ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расщепление углеводородов из "Производство водорода в нефтеперерабатывающей промышленности" Водород можно получить расщеплением углеводородов на углерод и водород. Процесс представляет собой предельную ступень дегидрирования или пиролиза углеводородов и может быть выполнен без применения таких окислителей, как водяной пар и кислород. Получаемый водород не должен быть загрязнен окислами углерода, т. е. отпадает необходимость в стадиях паровой конверсии СО и очистки его от СО2. Производство водорода становится одностадийньш процессом. [c.174] Углерод, получаемый параллельно, можно сжечь и образующееся при этом тепло достаточно не только для ведения процесса, но и для производства значительных количеств водяного пара. Часть углерода можно реализовать как товарный продукт. [c.174] Исследования, однако, показали, что реализация данного процесса затруднительна. Трудности связаны с термодинамическими и кинетическими условиями процесса и выделением углерода. [c.174] В табл. 35 приведен состав газа и степень расщепления метана в условиях достижения термодинамического равновесия в интервале-температур 700—1400 °С и давлении от ОД до 5,0 МПа. [c.175] Как видно из таблицы, технический водород с концентрацией 95—96% можно получить при атмосферном давлении и температур 800—850 °С. При повышенном давлении водород требуемой концентрации можно получить, одновременно повышая температуру процесса. При более высоком давлении, даже при температуре до 1400 °С, невозможно получить водород требуемой концентрации. Производство водорода с концентрацией 98% Hg методом расщепления при 0,1 МПа должно осуществляться при температурах не ниже-900 °С, а при 0,5 МПа — при температурах 1200—1300 °С. [c.175] Для некоторых газообразных углеводородов константы равновесия приведены в табл, 42 (см. Приложение, стр. 206). Углеводороды с числом углеродных атомов 1 легче подвергаются расщеплению. Следует учесть, что в сырье, имеющемся на НПЗ (газах нефтепереработки), наряду с углеводородами - С2—С5 обычно присутствует значительное количество СН4. Кроме того, при расщеплении углеводородов также образуется метан. Таким образом, концентрация На в продуктах реакции определяется термодинамическим равновесием расщепления метана. Данные по константам термодинамического равновесия реакций расщепления других углеводородов показывают, что уже при сравнительно низких температурах имеются термодинамические условия для расщепления углеводородов с выпадением углерода. [c.175] Устойчивость предельных углеводородов на порядок ниже, чем у метана, а непредельные углеводороды уже при 400—500 °С термодинамически неустойчивы. Расщепление предельных углеводородов протекает с поглощением тепла, а непредельных углеводородов С2 и Сз — с выделением тепла. [c.176] Материальный баланс расщепления углеводородов подсчитывается из стехиометрических соотношений. Уравнения для расчета материального баланса расщепления предельных углеводородов нефтезаводских газов (на 1 кг сырья) и результаты расчетов при производстве технического водорода с концентрацией 95% Н2 и 5% СН4 даны в табл. 36. [c.176] Термоконтактное расщепление. При расщеплении углеводородов может выделяться углерод в зависимости от условий процесса в виде сажи, пироуглерода и углеродных нитей (волокон). Сажа образуется при ведении процесса в газовой фазе (механизм ее образования и свойства коротко рассмотрены в гл. У). При термическом расщеплении получается сажа низкого качества. Для выделения из газа дисперсной сажи требуется громоздкое оборудование, поэтому процесс получения Н2 с одновременным получением сажи, предложенный еще в 30-ые годы, в промышленности не реализован. [c.176] Мп II установлено сильное катализирующее действие СаО. Интерес к катализаторад1 расщепления углеводородов возобновился в 60-ые годы [7]. [c.178] Расщепление углеводородов на катализаторе можно осуществлять в термофорных или флюидных системах [9]. Процесс ведется в противоточном реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора. Катализатор с осажденным на нем углеродом поступает в регенератор, где в восходящем потоке углерод выжигается воздухом с образованием СО и СО 2- Чтобы полученный водород пе загрязнялся примесями СО, СОа и N3, регенерированный катализатор отдувают частью полученного водорода. Отдувочный водород можно использовать только как топливо. [c.178] Количество газа, мЗ/мЗ, Плотность, кг/мЗ. . . [c.178] Расчеты выполнены для следующих условий температура расщепления 850 регенерации 880 -С, предварительный нагрев воздуха до 300 °С, расход полученного водорода на отдув 10%. В этих условиях на 1 кг 100%-ного требуется 350 кг катализатора на циркуляцию, а также нужно израсходовать 6,27 кг газа, что в 1,5 раза выше, чем при паровой конверсии. При этом на катализаторе осаждается 4 кг углерода, что составляет немногим более 1% от массы циркулирующего катализатора. [c.179] Поскольку в процессе каталитического расщепления трудно получить водород с концентрацией выше 90%, свободный от СО, предложено [10] получаемый водород сжимать до 2,1 МПа, подвергать метанированию и очищать от СН4 жидким поглотителем (например, перфторгексаном). Однако это существенно усложняет схему производства и поэтому вряд ли найдет применение. [c.179] Углерод, получаемый на катализаторе в виде питей, образуется на металлах подгруппы железа при 900—1000 °С [И]. Технологические возможности производства и практического использования пироуглёрода, а тем более углеродных питей, пе выяснены. В настоящее время созданию различных форм углерода, особенно углеродных волокон, уделяется большое внимание. Углеродные волокна получают пиролизом волокон полимеров. Они отличаются высокой прочностью, малой теплопроводностью и используются для тепловой защиты спутников, в производстве высокопрочных армированных пластических масс и для других целей. [c.179] Известно получение углерода и водорода па катализаторе никель ИП-2 [12]. Обогреваемый извне лабораторный стальной цилиндрический реактор, загруженный никелевыми роликами, вращается со скоростью от 1,43 до 3,15 об/с. В реактор подается природный гаа с объемной скоростью от 0,8 до 72 ч . При температуре процесса 845 °С получают водород с концентрацией 97% и до 80% по массе углерода. При вращении реактора углерод, образующийся на никелевых роликах, сбивается и поверхность катализатора очищается. Дальнейшие исследования, возможно, откроют путь к развитию производства водорода и углерода методом расщепления. [c.179] Вернуться к основной статье