Промишлени методи за получаване на водород - studopediya

Федералната агенция за образование

Държавната образователна институция

Висше професионално образование

Московския държавен академия за изящни химични технологии. MV Ломоносов

Катедра по обща Химикотехнологичен

основна химическа продукция.

(За студентите от факултет на V "Menendzhment, екология и икономика" в посока на номер 060800 "Икономика и организация на производството")

Наръчникът е предназначен за ученици от V курс на пълно работно време преподаватели отдел "Menendzhment, екология и икономика" на spetsialnnosti номер 060800 "Икономика и организация на производството." Ръководството представя основна химическа продукция. Химията на процеса, оптимални условия за тяхното изпълнение, поток диаграми, дизайн на основния апарат.

Препоръчителна Библиотека и публикации Комисията MITHT тях. MV Университет като ръководства за обучение.

Области на приложение: производство на амоняк, метанол, солна киселина в металургията се използва в хидрокрекинг и хидротретиране нефт и т.н.

Търговски процеси за производство на водород.

1). Физическа - извличане на водород от коксов газ чрез дълбоко охлаждане фракционна-термична кондензация).

2). Електрохимичен метод - електролиза на вода. Чистотата на водорода - 99.8%. Недостатък - високо потребление на електрическа енергия.

3). Методът на химически - превръщане на въглеводородни газове. Суровината се използва: въглеводороден газ е метан, или бензинови фракции от нефтени въглеводороди.

Превръщането на метан - окисление на метан при висока температура с кислород или кислород-съдържащи съединения: Н2 О или СО2.

Като окислител се използва и технологично дизайн са следните варианти на метода за производство на водород: пара кислород каталитично преобразуване, висока конверсия кислород, каталитично parouglekislotnaya превръщане.

Окисляване на метан при получаването на синтетичен газ се извършва в следната основна общата реакция:

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

CH4 + CO2 2CO + 2Н2 -Q (1.3.)

В реални условия, провеждане на процеса на реакция 1.1. и 1.3. Те са обратими и ендотермична реакция 1.2. - необратим и екзотермична.

Първият етап на метан превръщане.

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

В допълнение към основните реакционни възможни нежелани реакции на разлагане на метан при температура от около 0 ° С 950:

Реакциите (1.1.) В газова фаза е бавен (Е = 62,2 ккал / мол). За да се ускори процесът се извършва по повърхността на твърд хетерогенен катализатор никел. Никел разпръснати къмпинг върху твърд носител Al2 О3 или MgO. Катализаторът е под формата на гранули, пелети или пръстени и се състои от порест носител и активен компонент. Наличието на катализатора може не само да се увеличи скоростта на основната реакция, но също така подходящ излишък на окислител за премахване на нежелани реакции.

конверсия катализатор живот при нормална употреба до три години или повече. Тяхната активност се редуцира чрез действието на различните катализаторни отрови. Никелови катализатори са най-чувствителни към серни съединения. Отравянето се дължи на образуването на никелов сулфид върху повърхността на катализатор, напълно неактивен по отношение на реформирането реакцията на метан. Сярата отровен катализатор е почти напълно в състояние да се регенерира при определени температурни условия при прилагането на чист реактор газ. Zauglerozhennogo катализатор активност може да бъде възстановена чрез обработка с пара. Ето защо, преди конвектор метан газ се подлага на десулфуризация.

Никел катализатор работи в широк температурен диапазон от 0 ° 600-1000

С увеличаване на температурата на изхода се увеличава, но колкото по-висока е температурата, толкова по-големи разходи за ток, по-горе изисквания за термична стабилност на материалите, както и съответно става по-скъпо оборудване.

Тъй като част от метана се превръща във втория етап от въздух, реакцията (1.1.) Не трябва да се следват чрез. Следователно, оптималната температура на процеса се определя от условията на равновесие и кинетиката на реакцията.

Освен това следва да се отбележи, че при температура от 950 0 С започва бързо да се подложи на странична реакция на разлагане на метан да образуват сажди. Загубил катализатор активност.

Следователно, оптималната температура на първия етап е превръщането на метан 800 0 ° С В първия етап се превръща в метан в продължение на около 90%.

За да повлияят на равновесието към образуване на продукти е необходимо да се намали налягането, тъй като процесът е да се увеличи броят на моловете. На практика обаче, процесът на преобразуване метан се извършва при налягане от 4 МРа. Отрицателният ефект на налягане на изхода компенсира повишена температура и излишъкът от пара.

Предимствата на за налягане:

1). Тъй като на следващите процеси, където се използва водород, (производство на амоняк и метанол), преминаващ под високо налягане (30 МРа), повишаването на налягането в метан превръщане обикновено намалява разходите за пресоване.

2). С увеличени увеличава налягането на скоростта на реакцията се увеличава производителността.

3). Намалена капиталовите разходи за изграждане на водород растение (водород растителна намален обем, количеството на тръбопроводи, броят на компресори). Използвайте тръбопроводи налягане.

4). С повишено налягане подобрява възможността за използване на латентна топлина на водна пара.

5). Подобрена отстраняване на СО2.

Избор на съотношение на изходните компоненти.

Процесът на метан превръщане се извършва с излишък от водна пара. излишната вода пара е избран така, че да се компенсира високо налягане и необходимостта за неговото последващо CO превръщане.