9. Конверсия водяным паром

CH4+H2O↔CO+3H2-Q(1); CO+H2O↔CO2+H2+Q(2); CH4+H2O↔CO2+4H2

По Ле-Шателье : 1-↑t, ↓p и для ↑ выхода Н2 ↑ содержание Н2О; обратима

2-↓t, p- любое, ↑H2O; обратима

В одном аппарате и в одну стадию этот процесс провести нельзя т. к. эндо- и экзотермическая реакции. Оптимальная t для обеих реакций 823°С с 10% содержанием СН4 на выходе при высоком давлении(3,4 МПа) т. к. при увеличении давления увеличивается содержание исходных реагентов и увеличивается скорость процесса, что приводит к уменьшению капиталовложений. Избыток Н2О для ↑ выхода, но дополнительно нагрев газа и для ↓ зауглероживания (n=3.7-3.8).На практике конверсию проводят в две ступени т. к. если сразу на 100% , то надо воздухоразделительная установка для ввода азота:1- трубчатый реактор, конверсия водяным паром на Ni катализаторе(на носителе) при t=800-820°С с подводом тепла ; 2-шахтный конвертор, конверсия смесью кислорода с паром при t=1000 °С на Ni катализаторе(смешения) в автотермичном режиме в таком количестве чтобы СО+Н2:N2=1:3.

10. Основы конверсии природного газа кислородом и смесью окислителей. Оптимальный температурный режим.

Для получения Н₂ осуществляется неполное окисление природного газа. В качестве окислителей могут быть:

Первичный продукт , поэтому осуществляется:

выделяется из газовой смеси.

Какой окислитель выбрать? - наиболее доступный окислитель; - в чистом виде в природе нет.

1 и 2 реакции сильно эндотермичны и для их протекания надо увеличивать температуру, т.е. увеличиваются затраты энергии. 3 реакция почти необратима и экзотермична, процесс протекает без затрат энергии из вне.

Конверсия водяным паром.

(1)-Реакция является сильно эндотермичной. Надо для сдвига равновесия вправо. Реакция протекает с числа газовых моль, поэтому необходимо . Чтобы увеличить степень использования первого компонента, берут избыток второго (избыток водяного пара).

(2)-Реакция экзотермична. При равновесие смещается влево надо . Реакция идет без изменения числа газовых молей, значит Р не оказывает влияния на протекание реакции. Избыток водяного пара способствует большей степени использования .

В одном аппарате и в одну стадию процесс провести нельзя, т.к. эндо- и экзотермические реакции. Оптимальная температура для обеих реакций 823℃ с 10% содержанием на выходе при высоком давлении, т.к. при увеличении Р увеличивается содержание исходных реагентов и увеличивается скарость процесса.

Конверсия кислородом. )

Эти реакции протекают без подвода тепла и катализаторов, важно соотношение - 1:0,6(при недостатке из-за часть метана подвергается крекингу, а сажа забивает оборудование, но при большом избытке - содержание , т.к. образуется больше по реакции (1)).

Конверсия .

Конверсия протекает при высокой температуре и на катализаторе, а степень конверсии ниже, чем при других окислителях. При этом в воздухе мало, а получение из твердого топлива дорого и образуется (а при конверсии - ) и - надо больше для конверсии .

Конверсия . Образуется только (надо воздухоразделительная установка), можно воздух обогащенный кислородом.