Главная -> Словарь

Конверсии природного

При окислении нафталина для получения 1 моль фталевого ангидрида теоретически необходимы 9 атомов кислорода; при окислении о-ксилола — только 6. Поэтому тепловой эффект при окислении о-ксилола во фталевый ангидрид заметно меньше, чем при окислении нафталина в тот же продукт . Выходы же незначительны из-за большой конверсии исходного сырья в продукты полного окисления . В настоящее время основное количество фталевого ангидрида получают из нафталина.

Например, в цитированной уже работе при 55 °С отношение цис-/транс- при небольших степенях конверсии исходного олефина составляло 47, а 96% образующихся продуктов приходилось на цыс-бутен-2. Еще одной особенностью основного катализа является преимущественное образование р-изомеров из-а-олефинов; скорость превращения р—VY значительно ниже в присутствии основных катализаторов по сравнению с кислотными.

Как видно из представленных результатов, температурные области эффективного действия катализаторов для выбранных реакций достаточно разнесены. В температурном диапазоне 220-260°С, где достигается выход серы близкий к 100%, реакция окисления пропана протекает с незначительной скоростью. Негативное воздействие паров воды на параметры целевого процесса отмечалось ранее. Селективность процесса существенно падает при введении воды в количестве 60 об.% при одновременном увеличении суммарной конверсии исходного сероводорода. Интересным представляется полученный результат, показывающий, что при высоких значениях объемной скорости удается достичь высоких показателей реакции прямого окисления сероводорода даже при высоком содержании паров воды в газовой фазе . Таким образом, при малом времени контакта реакция прямого окисления сероводорода протекает с заметно более высокой скоростью, чем обратный процесс взаимодействия паров воды с серой в газовой фазе с образованием сероводорода и диоксида серы.

Здесь /"в — мольный поток целевого продукта на выходе из реактора, FA, о — мольный поток на входе в реактор, ХА — степень конверсии исходного реагента, VA и VB — стехиометри-ческие коэффициенты суммарной реакции об-

Состав продуктов регулируют степенью конверсии исходного оле~ фина, причем при целевом получении, например, тетрамера пропилена образовавшиеся димер и тример возвращают на полимеризацию.

Как и в других подобных случаях, регулирование выхода промежуточного продукта может быть достигнуто путем уменьшения степени конверсии исходного углеводорода в результате снижения времени контакта. Найдено, что хороший выход ацетилена при небольшом образовании сажи можно получить при степени конверсии исходного углеводорода ^50% и времени его пребывания в зоне реакции изменяется от долей минуты до нескольких часов. При более

Алюмо-хромовые катализаторы активны к дегидрированию н-бутана и изопентана при 500—650°С, однако повышение температуры ведет к усиленному развитию побочных реакций, имеющих более высокую энергию активации. Оптимальной считают 560—590 °С при дегидрировании н-бутана и 530—560 °С при дегидрировании более реакционноспособного изопентана. Селективность падае" при повышении степени конверсии исходного парафина , поэтому ее ограничивают величиной 40— 45%. В указанных условиях селективность процесса по «-бутилену составляет »75% , а по изоами-лену »70% . В указанных условиях алюмо-хромовые катализаторы все же довольно быстро закоксо-вываются, и требуется периодически выжигать с них кокс при 600—1550 °С воздухом.

Степень конверсии исходного сырья составляет 20—30% при селективности да55%. Контактный газ содержит «11% бутадиена и 25—30% бутиленов. Из-за проведения обеих стадий дегидрирования не в оптимальных для них условиях селективность меньше, чем при двухстадийном процессе, но это компенсируется снижением капиталовложений и энергетических затрат благодаря сокращению некоторых стадий производства.

С увеличением числа атомов углерода в исходном углеводороде возрастает стехиометрический расход пара и выход СО + Н2 в расчете на объем исходного газа. На практике при работе с парафиновыми углеводородами тяжелее метана объем водяного пара должен в два раза и более превышать стехио-метрическое его количество. С повышением температуры расход пара уменьшается, так как при этом скорость реакции возрастает и, следовательно, степень конверсии исходного газа увеличивается.

Важной характеристикой химического процесса является степень превращения исходного сырья, под которой понимают относительное количество исходного сырья, прореагировавшего в данной реакции, измеренное в долях единицы или процентах. Так, если степень превращения равна х, то количество непрореагировавшего сырья составит 1 — х, или 100 — х.

.. Кислород предварительно подогревают до 315° и затем в смеси с нагретым до 650° природным газом под давлением 20—21 ат подают в футерованную камеру сгорания, где проходит реакция и развивается температура примеряю 1350°. Продукты реакции направляются затем в котел-утилизатор, где они охлаждаются до 315° с получением примерно 45-атмосферного пара. После этого синтез-газ проходит теплообменник, холодильник и, наконец, промыватель для удаления сажи. При конверсии природного газа, не являющегося чистым метаном, получается газ с соотношением СО : Н2 примерно 1 : 1,8 .

Другие исследователи более доказательно утверждали, что окислительно —восстановительный каталитический процесс протекает стадийно посредством взаимодействия восстановителя с кислородом поверхности окисла миталла и реокислении восстановленного катализатора окислителями, то есть каталитическая поверхность рассматривается как химический реагент Надо отметить, что старый железопаровой способ получения водорода был основан на периодическом осуществлении отдельных стадий конверсии природного газа.

На основе синтез-газа ацетиленовых установок . . . На основе каталитической конверсии природного газа

Наименование катализатора дается предпочтительно в наиболее кратком варианте с максимально возможным использованием терминов классификации катализаторов по процессам, предложенной Институтом катализа СО АН СССР. Например, «никелевый катализатор конверсии природного газа с водяным паром с целью получения газа для синтеза метанола».

Такая расшифровка является характеристикой катализатора, использование которой позволяет дать расширенное наименование катализатора . Например, «Никелевый катализатор конверсии природного газа с водяным паром, осуществляемой при средних температурах и высоком давлении в трубчатом конверторе с целью получения газа для синтеза метанола».

При обработке этой информации выяснилось, что основное количество опубликованных материалов касается катализаторов, применяемых при конверсии природного газа и легких нефтепродуктов. Значительно меньше сведений о катализаторах, используемых при конверсии других видов углеводородного сырья. Такая неравномерность распределения информации о катализаторах несомненно связана с имеющимся различием в масштабах применения соответствующих видов сырья.

Катализаторы конверсии природного газа с водяным паром. Процесс паровой каталитической конверсии природного газа является наиболее распространенным способом промышленного получения водорода. Этот эндотермический процесс обычно осуществляют в трубчатых реакторах с внешним газовым обогревом, Наиболее перспективным и экономичным считается процесс паровой конверсии под давлением 20—30 атм. Однако наибольшее количество публикаций за рассматриваемый период посвящено . не этому варианту процесса, а конверсии природного газа при более низком давлении. Эти материалы касаются, в основном, вопросов усовершенствования данного процесса в его простейшем одноступенчатом и двухступенчатом вариантах, а также возможностей применения новых никелевых катализаторов .

Катализаторы конверсии природного газа с кислородом. В химической промышленности в свое время получили распространение процессы каталитической конверсии природного газа, осуществляемые в шахтных конверторах с применением двух окислителей — кислорода с водяным паром. Наряду с этим известны процессы, в которых используют один из окислителей — кислород или воздух, обогащенный кислородом . В этом случае процесс обычно проводят с применением двухслойной засыпки катализатора в шахтный реактор. В зоне горения размещают, например, никелевый катализатор, а в зоне конверсии — железный катализатор. С целью обогащения конечного газа водородом и окисью углерода производят рециркуляцию части продуцируемого газа, предварительно освобожденного от водяного пара и двуокиси углерода. Рециркулирующая часть газа подается не в лобовые слои катализатора в реакторе, а в зону конверсии. С помощью такого приема удается получить газ с относительно малым содержанием водяного пара и двуокиси углерода. Кроме того, в этом случае не отмечено образования сажи на катализаторе.

Катализаторы конверсии природного газа с водяным паром и кислородом. Процесс парокислородной конверсии природного газа широко применяют для получения синтез-газа, используемого в производстве аммиака и метанола. Обычно этот процесс осуществляют автотермично в кднверторах шахтного типа при низком или среднем давлении и при относительно небольших объемных скоростях по природному газу . Значительную интенсификацию парокислородной конверсии природного газа достигают в случае проведения его в аппаратах с кипящим слоем мелкого катализатора . В этом случае удается достичь довольно больших удельных нагрузок на аппарат . Объемная скорость по природному газу достигает 10 000—20 000 ч"1. Для исключения опасности отложения углерода на катализаторе рекомендуется^тщатель-но смешивать исходные компоненты и поддерживать необходимый избыток воздуха . Для обеспечения более равномерного распределения тепла реакции по слою катализатора последний загружают в конвертор, например, послойно с шарами из жаропрочной стали.

При конверсии природного газа с кислородом в большинстве случаев применяют никелевый катализатор . При этом температура процесса не превышает 900° С. Однако есть предложение об использовании в этом процессе хром-магниевого катализатора. В этом случае температура процесса должна быть повышена до 1000—1200° С .

Катализаторы конверсии природного газа с двуокисью углерода. При конверсии углеводородного сырья двуокись углерода чаще всего используют в смеси с водяным паром. Однако в литературе есть сведения о возможности проведения конверсии природного газа с одной двуокисью углерода при мольном соотношении окислителя к сырью, равном 2 : 1 . В этом процессе с успехом применяют катализатор с большим и очень малым содержанием никеля. В последнем случае отложение углерода на катализаторе подавлено и оно отмечается лишь при температуре свыше 900° С.