Noorganik moddalar kimyoviy texnologiyasi

AMALIY MASHG’ULOT №12
MAVZU: UGLEROD MONOOKSIDI KONVERSIYASI MODDIY VA ISSIQLIK BALANSI, SARFLANISH KOEFFITSIENTINI ANIQLASH
Metanni har qanday konversiyasi natijasida asosan uglerod monooksidi va vodoroddan iborat gaz aralashmasi olinadi. Bundan keying asosiy texnologik jarayon bu uglerod monooksidini suv bug’i bilan konversiyalash reaksiyasidir:
СО_(g)+Н₂0_(bug’)=СО_2(g)+Н_2(g)+41,170 kJ
Le- Shatele prinsipiga muvofiq vodorod chiqishini oshirish uchun haroratni pasaytirish kerak. Bosimni oshirish garchand termodinamik muvozanatga ta’sir etmasa ham kinetic faktorlar va sistemaning unumdorligini oshirishga olib keladi. Reaksiyaning muvozanat doimiysi:
Мд₌Р_СО2Р_Н2/Р_СОР_{Н2О(bug’)}
IgМд₌ f(Т) ни (Н₂0 : СО = 2 : 1)
natijalari shuni ko’rsatadiki, bug’: gaz, ya’ni Н₂O:CО nisbatini 2: 1 dan oshirish nomaqbuldir, chunki, u holda CO ni konversiyasi darajasi juda ham kam oshadi. Optimal harorat esa katalizatorning tipi va aktivligiga, CO konversiyasi uchun tenglangan texnologik tasvirga, hamda CO ni o’zgartirishning berilgan darajasiga bog’liqdir. Sanoat sharoitida CO ni konversiyalash jarayoni 2 pog’onada olib boriladi:
-birinchi pog’onada oksidli o’rta haroratli temir- xrom katalizatorida 710- 740 K (450-480^оС) larda yuqori intensive jarayon ta’minlanadi, garchand bir qism (3- 6% hajm) CO konversiyalanmay qolsa ham, ikkinchi pog’onada esa pastroq haroratli katalizatorda 500-550 К(230-280^оС) da qolgan CO ni konversiyasini deyarli muvozanatga qadar yetkaziladi. Buntay texnologik tasvir, CO ni konversiyalash darajasini oshirishga, bug’ini kamroq sarflashga va vodorodni chiqishini oshirishga olib keladi.
Bu jarayon katalizatorlari sifatida temir, xrom, kobalt, nikel va mis ishlatiladi. Mis temirga nisbatan aktiv bo’lsa ham, ammo mis oltingugurtli aralashmalardan juda tez zaharlangani uchun ham mis kamroq ishlatiladi. Lekin oltingugurtdan tozalangan uglerod monooksidli gazlarini konversiyalashda rux+ xrom+ misdan iborat past haroratli katalizator ishlatiladi.
Hozirgi vaqtda bizda va asosan chet elda o’rta haroratli temir+ xrom katalizatorlari ishlatiladi, aktivligi unchalik yuqori bo’lmasa ham.
Metan konversiyasi kinetikasi hozirgi vaqtda elektr energiyasi sarfi bo’yicha eng kam sarf qilinadigan bug’li katalitik konversiyadir, ya’ni:
СН₄+Н₂О_(bug’)=СО+3Н₂-Q
Bu jarayonni tekshirish natijasida GIAO tomonidan quyidagi mexanizm isbotlangan:
С+Н₂O_(bug’)=СО+Н₂
СН₄=С+2Н₂
СН₄+Н₂О_(bug’)=СО+3Н₂
Chunki bug’ yetishmagan hollarda Ni katalizatori ustida uglerod ajralishi kuzatilgan. Metanni bug’li konversiyasini oddiy va yuqori bosimda Xarkov politexnika institutida sobiq Ukraina SSR Fanlar Akademiyasi akademigi V.I.Antroshenko o’z shogirdlari bilan chuqurroq o’rganib, bu yerda oksidlanish- qaytarilish reaksiyasi asosidagi mexanizmni taklif etdilar:
Ni+Н₂O_(bug')=NiO+Н₂
NiO+СН₄=НNiO+СН₃ (oraliq mahsulotlar)
НNiO+СН₃= CО+2Н₂+Ni
СН4+Н₂O_(bug’)= СО+3Н₂