного углерода определяется скоростью реакции (1.9). Чтобы препятствовать выделению углерода, необходимо быстрое охлаждение газовой смеси на выходе из реакционной зоны, например впрыском воды, что позволяет затормозить реакцию (1.9). Неполное горение метана сопровождается увеличением объема, поэтому повышение давления должно препятствовать достижению полного окисления метана. С увеличением отношения О а СН4 в исходной смеси равновесная температура резко возрастает и остаточное содержание метана в равновесной газовой смеси становится незначительным. При высокой температуре давление уже не лимитирует количественное окисление метана. В этом слзгчае технологическац целесообразность применения давления не противоречит требованиям термодинамики. [c.28] При получении технологического газа необходимы следующие условия для эффективного использования процесса степень окисления метана, близкая к единице высокий выход восстановителей (На + СО) на единицу исходных метана и кислорода. [c.28] Эти условия соблюдаются при оптимальных значениях отношения Оа СН4, которые в зависимости от давления составляют при 1 кгс/см2 (0,1 МН/м2) — 0,547, при 10 — 0,580 и при 20 кгс/см (2 МН/м2) - 0,615. [c.28] Применение повышенного давления на стадии производства технологического газа обусловливает уменьшение энергозатрат при последующей конверсии синтез-газа. В соответствии с этим наиболее целесообразно проводить высокотемпературную конверсию метана под давлением, равным давлению синтеза аммиака. [c.28] Вернуться к основной статье