I bob. Texnik qism. Adabiyotlar sharhi II bob. Texnologik qism III bob. Foydalanilgan adabiyotlar ro'yxati kirish

I bob. TEXNIK QISM. ADABIYOTLAR SHARHI.


II bob. TEXNOLOGIK QISM.
METAN KONVERSIYASI KINETIKASI VA NAZARIYASI
Metanni konversiyalab olish asoslari.
Umuman metan va uglerod monooksidini kislorod (yoki havo), suv bug’i va uglerod dioksidi bilan konversiyalash mumkin. Shuni ta’kidlash kerakki, metan va uning gomologlarini kislorod yoki havo bilan to’liq yoki to’liqsiz oksidlash mumkin. To’liq iksidlash natijasida doimo suv bug’I uglerod dioksidi olinadi:
СН₄ + 2О₂ = СО₂ + 2Н₂О + Q₁
Ammo, vodorod ishlab chiqarish uchun esa metanni to’liq oksidlash kerak:
СН₄ + 0,5О₂ = СО + 2Н₂ + Q₂ (35,65 kJ)
Metan va boshqa uglevodorodlarni suv bug’i, uglerod uch oksidi bilan to’liqsiz oksidlab ham vodorod olish mumkin:
СН₄ + Н₂О_(bug’) = СО + 3Н₂ -Q₃ (-206,19 kJ)
СН₄ = СО₂ = 2СО + 2Н₂ -Q₄ (-247,36 kJ)
Yoki metan gomologlarining to’liqsiz oksidlanishi:
С_n Н_2n + nН₂О_(bug’) = (2n+1) Н₂ +nCO -Q
Vodorod olish uchun amalga oshiriladigan yuqoridagi to’liqsiz oksidlash reaksiyalaridan ko’rinib turibdiki, ularning hammasi gomogen, qaytar va kislorod ishtirokida ketadigan ekzotermik reaksiya, lekin suv bug’i va uglerod dioksidi ishtirokida ketadigan reaksiyalar esa endotermikdir. Ammo uchala reaksiya natijasida ham uglerod monooksidi hosil bo’ladi. Bu uglerod monooksidi suv bilan reaksiyaga kirishib yana vodorod hosil qilishi mumkin:
СО + Н₂О_(bug’) = СО₂ + Н₂ + 41,17 kJ
Yuqoridagi reaksiyalardan xulosa qilish mumkinki, metanni uglerod dioksidi yoki kislorod bilan to’liqsiz oksidlansa, 1 mol metandan 2 mol vodorod olish mumkin. Agarda metan suv bug’I bilan to’liqsiz oksidlansa, 1 mol metandan 3 mol vodorod olish mumkin.
Metan va uglerod monooksidini bitta apparatda suv bug’i bilan to’liqsiz oksidlab, yuori chiqish bilan vodorod olish mumkinmi yoki yo’qmi, degan savolga toppish kerak. Buning uchun yuqoridagi reaksiyalarni birgalikda va ayrim termodinamik tekshirish ya’ni bu reaksiyalar natijasida hosil bo’ladsigan gaz aralashmasining muvazanat sharoitida tarkibini reaksion haroratga qarab o’zgarishini ko’rib chiqamiz:
х х х 3х
СН₄ + Н₂О_(bug’) = СО + 3Н₂ -206,19 kJ
х у у у
СО + Н₂О_(bug’) = СО₂ + Н₂ + 41,17 kJ
_____________________________________________________________
СН₄ + 2Н₂О_(bug’) = СО₂ + 4Н₂ -165,02 kJ
Faraz qilaylik, dastlabki gaz aralashmasi 1 mol metan va n mol suv bug’idan iborat.
Х – metanni reaksiyaga kirishgan qismi, mol.
У – uglerod monooksidini reaksiyaga kirishgan qismi, mol.
Muvozanat holatda har bir komponentning mollar soni parsial bosimi quyidagi jadvalda berilgan.
Muvozanat holatda komponentlar parsial bosimi
1.1- jadval




2.3. Bu jadvaldan ko’rinib turibdiki, metan va uglerod monooksidini suv bug’i bilan bitta konvertorda bir pog’onada, vodorodni chiqishini yuqori natijaga ko’tarib, konversiyalash mumkin emas, chunki past haroratda ko’p miqdorda metan, yuqori haroratda esa uglerod monooksidi ko’p miqdorda reaksiyaga kirisha olmay qolib ketadi. Shuning uchun metan konversiyasini reaksiya bo’yicha yuqori haroratda, uglerod monooksidi konversiyasini esa past haroratlarda alohida konvertorlarda o’tkazish kerak va bu jarayonlarni esa alohida- alohida konvertorlarda amalga oshirish mumkin.
Amaliyotda metanni ko’proq reaksiyaga kiritish uchun, uni konversiyasini stexeometriyaga nisbatan ko’proq miqdorda suv bug’i bilan olib boriladi. Lekin haroratni oshirish bilan, suv bug’ini ortiqchaligini biroz kamaytirish mumkin; sababi Le- Shatele prinsipiga muvofiq, muvozanat o’ngga buriladi, ya’ni: СН₄+Н₂O_(bug’)= СО+3Н₂-Q hajm kengayishi bilan boradi. Shuning uchun bosim qo’llanilmasligi kerak, aks holda reaksiya muvozanati chapga, ya’ni vodorod chiqishini kamayishiga olib keladi. Ammo iqtisodiy tomonni ko’zlab, metan konversiyasi 1,5- 4,0 MPa gacha yuqori bosimda olib boriladi, bunda apparatlarni o’lchamida biroz qisqaradi. Lekin yuqori bosimda muvozanat chapga ketishini kamaytirish uchun, konversiya jarayoni biroz yuqori haroratda olib boriladi.
Amaliyotda suv bug’li, karbonat angidridli va bug’- havoli konversiyalarni vertical quvursimon o’choqlarda tabiiy gazni bir qismini havo bilan yoqishdan olingan issiqlik hisobiga o’tkaziladi, chunki bu jarayonlar endotermikdir.