Лекция №5. Производство технологических газов. Технология связанного азота. План

СН4 + Н2O → СО + 3Н2 ∆Н = 206,4 кДж (5.2).

В современных установках при давлении 2 МПа и выше при соотношении СН4: Н2O ≈ 1 : 4 остаточное содержание метана после паровой конверсии составляет 8—10%. Для достижения остаточного содержания СН4 примерно 0,5% конверсию ведут в две стадии: паровая конверсия под давлением (первая стадия) и паровоздушная конверсия с использованием кислорода воздуха (вторая стадия). Получается синтез-газ стехиометрического состава и отпадает необходимость в разделении воздуха для получения технологического кислорода и азота.

5.2.2. Паровая и паровоздушная конверсия природного газа.

Для получения водорода конверсией метана кислородом необходимо провести процесс по реакции неполного окисления метана. Реакция протекает в две стадии:

1 стадия. СН4 + 0,5О2 = СО + 2Н2 ∆H=-35,6кДж

СН4 + 2O2 = СO2 + 2Н2O ∆H=-800 кДж,

2 стадия. СН4 + Н2O = СО + 3Н2 ∆H= 206,4 кДж

СН4 + СO2 = 2СО + 2Н2 ∆H = 248 кДж.

Рассмотренные процессы конверсии метана водяным паром и кислородом протекают с различным тепловым эффектом: реакции паровой конверсии эндотермические; реакции кислородной конверсии экзотермические, причем выделяющейся теплоты достаточно не только для автотермического осуществления собственно кислородной конверсии, но и для покрытия расхода теплоты на эндотермические реакции паровой конверсии. Поэтому конверсию метана целесообразно проводить со смесью окислителей.

5.2.2. Паровая и паровоздушная конверсия природного газа.

Катализаторы конверсии природного газа.

Скорость взаимодействия метана с водяным паром и диоксидом углерода без катализатора чрезвычайно мала. В промышленных условиях процесс ведут в присутствии катализаторов, которые позволяют не только значительно ускорить реакции конверсии, но и при соответствующем избытке окислителей исключить протекание реакции:

СН4 → С + 2Н2

Катализаторы отличаются друг от друга не только содержанием активного компонента, но также видом и содержанием других составляющих — носителей и промоторов.