ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Конверсия углеводородных газов из "Основы производства водорода" Одним из распространенных в настоящее время в промышленности способов получения водорода и его смесей с азотом и окисыо углерода является конверсия углеводородных газов. В качестве первичного продукта конверсии углеводородных газов получается смесь На + СО (или Нг + СО + N2), которая для выработки из нее водорода (или соответственно азотоводородной смеси) направляется на конверсию окиси углерода. [c.137] Выбор окислителей и их возможные сочетания определяются как целевым назначением процесса, так и технико-экономиче-кими соображениями. [c.137] Получение водо рода осуществляется конверсией метана (углеводородных газов) по реакции ( 11-1) и последующей конверсией СО по реакции ( 11-4). Для автотермичности процесса метан может конвертироваться с парокислородной смесью. В этом случае первичный газ (Нг + СО) образуется за счет реакций (VII-l) и ( 11-3). [c.137] При йеобходимости получать синтез-газ с другим соотношением (Нз СО) указанное может быть достигнуто соответствую-Н1,им сочетанием реакций (УП-1), (УП-2) и (УП-З). [c.138] Значения константы равновесия реакции (УИ-1) при температурах от 600 до 1400° К приведены в табл. 37. [c.138] Равновесный состав газовой смеси по реакции (УП-1) при техиометрическом расходе водяного пара в интервале температур 700—1200° К, определенный в соответствии со значениями константы равновесия по данным [1 ], приведен в табл. 38. [c.138] Данные табл. 38 показывают, что практически полное превращение метана при стехиометрическом расходе водяного пара достигается только при температурах выше 1200° К (или выше 927° С). Увеличение расхода водяного пара по сравнению со стехиометрическим дает возможность сдвинуть равновесие по реакции ( 11-1) вправо при более низких температурах и осуществить в этих условиях почти полную конверсию метана. [c.139] Значения константы равновесия реакции (VI1-6) в зависимости от температуры приведены в табл. 39. [c.139] Равновесные составы газовой смеси при конверсии метана с двумя и четырьмя объемами водяного пара, полученные экспериментальным путем [4], представлены в табл. 40. [c.140] Из табл. 40 явствует, что почти полная конверсия мётана имеет место при 800° С в случае двойного избытка водяного пара по сравнению со стехиометрическим и при 700° С в случае отношения НгО СН4 в исходной смеси, равного 4. В практических условиях процесс конверсии метана с водяным наром обычно проводят пр1г температурах 750—800°С с избытком окислителя против стехпометрпческого 100—150%. [c.140] ДО СОг и Н2 в две ступени. Поэтому на практике процесс получения водорода путем конверсии углеводородов ведут двухступенчато. При этом на первой ступени конверсии стремятся получить максимальное количество СО и минимальное — СО2. Все же из-за необходимости проводить данный процесс с избытком водяного пара (с целью уменьшения в газе остаточного СН4 и во избежание выделения углерода) приходится считаться с тем, что в продуктах реакции первой ступени процесса всегда содержится СО2 (обычно в пределах 9—12 об. %). [c.141] Необходимо отметить, что при применении гомологов метана с увеличением числа атомов углерода в исходном углеводороде возрастает стехпометрический (и практический) расход пара, а также выход Нг + СО на Единицу объема исходного газа отношение Н2 СО в продуктах реакции уменьшается. Если условно принять, что конверсия углеводородов идет только по реакции (V11-7), то в этом случае теоретические величины расхода пара, выхода газа, а также отношение Н2 СО в продуктах реакции представляются в следующем виде (табл. 41). [c.141] При практической работе с высшими алифатическими углеводородами (так же как и при работе с метанол ) следует применять избыток водяного пара по сравнению со стехиометрическим. [c.141] В зависимости от активности катализатора и температуры процесса на практике работают с двойным и более количеством водяного пара по сравнению со стехиометрическим. Расход пйра на конверсию углеводородных газов, в первую очередь, определяется составом исходного углеводородного газа. Как это следуег из табл. 41 стехиометрический расход пара на процесс увеличивается пропорционально среднему числу углеродных атомов исходного газа. Расход пара зависит также от температуры процесса. С повышением температуры расход пара уменьшается, так как нри этом скорость реакции возрастает, что в практических условиях ведет к увеличению степени конверсии исходного газа. [c.142] Поскольку полное иревращение высших алифатических углеводородов с водяным паром связано с конверсией вторичного метана, равновесный состав газовой смеси при конверсии гомологов метана (так же как и в случае конверсии СН4) может быть определен на основе уравнений (УП-1) и (УП-4). [c.142] Обычное сопротивление системы конверсии метана с водяным паром в трубчатых печах и конверсии СО составляет 3—3,5 атм. [c.142] О технико-экономических преимуществах процесса конверсии метана, под повышенным давлетшем см. ниже. [c.142] При проведении процесса конверсии метана нод повышенным давлением одна и та же степень превраш еш1я метана может быть достигнута при более высоких температурах, чем при конверсии под обычным давлением. Указанное очевидно из табл. 42 (Корнилов, 1955), где приведен состав равновесной смеси при конверсии метана с водяным паром под давлением 1, 10, 20, 30 и 40 ати в условиях двойного избытка окислителя. На рис. 28 показано остаточное содержание метана в равновесной смеси при давлениях 10, 20 и 40 ати в тех же условиях подачи окислителя. На основании данных табл. 40, 42 и кривых на рис. 28 составлена табл. 43, в которой показана зависимость остаточного содер--жания метана от температуры процесса при давлениях до 40 ати. [c.143] Вернуться к основной статье