Conversie (chimie)

Conversie (din lat. conversio - transformare, schimbare) - procesul de prelucrare a gazelor cu scopul de a modifica compoziția amestecului inițial de gaze. Hidrocarburile gazoase ( metanul și omologii săi ) și monoxidul de carbon (II) sunt de obicei transformate pentru a produce hidrogen sau amestecurile acestuia cu CO. Aceste amestecuri sunt utilizate pentru sinteza produselor organice și ca gaze reducătoare în metalurgie sau sunt prelucrate pentru a produce hidrogen pur [1] .

Conversia unor substanțe

Conversia metanului

Există trei metode de conversie oxidativă a metanului:

reformarea cu abur

oxidarea parțială a metanului de către oxigenul atmosferic
conversia dioxidului de carbon.

Compoziția cantitativă a gazului de sinteză rezultat este diferită. Sinteza amoniacului necesită gaz de sinteză cu o compoziție de monoxid de carbon și hidrogen în raport de 1:3, care asigură reformarea cu abur. Pentru sinteza metanolului este necesar un gaz de sinteză cu o compoziție de 1:2, care asigură oxidarea parțială a metanului cu oxigenul atmosferic. Pentru a obține dimetil eter este necesar un gaz de sinteză cu o compoziție de 1:1, care asigură conversia dioxidului de carbon [2] .

Conversie Steam

În industrie, practic se folosește doar metoda de reformare cu abur, care dă cel mai mult hidrogen la ieșire. Aceasta este o modalitate de a produce hidrogen la scară industrială. Gazul de sinteză rezultat, compoziția de monoxid de carbon și hidrogen într-un raport de 1:3, asigură o sinteză suplimentară a amoniacului. Reacția de reformare cu abur poate fi simplificată după cum urmează:

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

Reacția are loc pe un catalizator de nichel la o temperatură ridicată (700-900°C). [2]

Conversia se realizează în cuptoare tubulare cu încălzire externă. [unu]

Oxidarea parțială de către oxigenul atmosferic

Simplificată, reacția procesului de oxidare parțială a metanului cu oxigenul atmosferic poate fi reprezentată astfel:

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

Un proces tehnologic este posibil fără catalizator, dar la o temperatură ridicată (1100–1300 °C). Gazul de sinteză rezultat, compoziția de monoxid de carbon și hidrogen într-un raport de 1:2, este ulterior utilizat pentru sinteza metanolului [2]

Este posibil un proces tehnologic cu un catalizator, astfel încât eficiența ridicată a unui catalizator bloc de nichel în comparație cu platina a fost dovedită . [3]

Conversia dioxidului de carbon

În stadiul cercetării la nivelul testelor de laborator și pilot se află procesul de conversie a dioxidului de carbon pe baza reacției:

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

Gazul de sinteză rezultat, compoziția de monoxid de carbon și hidrogen într-un raport de 1:1, este ulterior utilizat pentru sinteza eterului dimetilic . Reacția are loc la 700–800°C pe mulți catalizatori de nichel și platină, care a fost scopul cercetării [2] .

Conversia monoxidului de carbon

Conversia monoxidului de carbon este utilizată în principal pentru producerea de hidrogen. Gazul de sinteză obținut prin reformarea cu abur a metanului conține monoxid de carbon. Monoxidul de carbon este transformat într-un catalizator de oxid de fier ( ) cu diverși aditivi la o temperatură de 400–450 °C, la presiune scăzută sau ridicată, cu un mare exces de vapori de apă furnizați (conversia aburului de CO): ${\mathsf {Fe_{3}O_{4)})$

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

[unu]

Studiile au fost, de asemenea, efectuate folosind o schemă în două etape pentru a reduce temperatura la 250°C și a îmbunătăți catalizatorul. Deci, în prima etapă, a fost utilizat un catalizator de fier- crom la temperatură înaltă , în a doua etapă, un catalizator de temperatură joasă, a cărui componentă activă este cuprul [4] .

Note

↑ 1 2 3 Conversie gaz . https://www.booksite.ru _ TSB. Preluat la 6 martie 2022. Arhivat din original pe 6 martie 2022. (nedefinit)
↑ 1 2 3 4 O. V. Krylov. Conversia dioxidului de carbon a metanului în gaz de sinteză . http://chem.msu.ru _ Preluat la 6 martie 2022. Arhivat din original la 17 iulie 2021. (nedefinit)
↑ Galanov S.I. și colab., Oxidarea catalitică parțială a gazului natural în gaz de sinteză . https://cyberleninka.ru . Buletinul Universității de Stat din Tomsk. Tehnologii chimice (2012). Preluat la 6 martie 2022. Arhivat din original pe 6 martie 2022. (nedefinit)
^ Reformarea cu abur a monoxidului de carbon . https://e-him.ru (2011). Preluat la 7 martie 2022. Arhivat din original pe 7 martie 2022. (nedefinit)