ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кинетика й механизм неполного горения метана в кислороде из "Производство технологического газа для синтеза аммиака и метанола из углеводородных газов" Реакция (У1-2), определяющая условия выделения свободного углерода, рассматривается отдельно. [c.231] Отношение Рсо/Рсог находят из уравнений (У1-3), (У1 5), (У1-6) и (У1-8). При Рсо/рсо2 у1-2 реакция (У1-2) направлена в сторону выделения углерода. [c.232] Эффективным способом, препятствующим выделению углерода, является впрыск воды в равновесную смесь непосредственно на выходе ее из реакционной зоны. При этом достигается большая скорость охлаждения реакционной смеси, и реакция (1-19) становится кинетически заторможенной. [c.233] Выражения для констант равновесия реакций (1-1), (1-8) и (1-9) приведены выше (стр. 36). [c.233] В табл. У1-2 приведены значения энтальпий различных газов для интервала температур 298—1800°.К. [c.233] Расчетные данные по адиабатическому равновесию при предварительном нагреве метано-кислородной смеси до 538° С для различных отношений О 2 СН4 в исходной смеси при давлениях 1, 10 и 20 аПг приведены в табл. У1-3. На рис. У1-1 эти данные при давлении 20 ащ представлены в виде ряда кривых. [c.233] Примечания. 1. Энтальпию аргона вычисляют по уравнению 2- 1 ккал=4,187 кдж. [c.234] О 2 СН4 (и одновременным повышением температуры) концентрация Н2О растет быстрее концентрации СО2, что вызывает соответствующее уменьшение Нз СО. [c.235] Неполное торение метана сопровождается увеличением объема, поэтому применение давления должно препятствовать количественному окислению метана например, при 20 ат и 1204°С равновесное содержание метана составляет 0,4%, в то время как при атмосферном давлении этому содержанию метана соответствует температура около 927° С. [c.235] Однако при более высоких температурах и соответственно больших значениях О2 СН давление не лимитирует количественного окисления метана. [c.235] В этом случае технологическая целесообразность применения давления не вступает в противоречие с термодинамикой. [c.235] Графики зависимости Ос и оо, от температуры для неполного горения метана при давлениях 1—20 ат, представленные на рис. У1-2, показывают, что с увеличением давления граница выделения углерода смещается в сторону высоких температур. Линии эффективности по углероду при постоянном давлении проходят через максимум, причем максимальная эффективность Ос, ах соответствует тому значению О 2 СН4 в исходной смеси, при котором равновесная концентрация метана становится очень малой. За пределами максимумов каждой из изобар эффективность по углероду не зависит от давления. [c.235] Оз GH4 сопровождается соответствующим изменением температуры. Поэтому при выборе оптимальных условий процесса необходимо, кроме термодинамики, учесть также кинетику реакции. [c.236] В условиях атмосферного давления значению ас,тах соответствует температура около 1000 С, при которой активно проявляются кинетические торможения, в результате чего значительная степень окисления метана становится возможной только в присутствии катализатора. С ростом же давления максимальная эффективность по углероду смещается в сторону высоких температур, и для изобары 20 ат при 1370° С достигается практически полное окисление метана. При указанной температуре кинетические торможения настолько малы, что можно без катализатора приблизиться к равновесному состоянию системы. При значении Од СН4 0,62 тепловой эффект процесса и предварительный нагрев исходной смеси обеспечивают автотерми-ческое проведение процесса. [c.236] Применение повышенного давления на стадии производства технологического газа обусловливает уменьшение энергозатрат прн последующей компрессии газовых смесей (N34- ЗН3) или (СО -+ 2Н2). В соответствии с этим наиболее целесообразно проводить высокотемпературную конверсию метана под давлением, равном давлению синтеза аммиака или метанола. [c.236] Рассчитанные значения эффективности по углероду, границы выделения свободного углерода и концентрации остаточного метана при различных давлении и,температуре представлены на рис. У1-3—У1-5. [c.237] С увеличением давления эффективность по углероду уменьшается, особенно при более низких температурах. [c.237] По мере повышения температуры влияние давления снижается, и при 1600° С эффективность по углероду практически не зависит от давления. [c.237] С повышением давления граница выделепия свободного углерода смещается в сторону высоких температур и при 300 ат достигает 1200° С. [c.237] Увеличение остаточной концентрации метана с ростом давления особенно заметно проявляется в области более низких температур. Так, при 800° С повышение давления от 1 до 100 ат сопровождается увеличением концентрации метана от 2 до 50%. При более высоких температурах это влияние уменьшается и для изотермы 1600° С почти исчезает. [c.237] Вернуться к основной статье