Microsoft Word áîãëàíãàí10. doc

 
 
 
 
6-мавзу. МЕТАН ВА УГЛЕРОД МОНООКСИДИНИ КОНВЕРСИЯЛАБ 
ВОДОРОД ИШЛАБ ЧИҚАРИШ. 
6-мавзуни еритиш режаси: 
6.1.Метан ва углерод монооксидини конверциялаб водород
олшни назарий асослари. 
6.2.Метанни конверсиялаш каталзаторлари. 
6.3.Метанни конверсиялаш кинетикаси. 
6.4.Углерод монооксиди конверсияси
6.5.Углерод монооксиди конверсиялаш катализаторлари. 
6.6.Углерод монооксиди конверсияси кинетикаси. 
6.7.Метан ва углерод монооксиди конверсияси агрегатлари
хакида. 
6.8.Метанни босим остида икки погонали конверцияси
технологик тасвири.
6.1 
МЕТАН ВА УГЛЕРОД МОНООКСИДИНИ КОНВЕРСИЯЛАБ ОЛИШНИНГ 
АСОСЛАРИ. 
Умуман метан ва углерод монооксидини кислород (ёки ҳаво), сув буғи ва углерод 
диоксиди билан конверсиялаш мумкин. Шуни таъкидлаш керакки, метан ва унинг 
гомологларини кислород ёки ҳаво билан тўлиқ ва тўлиқсиз оксидлаш мумкин. Тўлиқ 
оксидлаш натижасида доимо сув буғи ва углерод диоксиди олинади: 
СН
4
+ 2О
2
= СО
2
Қ+ 2Н
2
О + Q
1
( 6.1.)
Аммо, водород ишлаб чиқариш учун эса, метанни тўлиқсиз оксидлаш 
керакдир:
СН
4
+ 0,5О
2
= СО + 2Н
2
+ Q
2
(Қ35,65 кж) ( 6.2.) 
Метан ва бошқа углеводородларни сув сув буғи, углерод уч оксиди билан тўлиқсиз 
оксидлаб ҳам, водород олиш мумкин:
СН
4
+ Н
2
О
(буғ)
= СО + 3Н
2
-Q
3
(-206,19 кж) ( 6.3.)
СН
4
= СО
2
= 2СО + 2Н
2
-Q
4
(-247,36 кж) (6.4.)
ёки метан гомологларининг тўлиқсиз оксидланиши: 
С
n
Н
2n
+ nН
2
О
(буғ)
= (2n+1) Н
2 
+nCO -Q (6.5.)

---

Водород олиш учун амалга ошириладиган юқоридаги (6.2.), (6.3.), (6.4.) тўлиқсиз 
оксидлаш реакцияларидан кўриниб турибдики, уларнинг ҳаммаси гомоген, қайтар ва 
кислород иштирокида кетадиган (6.2.) реакция экзотермик лекин сув буғи ва углерод 
диоксиди иштирокида кетадиган (6.3.) ва (6.4.) реакциялар эса - эндотермикдир. Лекин 
уччала реакция натижасида ҳам углерод монооксиди ҳосил бўлади. 
Бу углерод монооксиди кейинчалик сув буғи билан реакцияга киришиб, яна водород 
ҳосил қилиши мумкин: 
СО + Н
2
О
(буғ)
= СО
2
+ Н
2
+ 41,17 кж (6.6.) 
Юқоридаги реакциялардан хулоса қилиш мумкинки метанни углерод диоксиди ёки 
кислород билан тўлиқсиз оксидланса, 1 мол метандан 2 мол водород олиш мумкин ( 6.2.) ва( 
6.4.) реакциялар. Агарда метан сув буғи билан тўлиқсиз оксидланса (6.3.) ва ( 6.6.) 
реакциялар, 1 мол метандан 3 мол водород олиш мумкин. 
Эндиги гап шундаки, метан ва углерод монооксидини бир хил шароитда битта 
аппаратда сув буғи билан тўлиқсиз оксидлаб, юқори чиқиш билан водород олиш мумкинми 
ёки йўқми, деган саволга жавоб беришдир. Бунинг учун ( 6.3.) ва (6.6.) реакцияларини 
биргаликда ва айрим термодинамик текшириш яъни бу реакциялар натижасида ҳосил 
бўладиган газ аралашмасининг мувозанат шароитида таркибини реакцион ҳароартга қараб 
ўзгаришини кўриб чиқамиз: Яъни (6.3.) ва (6.6.) реакциялари системаси: 
х х х 3х
СН
4
+ Н
2
О
(буғ)
= СО + 3Н
2
-206,19 кж (6.3.)
х у у у
СО + Н
2
О
(буғ)
= СО
2
+ Н
2
+ 41,17 кж (6.6.) 
_____________________________________________________________ 
СН
4
+ 2Н
2
О
(буғ)
= СО
2
+ 4Н
2
-165,02 кж (6.7.) 
Фараз қилайлик, дастлабки газ аралашмаси 1 мол метан ва n мол сув буғидан иборат.
Х - метанни реакцияга киришган қисми, мол.
У - углерод монооксидини реакцияга киришган қисми, мол.
Мувозанат ҳолатда ҳар бир компонентнинг моллар сони ва парциал босими (6.1.- 
жадвал) да берилган. 
жадвал. 
Мувозанат ҳолатда компонентлар парциал босими.
Компонентлар 
Реакцияга 
қадар 
моллар сони
Реакциядан сўнг 
моллар сони
Реакциядан сўғ компонентлар парциал 
босими 
Метан 
1 
1-Х
(1-Х)Р
нисбий 
_____________ = Рсн
4
1+n+2Х 
Сув
n
n-Х-У 
(n-Х-У)Р
нисбий 
-------------------=Рн
2
о 
1+n+2Х
СО
----
Х-У 
(Х-У)Р
нисбий 
-------------------=Рсо 
1+n+2Х
СО
2
----
У 
Ур
нисбий 
-------------------=Рсо
2
1+n+2Х
Н
2
----
3Х+У 
(3Х+У)Р
нисбий 
-------------------=Рн
2
1+n+2Х
Жами 
1+n 
1+n+2Х 
Р
нисбий

---

Р
нисбий
= Р / Р
0
(6.8.) 
Бу ерда: Р - умумий босим, МПа. 
Р
0
- бошланғич босим, МПа.
Массалар таъсири конунига биноан (6.3.) ва (6.6.) - реакцияларнинг мувозангат 
доимийси: 
Мд
(25.3.)
=Р
СО
хРн
2
3/Рсн
4
ХРн
2
о=(Х-У)(3Х+У)Р
2
нисбий
(1+n+2Х)
-2
/(1-Х)(n-Х-У);(6.8.) 
Мд
(25.6.)
=Рн
2
Рсо
2
/РсоРн
2
о=(3Х+У)У/(Х-У)(n-Х-У) (6.9.) 
Бу мувозанат доимийсидан хар хил хароратдаги микдорларини куйидаги 
тенгламалардан топиш мумкин:
Ig(Мд)
(25.3.)
=-984О/Т+8,343IgТ-2,05910
-3
Т+О,17810
-6
Т-11,96 (6.10.) 
Ig(Мд)
(25.6.)
=+2217/Т+0,297IgТ+0,352510
-3
Т-0,050810
-6
Т-326 (6.11.) 
Мувозанат холдаги газ таркибини топиш учун (6.8.) ва (6.9.) тенгламалар 
системасидан «Х» ва »У» топиш керак. Бунинг учун дастлабки шароитлар: Умумий босим Р, 
ҳарорат - К да, n-Н
2
0
(буги)
нинг дастлабки моллар сони, маълум булмоги керак: Мд
(25.3.)
, 
Мд
(25.6.) 
лар эса берилган харорат Т
о
К да (6.10.) ва (6.11.) тенгламалар оркали топилади; агар 
n=2,Р=1МПа булса куйидаги натижалар олинади: 6.2.-жавдвал. Конвертирланган газ 
аралашмасини мувозанат холдаги таркиби. 
Бу - жадвалдан куриниб турибдики, метан ва углерод монооксидини сув буги билан 
битта конверторда бир поганада , водородни чикишини юкори натижага кутариб, 
конверcиялаш мумкин эмас, чунки паст хароратда куп микдорда метан , юкори хароратда эса 
углерод монооксиди куп микдорда реакцияга кириши олмай колиб кетади. Шунинг учун 
метан корверсиясини (6.3.) реакция буйича юкори хароратда, углерод монооксиди 
конверсиясини эса (6.6.) реакция буйича паст хароратда алохида конверторларда утказиш 
керак ва бу жараенларни эса алохида - алохида конверторларда амалга оширилиши мумкин. 
Сунъий аммиак ишлаб чикариш учун водород олишда метан конверсиясини 2 погонада 
олиб борилади:
а) Кувурли учокларда (печка) метанни сув буги билан туликсиз конверсия
(8%гача метан реакция киришмай колади). Бу эндотермик реакция.
б) Конли (шахтали) конверторда хаво ва кислород иштирокида конверсия ; Бу ерда 
кислород (а)-боскичдан колган метанни оксидлаш учун кетса, хаводаги азот эса, аммиак 
олиш учун азот, водород аралашмасини ҳосил килишга кетади.
Амалиетда метанни купрок реакцияга киритиш учун, уни конверсияни 
стехиометрияга нисбатан купрок микдорда сув буги билан олиб борилади. Лекин хароратни 
ошириш билан, cув бугини ортикчалигини бироз камайтириш мумкин; сабаби Ле-Шателье 
принципига мувофик, мувозанат унгга бурилади. (6.3.) - реакция, яъни:
СН
4
+Н
2
0
(буг)
= СО+3Н
2
-Q (6.12.)
ҳажм кенгайиши билан (2 хажмдан 4 хажмгача) боради. Шунинг учун, Ле-Шателье 
принципига мувофик (6.3.) реакцияда босим кулланилмаслиги керак, акс холда реакция 
мувозанати чапга, яъни водород чикишини камайтиришга олиб келади. Аммо, иктисод 
эхтиежларини кузлаб, СН
4
конверсияси 1,5-4,0 МПа гача юкори босимда олиб борилади, 
бунда аппаратларни улчамида бироз кискаради. Лекин юкори босимда мувозанат чапга 
кетишини камайтириш учун, конверсия жараени бироз юкори (1000
о
С урнига 1280
о
С) 
хароратда олиб борилади. Метан конверсиясида сув бугидан ташкари, кислород хам 
ишлатилади, чунки:
СН
4
+0,50
2
=СО+2Н
2+
Q (6.12.) 

---

реакцияга мувофик кислородли конверсия экзотермик булиб, умумий конверсия жараенини 
автотермик тарзда, ташкаридан иссиклик сарфламай амалга оширишга олиб келади. 
Амалиетда сув бугли, корбанат ангидридли ва буг- хаволи конверсияларни вертикал 
кувурсимон учокларда табиий газни бир кисмини хаво билан екишдан олинган иссиклик 
хисобига утказилади, чунки бу жараенилар эндотермикдир. Агарда буг кислород-хаволи 
конверсим булса конли (шахтали) конверторда бир погонада амалга оширилади.

---