【سؤال وجواب، السؤال رقم 009】 29.04.2016
Thread Content
تم تعديل هذا المنشور آخر مرة بواسطة liuquan1100 في تاريخ 2017-8-7 الساعة 22:14. 【سؤال وجواب، السؤال رقم 009】 29/4/2016: لماذا يجب التحكم في نسبة أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون عند إضافة الهيدروجين؟ يمكن رؤية الإجابات المرجعية بعد الرد، ويكفي ذكر النقاط الرئيسية للحصول على الدرجة. تفاعل الميثانة يصدر حرارة كبيرة، مما قد يؤدي إلى تكوّن نقاط ساخنة في محفزات المفاعل، وفي الحالات الشديدة قد يسبب حوادث ارتفاع درجة الحرارة بشكل خطير. .
قال أحد الخبراء في هذا المجال: يمكن أن يحدث تفاعل الميثانة لأول أكسيد الكربون في وجود الهيدروجين، على المواقع النشطة على سطح المحفز. يؤدي تفاعل الميثانة إلى منافسة العوامل المحفزة مع التفاعلات الطبيعية الأخرى. لذلك، إذا تُرك تراكم أول أكسيد الكربون دون رقابة، فسيكون من الضروري رفع درجة حرارة المحفز. في الحالات المتطرفة، يمكن لدخول كميات كبيرة من أول أكسيد الكربون إلى الجهاز أن يؤدي إلى حدوث تفاعلات تنتج حرارة هائلة، بل وقد يؤدي ذلك إلى ارتفاع شديد في درجة الحرارة. وقد قال أحد الأساتذة أيضًا: إن أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون لهما التأثيرات التالية على النظام: ① يتحول ثاني أكسيد الكربون إلى أول أكسيد الكربون عن طريق الهيدروجين. هذا التفاعل هو تفاعل امتصاصي للحرارة، ويسير في الاتجاه الإيجابي تحت ظروف الهيدروجنة، مما يؤدي إلى ارتفاع تركيز أول أكسيد الكربون في الهيدروجين المتداول مقارنة بتركيز ثاني أكسيد الكربون. ②تتفاعل ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون مع الهيدروجين، في وجود محفزات تحتوي على النيكل أو الكوبالت، عند درجات حرارة تتراوح بين 200°م و350°م، لتكوين الميثان، مع إطلاق كمية كبيرة من الحرارة. يؤدي الحرارة الناتجة عن تفاعل الميثانة إلى ارتفاع درجة حرارة طبقة الحفاز داخل المفاعل بشكل مفرط، مما يسبب توزيعًا غير متساوٍ لدرجات الحرارة ويضر بأداء الجهاز. ③يحدث تنافس في الامتصاص بين أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون والهيدروجين في مراكز النشاط الحفازة، مما يؤثر على استخدام مراكز النشاط لعملية الهيدروجنة. قد يتفاعل أول أكسيد الكربون مع المكونات المعدنية الموجودة على الحفاز لتكوين مركبات كاربونيل سامة وقابلة للتبخر، مما يؤدي إلى تآكل الحفاز وانخفاض فعاليته. بصراحة، أنا لست فنيًا، ولا أفهم العمليات التقنية جيدًا، لذا يمكنني فقط البحث عن إجابات من سبقوني لأقدمها كرد. آمل أن أتمكن من حل مشكلتك.
لمنع حدوث تفاعل الميثانة.
لأن غازي CO وCO2 يتفاعلان مع الهيدروجين في درجات حرارة تتراوح بين 200°م و350°م لتكوين الميثان، مع إطلاق كمية كبيرة من الحرارة. يؤدي الحرارة الناتجة عن تفاعل الميثانة إلى ارتفاع درجة حرارة طبقة الحفاز داخل المفاعل بشكل مفرط، مما يؤدي إلى عدم توزيع متساوٍ لدرجة الحرارة ويزيد من صعوبة تشغيل الجهاز. كما أن أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون والهيدروجين يتنافسون على الالتصاق بمراكز نشاط الحفاز، مما يؤثر على كفاءة استخدام هذه المراكز في عملية الهيدروجنة. قد يؤدي أكسيد الكربون إلى تكوين مركبات كاربونيلية سامة وقابلة للتبخر مع المكونات المعدنية الموجودة على الحفاز، مما يسبب تآكل الحفاز ويقلل من فعاليته
تفاعل الميثانة وتكوين **كربونيل النيكل**
التحكم في تفاعلات الألكيلة وتسمم العوامل المحفزة
يمكن تحويل ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون إلى الميثان والماء في وجود الهيدروجين، على المواقع النشطة على سطح العامل المساعد. هذا ما يُسمى بتفاعل الميثانة. يؤدي تفاعل الميثانة لغازي CO وCO2 مع المركبات الهيدروكربونية العادية إلى حدوث منافسة مع العوامل المحفزة. لذلك، إذا تُرك تراكم غازي CO وCO2 دون رقابة، فسيكون من الضروري رفع درجة حرارة المحفز. في الحالات القصوى، إذا دخلت كميات كبيرة من غازي CO وCO2 إلى جهاز التكسير الهيدروجيني في فترة زمنية قصيرة جدًا، فإن تفاعل الميثانة يعتبر تفاعلاً يطلق طاقة كبيرة، ولذلك من الناحية النظرية، من الممكن حدوث ارتفاع شديد في درجة الحرارة. وفي الممارسة العملية، يُشترط ألا يتم رفع درجة حرارة الكاتاليزر إذا تجاوزت نسبة CO + CO2 القيمة القصوى المسموح بها في التصميم، وذلك لتجنب انخفاض معدل التحويل الناتج عن ذلك. يجب الحفاظ على درجة حرارة العامل المساعد أو خفضها، حتى يتم حل مشكلة ارتفاع نسبة CO + CO2. فقط بهذه الطريقة، لن تتأثر نشاط المحفز بارتفاع درجة الحرارة، كما يمكن تجنب حوادث ارتفاع درجات الحرارة التي قد تنجم عن تفاعلات الميثانة.
تأثير أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون على تفاعلات الهيدروجنة: 1. يتم تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أول أكسيد الكربون عن طريق عملية الهيدروجنة، وهذا التفاعل يتطلب طاقة حرارية. وفي ظروف الهيدروجنة، يكون التفاعل في الاتجاه الصحيح، مما يؤدي إلى ارتفاع تركيز أول أكسيد الكربون في الهيدروجين المستخدم مقارنة بتركيز ثاني أكسيد الكربون； 2. تحت تأثير محفزات تحتوي على النيكل أو الكوبالت، يتفاعل أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون مع الهيدروجين في درجات حرارة تتراوح بين 200 و350 درجة مئوية لتكوين الميثان، مع إطلاق كميات كبيرة من الحرارة. تؤدي الحرارة الناتجة عن عملية التميثيل إلى ارتفاع درجة حرارة طبقة المحفز داخل المفاعل بشكل كبير، مما يؤدي إلى عدم توزيع متساوٍ لدرجات الحرارة، وبالتالي تدهور أداء الجهاز ； ٣. يحدث تنافس في الامتصاص بين أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون والهيدروجين في مراكز النشاط الحفازة، مما يؤثر على استخدام مراكز النشاط لعملية الهيدروجنة. يتفاعل أول أكسيد الكربون مع المكونات المعدنية في الحفاز ليشكل مركبات كاربونيل سامة وقابلة للتبخر، مما يؤدي إلى تآكل الحفاز وانخفاض فعاليته. في درجات الحرارة المنخفضة، يتفاعل أول أكسيد الكربون مع مكونات النيكل الموجودة على الحفاز لتكوين كاربونيل النيكل. وعند رفع درجة الحرارة، يتبخر كاربونيل النيكل، مما يؤدي إلى كشف سطح الحفاز وظهور النيكل المعدني. وللنيكل المعدني نشاط عالٍ جدًا في التفاعل مع الهيدروجين، مما يسهل حدوث تكون الرواسب وإبطال فعالية الحفاز.
ضمان نقاء الهيدروجين، والتأكد من كون ضغط الهيدروجين في المستوى المناسب
للأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون التأثيرات التالية على النظام: ① يتحول ثاني أكسيد الكربون إلى أول أكسيد الكربون عن طريق الهيدروجينة. هذا التفاعل هو تفاعل امتصاصي للحرارة، ويسير في الاتجاه الإيجابي تحت ظروف الهيدروجنة، مما يؤدي إلى ارتفاع تركيز أول أكسيد الكربون في الهيدروجين المتداول مقارنة بتركيز ثاني أكسيد الكربون. ②تتفاعل ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون مع الهيدروجين، في وجود محفزات تحتوي على النيكل أو الكوبالت، عند درجات حرارة تتراوح بين 200°م و350°م، لتكوين الميثان، مع إطلاق كمية كبيرة من الحرارة. يؤدي الحرارة الناتجة عن تفاعل الميثانة إلى ارتفاع درجة حرارة طبقة الحفاز داخل المفاعل بشكل مفرط، مما يسبب توزيعًا غير متساوٍ لدرجات الحرارة ويضر بأداء الجهاز. ③يحدث تنافس في الامتصاص بين أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون والهيدروجين في مراكز النشاط الحفازة، مما يؤثر على استخدام مراكز النشاط لعملية الهيدروجنة. قد يتفاعل أول أكسيد الكربون مع المكونات المعدنية الموجودة على الحفاز لتكوين مركبات كاربونيل سامة وقابلة للتبخر، مما يؤدي إلى تآكل الحفاز وانخفاض فعاليته.