Сборник тезисов докладов
ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА В КАТАЛИТИЧЕКОМ ПРОЦЕССЕ ПАРОУГЛЕКИСЛОТНОЙ
жүктеу/скачать 6,55 Mb. Pdf көрінісі
|
proceedings 2020
| ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА В КАТАЛИТИЧЕКОМ ПРОЦЕССЕ ПАРОУГЛЕКИСЛОТНОЙ
КОНВЕРСИИ МЕТАНА Д.В. Демидов, М.Б. Розенкевич, Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева Россия, г. Москва, Миусская пл., 9, 125047 E-mail: rozenkev@mail.ru
метана применительно к задаче получения в соответствии с суммарным уравнением реакции 3CH
4 + СO
2 + 2Н
2 О ↔ 4CO + 8H 2 ,
2 /CO ~ 2,0, пригодной к синтезу метанола и жидких углеводородов. При проведении анализа были поставлены следующие условия, которым должна удовлетворять продуктовая газовая смесь: отсутствие накопления конденсированной фазы углерода; остаточное содержание метана и диоксида углерода в продуктовой газовой смеси не должно превышать 8%; мольное отношение водорода и оксида углерода должно лежать в пределах 2,0-2,2. В качестве расчетного выбран метод минимизации полной энергии Гиббса, позволяющий рассматривать каждый компонент смеси независимо от набора реакций, в котором он участвует. Расчеты оптимальных составов исходной газовой смеси СН 4 /СО 2 /Н 2 О проведены в диапазоне температур 700- 1000
0 С и давлений 0,1-4 МПа. Полученные расчетные данные показывают, что при давлении 0,5 МПа и использовании оптимизированных мольных соотношений CH 4 /CO 2 /H 2 O процесс пароуглекислотной конверсии с обеспечением можно проводить уже при 900°С, а при температуре 1000 0 С остаточная объемная доля СН 4 и СО 2 в продуктовой смеси оказывается меньше 2-3%. Экспериментальная проверка расчетов проводилась на экспериментальном стенде, представляющем собой малогабаритную автоматизированную установку, основным элементом которой был трубчатом реакторе, на смеситель которого снизу вверх раздельно подавались вода и смесь газов СН 4 -СО 2 -N 2 . Азот использовался в качестве репера для определения изменения концентраций реагентов в смеси. Эксперименты проводились при давлении 0,5 МПа с использованием промышленного катализатора ГИАП-19. Проведенные эксперименты продемонстрировали возможность использования этого катализатора в исследуемом процессе. В ходе работы были использованы различные составы исходной газовой смеси, позволяющие получить синтез-газа с объемным отношением H 2 /CO в диапазоне 1,3 – 4,5, что подтверждает возможность использования стандартных катализаторов паровой конверсии метана в процессе получения синтез-газа варьируемого состава, в том числе и состава H 2 /CO ~ 2,0. Полученные зависимости объемного отношения концентрации водорода к моноксиду углерода удовлетворительно воспроизводят расчетные данные, что позволяет сделать вывод о достаточной точности проведенных термодинамических расчетов и возможности использования выбранных оптимальных сырьевых составов для получения синтез-газа для производств метанола и синтетических углеводородов. Показано, что пароуглекислотная конверсия метана протекает на катализаторе ГИАП-19 достаточно стабильно, позволяя достичь конверсии метана >95. В заключение отметим, что полученные в настоящей работе результаты показывают безусловные преимущества метода пароуглекислотной конверсии метана как метода получения синтез-газа переменного состава по объемному отношению концентраций водорода и оксида углерода, в том числе и состава H 2 /CO ~ 2.0, пригодного к синтезу метанола и жидких углеводородов, обусловленные: простотой и надежностью технологии, не требующей сложной инфраструктуры, связанной с необходимостью использования кислородного производства, принципиальной возможностью получения синтез-газа требуемого состава в пределах соотношения H 2 /CO ~ 1,3 – 4,5, что создает предпосылки для отказа от стадий корректировки состава синтез-газа на последующих стадиях его переработки.
|