Роль катализа в получении синтез-газа. (Решение → 25732)

Заказ №38738

Задание 1 Роль катализа в получении синтез-газа.

Решение:

Роль катализа сводится к установлению изотермических условий проведения процесса получения синтез-газа. Сегодня метан, главным образом, используется как топливо. Химическая промышленность потребляет до 5% добываемого газа. Более широкому использованию метана препятствует его высокая химическая и термическая устойчивость. Одним из наиболее перспективных направлений конверсии метана, как основного компонента природного газа (ПГ), в ценные продукты является способ его селективного окислительного превращения в синтез-газ, из которого можно в дальнейшем получить метанол или синтетическую нефть по реакции Фишера-Тропша. Поскольку для окислительной конверсии метана в синтез-газ (СГ) с низким содержанием СО2 (до 5%), необходимым для дальнейших синтезов, требуются предельно высокие температуры (выше 700-800°С), важной проблемой является проблема подвода тепла в зону реакции. В большинстве случаев технологически это решается предварительным нагревом газовой смеси до температур выше 800°С в огневых (печах) или электроподогревателях. Это приводит к дополнительным проблемам с теплопередачей в змеевиках из-за образования углеродистых отложений (коксование). Также в ходе самой реакции происходит интенсивное образование кокса, что приводит к быстрой дезактивации катализатора. Предлагаются различные способы, чтобы обойти эти проблемы. Так, например, в патентах РФ №2192448 (10.11.2002) и №2206384 (20.06.2003) описаны реакторы с использованием тепловых труб для обеспечения изотермичности в слое традиционно используемых катализаторов на основе низкотеплопроводных оксидов. Недостатком таких способов является сложность аппаратурного оформления, а также необходимость использования большого количества тепловых труб при масштабировании реакторов до промышленного уровня. Известен также патент РФ №2462502 (27.09.2012), где описан способ осуществления каталитической эндотермической реакции, где подвод тепловой энергии к зоне расположения неподвижного катализатора осуществляется конвекцией от металлических частей корпуса реактора, нагреваемых действием токов высокой частоты (ТВЧ).