Выпадение свободного углерода

В процессе конверсии углеводородных газов водяным паром возможно протекание реакций с образованием твердой среды – углерода:

СН4 = С + 2Н2 – 17,9 ккал (75,0 кДж)                     (4.20.)

2СО = С + СО2 + 41,2 ккал (172,6 кДж)                          (4.21.)

Выпадение свободного углерода в процессе каталитической конверсии углеводородов приводит к понижению активности и механическому разрушению гранул катализатора, росту гидравлического сопротивления.

Значительное уменьшение количества пара приводит к частичному термическому распаду метана с образованием свободного углерода.

С повышением молекулярного веса углеводородов степень конверсии увеличивается лишь до температуры не выше 6000С. Практически полное разложение углеводородов достигается при 8000С, т.е. при той же температуре, что и для конверсии метана. Такое совпадение объясняется тем, что не вступившие в реакции взаимодействия с водяным паром гомологи метана превращаются на никелевом катализаторе в метан, причем при 4000С – на (80÷90)%, а при более высокой температуре почти целиком.

Чем ниже температура, тем быстрее и сильнее разрушаются зерна катализатора.

Зауглероживание катализатора при 10000С не приводит к разрушению гранул, хотя абсолютное количество выделившегося при этом углерода значительно больше, чем при более низких температурах.

Объясняется это тем, что при низких температурах углерод образуется в виде рыхлой тонкодисперсной сажи, не препятствующей проникновению углеводорода в глубь зерна, и термический распад углеводорода происходит не только на нарушенной поверхности зерна катализатора, но и во внутренних порах. Образование в них новой и твердой фазы – углерода приводит к разрыву зерна.

Чем выше температура, тем крупнее и плотнее кристаллы углерода. Они закрывают поры и препятствуют проникновению углерода в глубь зерна. Поэтому в результате многократного зауглероживания катализатора при пропускании через него природного газа без окислителей при 10000С углерод отлагается в форме плотного графита только на наружной поверхности, и разрыва гранул катализатора не происходит.

Слой углерода на зернах никелевого катализатора значительно снижает его активность, но в процессе конверсии углеводородов с добавлением необходимого количества окислителей при температуре более 7000С углерод газифицируется, и активность катализатора восстанавливается.

Таким образом, временное зауглероживание катализатора при прекращении или значительном уменьшении количества добавляемых окислителей наиболее опасно в интервале температур (400÷800)0С из-за максимального разрушения гранул катализатора до порошкообразного состояния.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector