Metode industriale pentru prepararea hidrogenului - studopediya

Agenția Federală pentru Educație

instituție de învățământ de stat

Învățământ superior profesional

Moscova Academia de Stat de Arte Tehnologie Chimică. MV Lomonosov

Departamentul de Tehnologie Chimică Generală

Producția chimică principală.

(Pentru studenții de la Facultatea de V „Menendzhment, ecologia și economia“ în direcția numărului 060800 „Economie și organizarea producției“)

Manualul este destinat pentru studenții desigur V full-time facultate departament „Menendzhment, ecologia și economia“ de numărul spetsialnnosti 060800 „Economie și organizarea producției.“ Manualul prezintă producția chimică de bază. Chimia procesului, condițiile optime pentru implementarea acestora, diagrame flux, proiectarea aparatului de bază.

Recomandat Biblioteca și Publicații al Comisiei MITHT-le. MV Universitatea în manualele de formare.

Domenii de aplicare: producția de amoniac, metanol, acid clorhidric în metalurgie este utilizat în hidrocracare și petrol prin hidrotratare, etc.

Procedeele comerciale pentru producerea hidrogenului.

1). Fizic - extragerea de hidrogen din gazul de cocserie prin răcire adâncă condensare fracționată-termic).

2). Metoda electrochimică - electroliza apei. Puritatea hidrogenului - 99,8%. Dezavantajul - un consum ridicat de energie electrică.

3). Metoda chimică - conversia hidrocarburilor gazoase. Materia primă utilizată: o hidrocarbură gazoasă este metan sau fracțiuni de benzină de hidrocarburi petroliere.

Conversia metan - o oxidare metan la temperatură ridicată cu oxigen sau compuși conținând oxigen: H2O sau CO2.

Oxidantul utilizat și designul tehnologic sunt următoarele exemple de realizare ale procesului de producere a hidrogenului: conversia catalitică cu abur-oxigen, conversie mare de oxigen, catalitic parouglekislotnaya conversie.

Oxidarea metan în prepararea gazului de sinteză are loc în următoarea reacție generală principale:

CH4 + H2O CO + 3H2 -Q (1.1.)

CH4 2CO + CO2 + 2H2 -Q (1.3.)

În condiții reale, desfășurarea procesului de reacție 1.1. și 1.3. Ele sunt reversibile și reacția endotermă 1.2. - ireversibil și exoterme.

Prima etapă de conversie a metanului.

CH4 + H2O CO + 3H2 - Q (1.1.)

În plus față de reacție posibile Principalele reacții secundare ale descompunerii metan, la o temperatură de aproximativ 950 0 C:

Reacțiile (1.1.), În faza gazoasă este lentă (E = 62,2 kcal / mol). Pentru a accelera procesul se desfășoară pe suprafața unui catalizator solid nichel eterogen. Nichelul sputtering camping pe un purtător solid 2O 3 sau MgO. Catalizatorul este realizat sub formă de granule, pelete sau inele și constă dintr-un suport poros și un component activ. Prezența catalizatorului nu numai că poate crește viteza de reacție principal, dar, de asemenea, un exces adecvat de oxidant pentru a elimina reacțiile secundare.

conversie pe viață catalizator în condiții normale de utilizare de până la trei ani sau mai mult. Activitatea lor se reduce prin acțiunea diverselor otrăvuri. Catalizatorii de nichel sunt cei mai sensibili la compuși cu sulf. Otrăvirea apare ca urmare a formării de sulfură de nichel pe suprafața catalizatorului, complet inactivă în ceea ce privește reacția de reformare a metanului. Sulful catalizator otrăvit este aproape complet incapabil de a se regenera, în anumite condiții de temperatură atunci când se aplică într-un reactor de gaz pur. Activitatea catalizatorului Zauglerozhennogo poate fi restabilită prin tratarea cu abur. De aceea, înainte ca gazul metan convectorului a fost supus desulfurarea.

catalizator de nichel funcționează într-o gamă largă de temperaturi de 600-1000 0 C.

Cu creșterea temperaturii de ieșire este crescută, dar este mai mare temperatura, cu atât mai mare costul energiei electrice, cerințele de mai sus pentru stabilitatea termică a materialelor, și devine în consecință echipamente mai scumpe.

Deoarece porțiunea din metan este transformată în a doua etapă pe calea aerului, reacția (1.1.) Nu trebuie să urmeze. Prin urmare, temperatura optima a procesului este determinată de condițiile de echilibru și cinetica reacției.

Mai mult, trebuie remarcat faptul că, la o temperatură de 950 0 C începe să se supună rapid o reacție secundară de descompunere a metanului, pentru a forma de negru de fum. Activitatea catalizatorului pierdut.

Prin urmare, temperatura optimă a primei trepte este conversia metanului 800 0 C. În prima etapă este transformat în metan, pentru aproximativ 90%.

Pentru a polariza echilibrul spre formarea produselor este necesară pentru a reduce presiunea, deoarece procesul este de a crește numărul de moli. Cu toate acestea, în practică, procesul de conversie a metanului se realizează la o presiune de 4 MPa. Efectul negativ al presiunii la ieșirea compensa temperatură ridicată și excesul de abur.

Avantajele presurizare:

1). Deoarece procesele ulterioare în care se folosește hidrogen, (producția de amoniac și metanol) care curge la presiune ridicată (30 MPa), creșterea presiunii de conversie a metanului reduce, în general, costurile de comprimare.

2). Cu crescut presiunea crește viteza de reacție crește productivitatea.

3). costul capitalului redus al construcției unei instalații de hidrogen (plantă hidrogen volum redus, cantitatea de tubulatură, numărul de compresoare). Utilizați conducte de presiune Linie.

4). Cu o presiune crescută îmbunătățește posibilitatea de a folosi căldura latentă de vapori de apă.

5). îndepărtarea îmbunătățită a CO2.

Selectarea raportului componentelor de pornire.

Procesul de conversie a metanului este efectuată cu un exces de vapori de apă. Excesul de vapori de apă este selectat astfel încât să compenseze presiunea ridicată și necesitatea ca procesul ulterior de conversie CO.