Konverze (chemie)

Konverze (z lat. conversio - přeměna, změna) - proces zpracování plynů za účelem změny složení výchozí směsi plynů. Plynné uhlovodíky ( methan a jeho homology ) a oxid uhelnatý (II) se obvykle přeměňují na vodík nebo jeho směsi s CO. Tyto směsi se používají pro syntézu organických produktů a jako redukční plyny v metalurgii nebo se zpracovávají na čistý vodík [1] .

Přeměna některých látek

Přeměna metanu

Existují tři způsoby oxidační přeměny metanu:

parní reformování

částečná oxidace metanu vzdušným kyslíkem
konverze oxidu uhličitého.

Kvantitativní složení výsledného syntézního plynu je různé. Syntéza amoniaku vyžaduje syntézní plyn o složení oxidu uhelnatého a vodíku v poměru 1:3, který zajišťuje parní reformování. Pro syntézu methanolu je zapotřebí syntézní plyn o složení 1:2, který zajišťuje částečnou oxidaci metanu vzdušným kyslíkem. K získání dimethyletheru je zapotřebí syntézní plyn o složení 1:1, který zajišťuje konverzi oxidu uhličitého [2] .

Steam konverze

V průmyslu se používá prakticky pouze metoda parního reformingu, která dává na výstupu nejvíce vodíku. To je jeden ze způsobů, jak vyrábět vodík v průmyslovém měřítku. Výsledný syntézní plyn, složení oxidu uhelnatého a vodíku v poměru 1:3, poskytuje další syntézu amoniaku. Reakci parního reformování lze zjednodušit následovně:

\mathsf{CH_4 + H_2O \ \rightleftarrows{}\ CO + 3H_2}

Reakce probíhá na niklovém katalyzátoru při vysoké teplotě (700–900 °C). [2]

Přeměna se provádí v trubkových pecích s vnějším ohřevem. [jeden]

Částečná oxidace vzdušným kyslíkem

Zjednodušeně lze reakci procesu parciální oxidace metanu se vzdušným kyslíkem znázornit takto:

{\mathsf {CH_{4}+1/2O_{2}\ \rightleftarrows {}\ CO+2H_{2}}}

Technologický proces je možný bez katalyzátoru, ale při zvýšené teplotě (1100–1300 °C). Vzniklý syntézní plyn, složení oxidu uhelnatého a vodíku v poměru 1:2, je následně použit pro syntézu methanolu [2]

Technologický postup s katalyzátorem je možný, takže je prokázána vysoká účinnost niklového blokového katalyzátoru ve srovnání s platinou . [3]

Konverze oxidu uhličitého

Ve fázi výzkumu na úrovni laboratorních a pilotních testů je proces přeměny oxidu uhličitého na základě reakce:

{\mathsf {CH_{4}+CO_{2}\ \rightleftarrows {}\ 2CO+2H_{2}}}

Výsledný syntézní plyn, složení oxidu uhelnatého a vodíku v poměru 1:1, je následně použit pro syntézu dimethyletheru . Reakce probíhá při 700–800°C na mnoha niklových a platinových katalyzátorech, což bylo cílem výzkumu [2] .

Konverze oxidu uhelnatého

Přeměna oxidu uhelnatého se využívá především k výrobě vodíku. Syntézní plyn získaný parním reformováním metanu obsahuje oxid uhelnatý. Oxid uhelnatý se převádí na katalyzátoru oxidu železa ( ) s různými přísadami při teplotě 400–450 °C, za nízkého nebo zvýšeného tlaku, s velkým přebytkem přiváděné vodní páry (parní konverze CO): ${\mathsf {Fe_{3}O_{4}}}$

{\mathsf {CO+H_{2}O\ \rightleftarrows {}\ CO_{2}+H_{2}}}

[jeden]

Studie byly také provedeny za použití dvoustupňového schématu pro snížení teploty na 250 °C a zlepšení katalyzátoru. Takže v prvním stupni byl použit vysokoteplotní katalyzátor železo- chrom , ve druhém stupni nízkoteplotní katalyzátor, jehož aktivní složkou je měď [4] .

Poznámky

↑ 1 2 3 Přeměna plynu . https://www.booksite.ru _ TSB. Získáno 6. března 2022. Archivováno z originálu dne 6. března 2022. (неопр.)
↑ 1 2 3 4 O. V. Krylov. Přeměna metanu na syngas oxidem uhličitým . http://chem.msu.ru _ Získáno 6. března 2022. Archivováno z originálu dne 17. července 2021. (неопр.)
↑ Galanov S.I. et al. Částečná katalytická oxidace zemního plynu na syntézní plyn . https://cyberleninka.ru . Bulletin Tomské státní univerzity. Chemické technologie (2012). Získáno 6. března 2022. Archivováno z originálu dne 6. března 2022. (неопр.)
^ Parní reformování oxidu uhelnatého . https://e-him.ru (2011). Získáno 7. března 2022. Archivováno z originálu dne 7. března 2022. (неопр.)