Konverzió (kémia)

Konverzió (a lat. conversio - átalakulás, változás) - a gázok feldolgozásának folyamata a kezdeti gázkeverék összetételének megváltoztatása érdekében. A gáznemű szénhidrogéneket ( metán és homológjai ) és a szén-monoxidot (II) általában hidrogénné vagy szén-dioxiddal alkotott keverékévé alakítják. Ezeket a keverékeket szerves termékek szintézisére és redukáló gázként használják a kohászatban , vagy tiszta hidrogén előállítására dolgozzák fel [1] .

Egyes anyagok átalakítása

Metán konverzió

A metán oxidatív átalakítására három módszer létezik :

gőzreformálás

a metán légköri oxigén általi részleges oxidációja
szén-dioxid átalakítás.

A keletkező szintézisgáz mennyiségi összetétele eltérő. Az ammóniaszintézishez szén-monoxid és hidrogén 1:3 arányú összetételű szintézisgázra van szüksége, amely biztosítja a gőzreformálást. A metanol szintéziséhez 1:2 összetételű szintézisgázra van szükség, amely biztosítja a metán légköri oxigénnel történő részleges oxidációját. A dimetil-éter előállításához 1:1 összetételű szintézisgázra van szükség, amely szén-dioxid konverziót biztosít [2] .

Steam konverzió

Az iparban gyakorlatilag csak a gőzreformálási módszert alkalmazzák, amely a legtöbb hidrogént adja a kimeneten. Ez az egyik módja a hidrogén ipari méretekben történő előállításának. A keletkező szintézisgáz, a szén-monoxid és a hidrogén 1:3 arányú összetétele biztosítja az ammónia további szintézisét. A gőzreformálási reakció a következőképpen egyszerűsíthető:

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

A reakció nikkelkatalizátoron megy végbe magas hőmérsékleten ( 700-900 °C). [2]

Az átalakítás külső fűtésű csőkemencékben történik. [egy]

Részleges oxidáció légköri oxigénnel

Leegyszerűsítve a metán részleges oxidációjának reakciója a légköri oxigénnel a következőképpen ábrázolható:

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

Egy technológiai folyamat katalizátor nélkül, de emelt hőmérsékleten (1100-1300 °C) lehetséges. A keletkező szintézisgázt, a szén-monoxid és hidrogén 1:2 arányú összetételét ezt követően metanol szintézisére használják [2]

Katalizátoros technológiai eljárás is lehetséges, így a nikkelblokk katalizátor platinához képest nagy hatékonysága bebizonyosodott . [3]

Szén-dioxid konverzió

A laboratóriumi és kísérleti tesztek szintjén végzett kutatás szakaszában a szén-dioxid-konverzió folyamata a reakción alapul:

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

A keletkező szintézisgázt, a szén-monoxid és hidrogén 1:1 arányú összetételét ezt követően dimetil-éter szintézisére használják . A reakció 700-800°C-on megy végbe számos nikkel és platina katalizátoron, ez volt a kutatás célja [2] .

Szén-monoxid átalakítás

A szén-monoxid átalakítását főként hidrogén előállítására használják. A metán gőzreformálásával nyert szintézisgáz szén-monoxidot tartalmaz. A szén-monoxidot vas -oxid ( ) katalizátoron alakítják át különféle adalékokkal 400-450 °C hőmérsékleten, alacsony vagy emelt nyomáson, nagy feleslegben adagolt vízgőz mellett (CO gőzkonverziója): ${\displaystyle {\mathsf {Fe_{3}O_{4))))$

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

[egy]

Kétlépcsős sémával is végeztek vizsgálatokat a hőmérséklet 250 °C-ra csökkentésére és a katalizátor javítására. Tehát az első szakaszban magas hőmérsékletű vas- króm katalizátort, a második szakaszban alacsony hőmérsékletű katalizátort használtak, amelynek aktív komponense a réz [4] .

Jegyzetek

↑ 1 2 3 Gázátalakítás . https://www.booksite.ru _ TSB. Letöltve: 2022. március 6. Az eredetiből archiválva : 2022. március 6.. (határozatlan)
↑ 1 2 3 4 O. V. Krilov. A metán szén-dioxiddal történő átalakítása szintézisgázzá . http://chem.msu.ru _ Letöltve: 2022. március 6. Az eredetiből archiválva : 2021. július 17. (határozatlan)
↑ Galanov S.I. et al. Földgáz részleges katalitikus oxidációja szintézisgázzá . https://cyberleninka.ru . A Tomszki Állami Egyetem közleménye. Chemical Technologies (2012). Letöltve: 2022. március 6. Az eredetiből archiválva : 2022. március 6.. (határozatlan)
^ Szén-monoxid gőzreformálása . https://e-him.ru (2011). Letöltve: 2022. március 7. Az eredetiből archiválva : 2022. március 7.. (határozatlan)