Конверсия оксида углерода (II)

Высокая температура на стадии конверсии метана не позволяет использовать потенциал оксида углерода (II) для получения водорода. Избирательную конверсию СО при низких температурах, исключающую обратное протекание конверсии метана, проводят, используя специфическое действие катализатора. Селективными катализаторами конверсии СО являются железохромовый и медьсодержащий катализаторы. Первый активен в области температур 600 - 700 К, второй более активен при 480 - 530 К, но дезактивируется при более высоких температурах.

Конверсия оксида углерода (II) - обратимая экзотермическая реакция:

СО + Н2О СО2 + Н2 + 41 кДж (30)

Реакцию проводят в реакторе с адиабатическими слоями катализатора и

конверсии метана

углерода

1 - увлажнитель, 2 - реактор с железохромовым катализатором, 3 - котел-утилизатор, 4 - реактор с медьсодержащим катализатором

Рисунок 8 - Технологическая схема конверсии оксида углерода (II) промежуточным охлаждением между ними.

В первом реакторе (слое) (рисунок 8) загружен более термоустойчивый железохромовый катализатор, а во втором - высокоактивный медьсодержащий катализатор. Соотношение пар : газ = (0,6 - 0,7) : 1 и поддерживается увлажнителем. Остаточное содержание СО составляет 0,3 - 0,5 %.

В некоторых схемах промежуточное охлаждение осуществляют впрыском конденсата, и за счет испарения воды температура между слоями снижается. Одновременно увеличивается соотношение пар : газ, т. е. избыток одного из реагентов, и необходимая степень превращения достигается при более высоких температурах. Такая схема могла быть применена в случае загрузки в оба слоя железохромового катализатора.

Очистка от оксидов углерода

Конвертированный газ содержит 17 - 18 % СОг и 0,3 - 0,5 % СО. Углекислый газ (СО2) - балласт для синтеза аммиака, угарный газ (СО) - яд для катализатора.

Диоксид углерода абсорбируют 19 - 21 % водным раствором

моноэтаноламина NH2CH2CH2OH (МЭА-очистка):

2RNH2 + Н2О + СО2 (RNH3)2CO3 (31)

Поглощение СОг (карбонизация раствора МЭА) - обратимый процесс. С повышением температуры равновесие сдвигается влево, т. е. возможна регенерация сорбента. Технологическая схема МЭА-очистки включает в себя два основных аппарата - абсорбер и десорбер.

Десорбция происходит при температуре 370 - 380 К. Такая схема «регенерации с рециклом» позволяет в чистом виде выделить примесь и исключить постоянное потребление сорбента. Чистый СОг используют в других производствах (получение карбамида, твердой углекислоты и др.).

Раствор МЭА не поглощает оксид углерода (II), и выходящий газ содержит СО. Как примесь его не выделяют, а превращают в метан, безвредный для катализатора и инертный в процессе синтеза аммиака. Реакцией, обратной конверсии метана (метанирования), СО дезактивируют как катализаторный яд:

СО + ЗН2 = СН4 + Н2О (32)

Суммарное содержание метана (непревращенного и образовавшегося в метанировании) в синтез-газе составляет 1 %.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >