Катализаторы процесса конверсии углеводородных газов.

При отсутствии катализатора скорость конверсии метана с водяным паром очень мала и термодинамическое равновесие в области температур (700÷1050)0С не достигается.

В промышленном трубчатом реакторе конверсия метана до получения смеси, близкой к равновесной, должна осуществляться при большей скорости процесса. Для увеличения скорости взаимодействия углеводородов с водяным паром и диоксидом углерода применяют катализаторы.

Наибольшей каталитической активностью в реакциях взаимодействия углеводородов с водяным паром и диоксидом углерода обладает катализатор, содержащий никель. Массовая доля никеля в различных катализаторах колеблется от 3 до 40%.

На конечный состав газа, получаемого при осуществлении каталитической конверсии в трубчатом реакторе, влияют несколько различных, но связанных между собой процессов.

Первый из них — собственно процесс конверсии, который протекает непосредственно на поверхности катализатора со скоростью, соответствующей температуре слоя. Скорость этого процесса характеризуется изменением концентрации исходных веществ в единицу времени и резко возрастает с повышением температуры.

Второй процесс – подвод реагентов к поверхности катализатора. Скорость этого процесса характеризуется линейной, объемной или эффективной скоростью.

Третий процесс – подвод тепла через обогревательную стенку трубчатого реактора к реагирующей газовой смеси и катализатору. Скорость этого процесса характеризуется тепловым потоком.

Лимитирующей стадией суммарного процесса конверсии, состоящего из трех указанных процессов, будет самый медленный из них, т.е. протекающий с наименьшей скоростью.

Активность никелевых катализаторов конверсии при температурах (760÷830)0С настолько велика, что при объемной скорости 3500 ч–1 достигается степень превращения углеводородов близко к расчетной равновесной и скорость химических реакций не лимитирует процесс конверсии.

В трубчатой печи лимитирующей стадией является подвод реагентов и тепла через стенки реакционных труб.

Повышение температуры ограничивается главным образом механическими свойствами сталей, из которых изготовлены реакционные трубы. Максимальная рабочая температура стенки реакционных труб не превышает (900÷929)0С, а тепловые потоки не превышают (60000÷100000) ккал/м2ч. При паровой конверсии углеводородных газов в трубчатых печах применяются никелевые катализаторы ГИАП-19 (ICI Katalko 57-4).

В шахтном конверторе для паровоздушной конверсии метана применяются катализаторы ГИАП-14, ГИАП-3-6Н или ГИАП-8.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector