Конверсия газов
Определение «Конверсия газов» по БСЭ:
Конверсия газов - переработка газов с целью изменения состава исходной газовой смеси. Конвертируют обычно газообразные углеводороды (метан и его гомологи) и окись углерода с целью получения водорода или его смесей с окисью углерода. Такие смеси используются для синтеза органических продуктов и в качестве газов-восстановителей в металлургии или подвергают дальнейшей переработке для получения водорода. Конверсию проводят с применением в качестве окислителей различных реагентов (кислорода, водяного пара, двуокиси углерода и их смесей). Возможно также использование для этой цели окислов металлов. Наиболее экономичным сырьём для конверсии является метан (природный газ). Конверсия метана различными окислителями может быть описана уравнениями:
CH4 + H2O ⇔ CO + 3H2 - 2066·10І дж (49,3 ккал),
CH4 + CO2 ⇔ 2CO + 2H2 - 2476·10І дж (59,1 ккал),
CH4 + 0,5 O2 ⇔ 2H2 + 356∙10І дж (8,5 ккал),
CO + H2O ⇔ CO2 + H2 + 411∙102 дж (9,8 ккал).
Реакции окисления гомологов метана идут аналогичным образом.
Различают К. г. каталитическую и высокотемпературную. Каталитическую конверсию метана проводят с водяным паром в трубчатых печах с внешним обогревом (паровая конверсия), а также с парокислородной смесью в аппаратах шахтного типа при небольшом (1,5-2 кгс/смІ, или 0,15-0,2 Мн/мІ, см. автотермическую конверсию в таблице) и повышенном (20-30 кгс/смІ или 2-3 Мн/мІ) давлении. Наилучший катализатор - никелевый с различными добавками.
Высокотемпературную конверсию осуществляют в отсутствие катализаторов при температурах 1350-1450°C и давлениях до 30-35 кгс/смІ, или 3-3,5 Мн/мІ; при этом происходит почти полное окисление метана и др. углеводородов кислородом до CO и H2. Примерный состав газа, получаемого при высокотемпературной кислородной некаталитической конверсии метана: 3-4% CO2, 36-38% CO, 57-59% H2, 0,2-0,4% CH4, 2% N2.
Преимущество этого метода - отсутствие катализатора и несложное аппаратурное оформление, недостаток - повышенный расход кислорода.
Состав газа, получаемого при каталитической конверсии метана под давлением до 200 кн/мІ (2 кгс /смІ)
| Максимальная | Состав исходной смеси | Конечный состав газа, % |
| температура |
Конверсия | слоя катализатора | Н20 (кг) | 02 (нмі) |
| °C | CH4 (нмі) | СН4 (нмі) | СО2 | СО | Н2 | СН4 | N2 |
Паровая | 800 | 2 | - | 8 | 15 | 75 | 1,5 | 0,5 |
Автотермическая | 1000 | 0,7 | 0,5 | 9 | 22 | 67 | 1,0 | 1,0 |
Конверсию окиси углерода применяют
преимущественно для производства водорода.
Использование катализаторов обеспечивает необходимую
скорость реакции. Наиболее эффективны железо-окисные
катализаторы с различными добавками. Конверсию окиси углерода обычно ведут при 400-450°C, невысоком или повышенном давлении с подачей трёхкратного
(против стехиометрического) и большего избытка водяного пара.
Лит.:
Справочник азотчика, т. 1, М., 1967, разд. 2;
Термодинамика процессов получения газов заданного состава из горючих ископаемых, М., 1969.
В. С.
Альтшулер.
Конверсионный транзистор
Конверсия газов
Конвертерный чугун