Окисление метана Конверсия метана

Использование того или иного вида сырья для получения метанола определяется рядом факторов и прежде всего его запасами и себестоимостью в выбранной точке строительства предприятия. Большинство крупных производств метанола базируются на использовании природного газа. Для получения технологического газа природный газ подвергают неполному каталитическому окислению различными окислителями. В процессе конверсии метан окисляется кислородом, водяным паром или двуокисью углерода по следующим основным реакциям [c.70]

Механизм многих каталитических реакций достаточно подробно изучен. К таким реакциям, в частности, относятся окисление сернистого ангидрида, аммиака, метанола, метану, нафталина, синтез аммиака, высших спиртов, конверсия окиси углерода, [c.33]

Применение. Метан находит широкое применение. Его используют как газообразное, очень калорийное топливо. Кроме того, метан является ценным сырьем для получения производных. Огромные количества метана подвергают конверсии (превращению) в синтез-газ (смесь СО и Нг). Для этого метан либо с парами воды пропускают над никелевым катализатором при 700—800°С (конверсия водяным паром), либо подвергают неполному окислению кислородом при 1400—1500° С (кислородная конверсия) [c.300]

Огромные количества метана подвергают конверсии (превращению) в так называемый синтез-газ (смесь СО и Hj). Для этого метан с парами воды пропускают над никелевым катализатором при 700— 800°С (конверсия водяным паром), или же подвергают неполному окислению кислородом в печах при 1400—1500°С (кислородная конверсия) [c.62]

При температурах менее 700°С реакции (1.45)— (1.49) идут только в присутствии катализаторов. При температуре выще 1200°С скорость конверсии метана настолько велика, что катализаторы применяются только для окисления остаточных количеств метана. Характерно, что даже чистый метан при температуре 1100—1200°С начинает разлагаться с выделением сажи, если время пребывания его при этой температуре превышает 0,5 с. [c.27]

Обычно для получения исходного газа и его подготовки для синтеза метанола применяют парокислородную, паровую, паровую с дозированием диоксида углерода, высокотемпературную и некоторые другие виды конверсии [11]. Вид конверсии определяется технологическими факторами и в значительной степени зависит от состава природного газа. Как видно из данных табл. 1.1, основным компонентом природного газа является метан. Поэтому процессы, протекающие при конверсии природного газа разными окислителями, в первом приближении можно представить следующей схемой реакций окисления метана [c.13]

Метан, который используется главным образом как топливо, добывают в виде природного газа или выделяют из газов нефтехимических и нефтеперерабатывающих заводов. Одной из самых важных областей применения метана является получение так называемого синтез-газа — смеси водорода с окисью углерода в различных пропорциях. Существует два основных метода переработки метана в синтез-газ конверсия с водяным паром и неполное окисление. В обоих случаях исходным сырьем могут также служить высшие парафины. [c.84]

При сжигании природного газа с недостатком воздуха в условиях кипящего слоя руды и относительно низкой температуры (до 1000° С) избыточный газ частично окислялся воздухом с образованием восстановительных газов (СО и Нз), а частично попадал в слой в виде остаточного метана, так как углекислотная и паровая конверсия при таких температурах без катализатора и при весьма малом времени (1,5 — 2 сек) идет медленно. При снижении коэффициента расхода воздуха темп роста концентрации восстановительных газов снижается, а избыточный метан в больших количествах покидает слой неразложенным (рис. 4). Это является следствием того, что вероятность окисления СО и На с ростом их концентрации повышается, особенно если учесть их большую по [c.387]

Из богатых метаном (СН4) природных газов. Технический способ переработки (конверсия метана) заключается в окислении его перегретым водяным паром при 1000° до окиси углерода по схеме [c.196]

Метан и азот в дальнейшем используют непосредственно в реакциях, связанных с получением аммиака, и в этом случае получают следующее отношение по объемным процентам (метан- -азот) углекислый газ=98 2. Конверсию метана осуществляют в две ступени. На первой ступени происходит неполное окисление метана с водяным паром по эндотермической реакции, т. е. с поглощением тепла. Реакция окисления гомологов метана с водяным паром протекает аналогично. На второй ступени происходит конверсия непрореагировавших углеводородов с кислородом воздуха по экзотермической реакции. Данный процесс осуществляют в шахтном реакторе при 900—1100°С на платиновом катализаторе. При реакции углеводородов с водяным паром и кислородом воздуха образуются водород и оксид углерода, а также некоторое количество диоксида углерода при полном окислении метана кислородом воздуха. Далее осуществляется конверсия оксида углерода с водяным паром по экзотермической реакции. [c.43]

Обычный процесс, в котором цикл превращения водяного газа используется для попеременного окисления и восстановления закиси — окиси железа (магнетита), теперь заменен каталитическим процессом конверсии окиси углерода. В обоих случаях углекислый газ можно удалить поглощением под давлением в водяных скрубберах, а остающуюся окись углерода — промывкой аммиачным раствором закиси меди, каталитическим гидрированием в сравнительно малоактивный метан или селективным низкотемпературным сожжением до углекислого газа. При окислении и восстановлений магнетита имеют место следующие приближенные [c.237]

При высоком давлении и большом избытке метана основным продуктом реакции некаталитического окисления метана является метанол. Например, при 106 кгс/см (10,4 МН/м ), температуре 340 °С и отношении метан кислород = 9 1 степень конверсии метана составляет 22%, причем 17% прореагировавшего метана превращается в метанол, 0,75%.— в формальдегид, а остальное количество (4,25%) окисляется до двуокиси углерода и воды. [c.221]

В 1-й ступени конверсии происходит окисление метана приблизительно на 70%- Далее газ поступает в конвертер 2 2-й ступени, в котором при температуре 850—1000° С на никелевом катализаторе происходит практически полное окисление метана. Перед входом в конвертер 2-й ступени к газу добавляется воздух. За счет сжигания части газа повышается температура. Остаточный метан почти полностью реагирует на никелевом катализаторе при температуре 850—900° С. Конвертированный газ на выходе из конвертера содержит до 0,5% метана. [c.18]

Наличие в угольном контакте платины (50%) или никеля (20—50%) значительно снижает оптимальную температуру конверсии. Так, если для чистого угля она составляет 1120°С, то для платинированного и никелированного угля она составляет 900 °С. Применение таких контактов подавляет нежелательные реакции кварца трубки с углем и его сорбционную активность по отнощению к целевым продуктам. Особенно эти положительные качества ощутимы при динамических методах анализа с газохроматографическим разделением продуктов реакции. Как оптимальную можно рекомендовать температуру 1050 °С и для чистого угля, и для катализированных контактов. При этой температуре наступает полная диссоциация метана, могущего образовываться в ходе разложения. Метан, как известно, осложняет разделение конечной газообразной смеси и снижает точность определения, если по ходу анализа осуществляется дополнительное окисление оксида в диоксид углерода. При анализе серусодержащих соединений образуются С5г, OS и H2S, которые необходимо удалять из реакционной смеси. Для этого после контакта по ходу газа-носителя располагают слой меди, на котором при 900 °С проходят реакции [c.21]

Несколько отличаются от описанных технологические схемы на основе отходов производства ацетилена (синтез-газ). Этот газ содержит водород и окись углерода в соотношении, близком к двум,, однако присутствуют до 5,5 объемн. % СН4, 2—3 объемн. % N2, ацетилен и его производные, этилен и соединения азота. Это затрудняет использование газа без предварительной подготовки. Имеется несколько способов переработки синтез-газа в метанол. Обычно его подвергают паро-кислородной, паро-углекислотной или высокотемпературной конверсии. Одновременно с окислением метана конвертируется и большинство присутствующих в газе органических примесей. Существуют схемы, в которых компоненты газовой смеси разделяются на установках глубокого холода или метан выделяется промывкой жидким азотом. После конверсии газ очищает- [c.87]

Наиболее эффективным процессом получения синтез-газа является конверсия метана паро-кислородной смесью. Тепло, необходимое для этого процесса, обеспечивается за счет полного окисления части метана. При этом образуются СОг и НгО, которые взаимодействуют с продуктами конверсии и исходным метаном, образуя СО и Нг. При паро-кислородной конверсии не требуются жаропрочные стали, катализатор не отравляется сернистыми соединениями и требования к сырью менее жесткие (можно использовать газы любого состава). Капиталовложения меньше, чем при конверсии в трубчатых печах, однако эксплуатационные расходы более высоки из-за относительно высокой стоимости кислорода. Технологическая схема паро-кислородной конверсии приведена на рис. И1.11. [c.164]

Важный источник для получения водорода — природный газ (табл. 9). На метан действуют окислителями (Н2О, СО2, О2), которые отнимают от него углерод, освобождая при этом водород. Такое превращение называют конверсией (от лат. onver-sio — превращение). Один из способов — неполное окисление метана (конверсия метана кислородом). При этом природный газ смешивают с недостаточным для полного окисления метана количеством кислорода или воздуха, обогащенного кислородом (до 40% О2). Образующиеся при сгорании метана оксид углерода (IV) и водяной пар [c.221]

В другом процессе, где источником кислорода также является воздух, применяются такие псевдоожиженные термостойкие материалы, как окиси алюминия, магния или кремния. Этуэлл [3] нагревал термостойкий материал до 1093° С, продувая воздух для выжигания остаточного углерода, отложившегося на термостойком материале во время последую-ш,их операций, и добавочный топочный газ. Горючий твердый материал поступает затем в псевдоожиженный слой никелевого катализатора вместе с предварительно нагретым метаном, паром и двуокисью углерода. Это тепло горячего термостойкого материала используется для эндотермической конверсии метана в синтез-газ. Способ отделения никелевого катализатора от термостойкого материала основан на разнице в размерах их частиц (частицы термостойкого материала меньше по величине). Частицы термостойкого материала выдуваются из слоя катализатора, состоящ его из более крупных частиц. При этом возникает другая трудная технологическая задача — транспортировка горячего твердого материала, тем более, что при необходимости работать при 30 ат уменьшение скорости реакции [21] обусловит потребность в более высоких температурах для данной конверсии. Гомогенное частичное окисление метана кислородом представляет интерес для промышленности с точки зрения (I) производства ацетилена и в качестве побочного продукта синтез-газа [5, 10, 7, 12, 2 и (2) производства синтез-газа в качестве целевого продукта при давлении около 30 ат [19, 12, 2]. Для термического процесса (без катализатора) необходима температура около 1240° С или выше, чтобы получить требуемую конверсию метана [19]. Первичная реакция является сильно экзотермической вследствие быстрой конверсии части метана до двуокиси углерода я водяного пара [22]. Затем следует эндотермическая медленная реакция остаточного метана с двуокисью углерода и водяным паром. Для уменьшения расхода кислорода на единицу объема сиптез-газа в-Германии [7] для эндотермической асти реакции применяются активные никелевые катализаторы. В Соединенных Штатах Америки приняты некаталитические реакции как часть гидроколь-процосса [19, 2] для синтеза жидких углеводородов из природного газа. [c.314]

Пэтри и Монсо [49, 50] весьма тщательно изучили влияпие переменных факторов (температуры, времени контакта и отношения метан кислород) на выход формальдегида при атмосферном давлении. Изучая в поточных системах смесь метана и воздуха в кварцевой трубке при температурах от 500 до 900° С, они нашли, что максимальные выходы формальдегида при окислении метана редко превышали 1%, а наивысшая концентрация формальдегида в выходящем газе составляла 0,2%. Как функция времени контакта, конверсия метана до формальдегида проходит через максимуд в области малого времени контакта и высоких температур. Смеси с отношением метана к воздуху меньшим i давали наивысшие выходы формальдегида, особенно при температуре выше 700° С. Следует отметить, что заполнение реактора в качестве насадки кварцевой струн<кой резко снижало выходы формальдегида. [c.323]

Окисление метана до формальдегида нод низким давлением в присутствии следов окиси азота в качестве катализатора применялось в Германии (Гутегофнунгсгютте.) В 1940 -г. была построена установка в Румынии в литературе имеется подробное описание ее [18]. Процесс проводился при очень Малой глубине конверсии за проход и температурах реакции от 400 до 600° С в коротких трубках, облицованных керамическими плитками. В качестве сырья применялась смесь, состоящая из 1,0 части метана и 3,7 частей воздуха, к которой добавлялось 0,08% азотной кислоты в качестве катализатора. Отношение метановоздушного " сырья к рисайклу равнялось 1 9. Формальдегид вымывался из выходящего газа, образуя примерно 5%-ные водные растворы. Выход его на расходованный метан составлял 35%. [c.345]

Высказано предположение /36/, что имеет место полное разложение углеводорода на углерод и водород, и затем следует окисление углерода до СО. Но образование углерода как промежуточного продукта при паровой конверсии мы считаем мало вероятным, так как скорость разложения углеводородов до углерода и водорода при отсутствии воды намного ниже, чем реакщя любого углеводорода (включая метан) с водой. [c.53]

Рассмотренная схема может быть дополнена включением теплообмена между газом, выходящим с одной ступени конверсии, и газом, направляемым на следующую ступень конверсип, или включением реактора метанирования для превращения остаточных с.тедов кислородных соединений углерода в метан. Давление и температуру процесса можно изменять в широких пределах. При процессах паровой конверсии углеводородов под низким и высоким давлением и процессе частичного окисления углеводородов в секции конверсии СО обычно поддерживают давление соответственно 2,1, 8,7 и 24,5 ат. Температура конверсии СО лежит в пределах 316—482° С. [c.333]

H l (I) Метан или минеральное масло, SOj Катал Вакуумный остаток южно-луизан-ской нефти, Нз С1з, Н О Окисление друг Сера итическая перерг сложно Гидрированное топливо 0 15—18% лигроина Цеолиты типа щелочных или щелочноземельных алюмосиликатов, в которых Са и Na частично заменяют ионами Си +, К+ и РЗЭ (Се, La, Nd, Рг, Sm) 400° С, I Oj = 8 — 8,4 Степень конверсии Oj — 94—94,6% [1070] ими окислителями Цеолит, кордиерит [1072] )ботка техническ0 го сы рья 1ГО состава Глина (1%) 450° С. Рн> = >68 бар 11073) [c.178]

Нитробензол, ме-токсибензол Реак 0, О 1 Метан (I) Анилин, бензальдегид [ацетанилид, стильбен, дибензиловый эфир] ции с участием ь Рекомбинация 0, 1 Неполное окислен Формальдегид (II) Си (5%) на AIjO, 300° С [443] юлекулярного кислорода атомов кислорода Си [1471] ие углеродного скелета Си на кизельгуре 850° С, 100 0000 ч в исходной смеси 1 — 50—45%, О,—5—9%, ЩО (пар) — 45—46%. Выход 25%, Н О (пар) повышает выход в 2,5 раза [444] Медная, латунная или платиновая фольга на кварце 700 00° С [445] Си (восстановленная) на SiOg, с добавкой Ag 280°С. Конверсия 1 — 11%, выход II —67% [446] [c.520]

В. А. Ройтер [412], исходя из других соображений, также нашли существование кривых вулканообразного типа для ряда реакций. Эти соображения состоят в том, что для ступенчатых реакций наиболее выгодным предполагается такой путь, на котором теплоты реакции каждой ступеньки приблизительно равны (ср. [413]). Такие кривые были получены для реакций окисления водорода, окиси углерода, метана и аммиака кислородом, реакции синтеза аммиака, конверсии окиси углерода, восстановления окиси углерода водородом в метан и др. (по собственным и литературным данным). По оси ординат откладывается логарифм удельной каталитической активности при определенной температуре, а по оси абсцисс — изменение энтальпии предполагаемой промежуточной стадии (большей частью — образования окислов из элементов). Авторы указывают на аналогию их результатов с результатами, полученными на основании мультиплетной теории. [c.224]

По сравнению с конверсией этот метод дает на 25% меньше водорода (считая на метан) и требует затраты кислорода. Преимуществом метода япляется низкнй расход топлива, так как реакция окисления экзотермична, Т(ида как конверсия метана происходит с большим поглощением тепла. [c.495]

При частичном окислении тяжелого топлива на 1 моль водорода в конечном продукте необходимо удалить 0,ЪЪмоль двуокиси углерода по сравнению с 0,33 моль при паровой конверсии природного газа. Это частично объясняется более высоким отношением углерод водород в тяжелом топливе по сравнению с метаном, а частично и принципиальными различиями между обоими процессами (см. раздел Теоретические основы ). [c.110]

Природный газ, поступающий на установку под давлением 7—13 атм, дожимается в компрессоре до 28 атм и через нагреватель, в котором температура газа повышается до 535° С, направляется в конвертор метана. Сюда же подается 98%-ный кислород, вырабатываемый агрегатом разделения воздуха. Кислород также проходит предварительный нагрев. Смешение природного газа и кислорода происходит в горелках специальной конструкции. В конверторе осуществляется пламенная реакция частичного окисления метана с получением в качестве продуктов реакции Иг -(- СО. Продукты реакции (сухой газ), кроме Нг, СО и СО2, содержат менее 1% остаточного СН4 и менее 0,8% азота. Тепло газа по выходе из конвертора используется для насыщения его влагой, необходимой для последующей конверсии СО. При увлажнении газ освобождается от присутствующей в нем сажи. Далее газ поступает в конвертор СО- После конверсии СО газ содержит около 30% СО 2. Основное количество СО 2 удаляется из газа при помощи раствора моноэтаноламина. Для полного извлечения СО2 газ проходит через щелочной скруббер. Затем газ охлаждается и подвергается осушке активированной окисью алюминия. Конечной стадией получения азотоводородной смеси является промывка газа жидким азотом, поступающим из агрегата разделения воздуха. В результате промывки жидким азотом конвертированный газ (водород) практически освобождается от СО и инертных примесей (метан, аргон) и обогащается азотом. Холод испарающегося отработанного азота после промывной колонны используется для охлаждения газа перед поступлением его в колонну. Концентрация азота в верхнем продукте промыв- [c.195]

Повышение давления интенсифицирует процесс окисления метана, уменьшая время его протекания или начальную температуру. Например, зависимость времени задержки самовоспламенения смеси метан/воздух состава 8,8 1,2 от давления в диапазоне 60-113 атм описывается выражением Тв р (рис. 7.84), а десятикратное повышение давления в струевом реакторе с 5 до 50 атм приводит к понижению с 500 до 400 °С температуры, при которой достигается полная конверсия метана (рис. 7.85). Однако главным следствием окисления богатых смесей метана при высоких давлениях является высокая селективность образования метанола. Рост давления с 10 до 106 атм в 20 раз увеличивает, а повышение давления с 5 до 50 атм приводит к падению температуры начала регистрации этого продукта с 450 до 375 °С. [c.607]

При атмосферном давлении в процессе окисления метана выход формальдегида намного выше, чем выход метилового спирта. При повышении давления и росте соотношения метана и кислорода увеличивается выход метилового спи-рта. Помимо окстг-дов азота в качестве катализаторов окисления применяли фосфаты металлов и хлористый водород, но они не оказывали заметного влияния на процесс. Чтобы снизить выход побочных продуктов, ведут реакцию при небольшой степени конверсии метана и малом времени пребывания газовой смеси в реакторе. При 360 °С и 10 МПа в результате окисления метана кислородом (в соотношении 9 1) образуется смесь, содержащая 17% (масс.) метилового спирта и 0,6% (масс.) формальдегида остальное приходится на СО, СОг и НгО. Если к метану добавить этан, выход метилового спирта сильно повышается (почти в два раза). Метан в присутствии значительного количества этана окисляется уже при 300—400 °С и 13—13,5 МПа, в то время как для окисления чистого метана требуется температура 520°С. На процесс благоприятно влияет добавка небольших количеств оксидов азота. [c.111]

Диметилсульфид Бутилены (I) Диметилсульфоксид (I) Окислительн Дивинил (II), этилен, метан, пропилен, СО, СОа СгаОз проток, 1 бар, 50—150° С, время контакта 7,5 сек. Степень окисления 0,6—25,5%, избирательность по I —0,6—16,6% [334] ое дегидрирование Хром-кальций-никель-фосфагный безгради-ентный реактор, 450—580° С, 330 ч Выход 11 за 1 проход 33—38 мол.%, селективность 57,8— 76,6%, конверсия 42,8—58,6%. При 580—600° С, 400 ч выход И —42 мол.%, селективность 84-86% [335—337] К-16 (промышленный) проточно-циркуляционный метод, в присутствии паров воды, 560— 600° С. Оа 1 = 0,6 1,4, 1 Н,0 = 1 20 (мол.). Скорость подачи I — 500 ч [338, 339] СгзОз на кольцах Рашига в присутствии паров воды и НС1, 1 НаО 0 = 1 16 0.85 (мол.), С1 1=0,115 (мол.). Выход 11—35% 1340] [c.502]

Таким образом, в отличие от традиционных ТОТЭ, в прямых метановых ТОТЭ исключается стадия конверсии метана в синтез-газ. Это должно приводить к увеличению КПД, уменьшению габаритов и упрощению конструкции энергоустановки, что, несомненно, является преимуществом прямых метановых ТОТЭ над традиционными. Для прямых метановых ТОТЭ требуется разработать анод, устойчивый к зауглероживанию в метане и высоко активный в отношении реакции электрохимического окисления метана. [c.18]

В процессе частичного окисления сжигаемый метан нагревает остальную его часть, которая подвергается крекингу, и температура в реакцпонпой зоне достигает около 1500° С. При этой температуре максимальный выход целевого продукта составляет 75%. Снижение парциального давления сырья, достигаемое при вводе в реактор водорода, позволит превзойти 80%-ную конверсию, которую многие исследователи считают предельной. Получаемые в процессе продукты сгорания — СО и СОг — вызывают дополнительные трудности, связанные с очисткой газа, увеличивают капиталовложения в установку неполного окисления. [c.12]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология