Ipari előállítására irányuló módszereket a hidrogén - studopediya

Szövetségi Oktatási Ügynökség

Állami oktatási intézmények

Magasabb Professional Education

Moszkvai Állami Egyetem Fine Chemical Technology. MV Lomonoszov

Department of General Kémiai Technológia

A fő vegyipari termelés.

(A diákok a kar V „Menendzhment, az ökológia és a gazdaság” irányába szám 060800 „Gazdaság és termelés szervezésének”)

A kézikönyv célja a diákok V során teljes munkaidőben részleg kar „Menendzhment, az ökológia és a gazdaság” a spetsialnnosti szám 060800 „Gazdaság és termelés szervezésének.” A kézi bemutatja az alapvető kémiai termelés. A kémia a folyamat, optimális feltételeket a végrehajtás, áramlási diagramok, tervezni az alapvető berendezést.

Ajánlott Könyvtár és kiadványok Bizottság MITHT őket. MV Egyetemi oktatási kézikönyveket.

Alkalmazási terület: a termelés az ammónia, metanol, sósav a kohászatban használják hidrokrakkoló és hidrogénező ásványolaj, stb

Kereskedelmi folyamatok előállítására hidrogénatom.

1). Fizikai - kitermelése hidrogén kokszolókemence-gáz mély hűtés frakcionáltan-termikus kondenzáció).

2). Elektrokémiai eljárás - víz elektrolízisével. A tisztaság a hidrogén - 99,8%. A hátránya - a magas villamosenergia-fogyasztás.

3). A kémiai módszer - konverziós szénhidrogén gázok. A felhasznált alapanyagok: egy szénhidrogén gáz metán, vagy benzin frakciók ásványolaj szénhidrogének.

A konverziós metán - metán oxidációt magas hőmérsékleten oxigénnel vagy oxigént tartalmazó vegyületek: H2 O vagy CO2.

Amint az oxidálószer használt és technológiai tervezés a következő kiviteli alakjai az eljárás hidrogén előállítására: gőz-oxigén katalitikus konverzió, a magas oxigén-konverzió, a katalitikus konverzió parouglekislotnaya.

Oxidálása metán előállítására szintézis gáz zajlik a következő fő teljes reakció:

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

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

Valós körülmények között, a reakciót folyamat 1.1. és 1.3. Ezek a vegyületek reverzibilis, és az endoterm reakció 1.2. - visszafordíthatatlan és exoterm.

Az első szakaszban a metán-konverzió.

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

Amellett, hogy a fő reakció a lehetséges mellékreakciók bomlási metán hőmérsékleten körülbelül 950 0 C:

Reactions (1.1.) A gázfázisú lassú (E = 62,2 kcal / mol). Ahhoz, hogy a folyamat felgyorsítása ez hajtjuk felszínén szilárd heterogén nikkel katalizátor jelenlétében. Nikkel porlasztott kemping egy szilárd hordozóanyaggal Al2 O3 vagy MgO. A katalizátort készült formájában granulátumok, pelletek vagy gyűrűk, és egy porózus hordozóanyag és egy aktív komponenst. A katalizátor jelenlétében nem csak növeli a sebességet a fő reakció, hanem egy megfelelő oxidálószer fölöslegének kiküszöbölésére mellékreakciók.

konverziós katalizátor élettartama normál használat mellett akár három vagy több év. Az aktivitás csökkenése hatására különböző katalizátor mérgek. Nikkel-katalizátorok a legérzékenyebbek kénvegyületeket. A mérgezés miatt előfordul, hogy a formáció a nikkel-szulfid felszínén katalizátor, teljesen inaktív, tekintettel a metán reformáló reakciót. Kén mérgezett katalizátor szinte teljesen képtelen regenerálódhat bizonyos hőmérsékleti körülmények alkalmazásakor a tiszta gáz reaktorba. Zauglerozhennogo katalizátor aktivitása helyreállítható kezeléssel gőzzel. Ezért, mielőtt a konvektor metángáz vetettük alá kéntelenítő.

Nikkel katalizátorként működik egy széles hőmérséklet-tartományban 600-1000 0 C.

A növekvő hőmérséklet a kimenet nőtt, de minél magasabb a hőmérséklet, annál nagyobb a villamos energia ára, a fenti követelményeknek termikus stabilitását anyagok, és ennek megfelelően drágább lesz felszerelések számára.

Mivel a részét a metán alakítjuk a második szakaszban a légi, a reakció (1.1.) Nem kell, hogy kövessék. Ezért, hogy az eljárás optimális hőmérsékletet úgy határozzuk meg az egyensúlyi feltételek és a kinetikáját a reakciót.

Továbbá, meg kell jegyezni, hogy a hőmérsékleten 950 0 C kezd gyorsan átmegy a mellékreakció bomlási metán alkotnak korom. Elveszett katalizátor aktivitását.

Ezért, az optimális hőmérséklet az első lépésben az metán 800 0 C. Az első szakaszban alakul metánná körülbelül 90%.

Előfeszíti az egyensúlyi felé termékek képződéséhez szükséges, hogy csökkentse a nyomást, mert a folyamat az, hogy növelje a móljainak száma. A gyakorlatban azonban, a metán-konverzió folyamat nyomáson hajtjuk végre a 4 MPa. A negatív nyomás hatása a kimeneti kompenzálja emelt hőmérsékleten és a felesleges gőz.

Az előnyök a nyomás-:

1). Mivel az ezt követő eljárásokban, ahol hidrogént használunk, (termelés az ammónia és a metanol) áramló nagy nyomáson (30 MPa), a nyomás emelkedése a metán-konverzió általában csökkenti a költségeit tömörítésére.

2). A megnövekedett nyomás növeli a reakció sebességét növeli a termelékenységet.

3). A beruházási költségeket csökkenti az építési egy hidrogén üzemet (csökkentett térfogatú hidrogén üzemet, az összeg a csővezeték, a kompresszorok száma). Használja Vonalnyomás csövek.

4). A megnövekedett nyomás javítja a lehetőségét, hogy a latens hő a vízgőz.

5). Javított eltávolítása CO2.

Kiválasztása aránya a kiindulási komponensek.

A folyamat a metán-konverzió végezzük feleslegben vízgőzt. A felesleges vízgőz úgy választjuk meg, hogy kompenzálja a magas nyomás és annak szükségességét, hogy az azt követő CO-konverzió folyamatát.