毎週のテーマ（1）メタン合成プロセスルートについての議論
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この投稿は最終的にlflsedinによって2015年8月4日08:17に編集されました。反応式1：CO+H2O=CO2+H2+10250キロカロリー/モル分子（水素化ガス変換）； 反応式2：CO+3H2=CH4+H2O+49250キロカロリー/モル分子（メタン化）； 反応式：1+2の場合は、2H2+2CO→CH4+CO2です。このメタン合成プロセスの利点は、変換とメタン合成を2つの工程に分けずに行うことで、添加される水蒸気がカーボンの堆積を防ぎ、回収される二酸化炭素の濃度が高くなる点です。皆さん、このメタン合成プロセスの実現可能性はどう思いますか？
このメタン合成プロセスルートの実現可能性
従来のルートに相当する長所と短所を具体的に説明できますか。
触媒と反応器はどのように設計されているのかわかりません。
実現可能性が低い：1.coと水素を1:1の比率で反応させる場合、変換が行われないと原料ガスのマッチングに問題が生じる。 2. 大量のCO2が存在するとメタン合成反応の進行が阻害され、合成の中間段階でCO2を除去する工程は複雑である。
理論的には可能だが、その後のメタンとCO2の分離が難点かもしれない。
なぜそう言うのですか？メタンと二酸化炭素の分離はなぜ難しいのか？
私が言いたいのは、たぶん、気体と気体を分離するのは、結局のところ気体と液体を分離するよりも難しいということです。
主な懸念は、この方法では反応の深さがどこまで達するか、メタンの生成率は目標を達成しにくいと見込まれることだ
トプソ技術においてメタン反応器の上層にGCC触媒を添加するのは、まさにこれに基づくものである
まず上の質問に答えますが、CH4とCO2の分離は全く簡単で、酸性ガスを吸収すればよいだけです（低温メタノール洗浄を使うのは無駄に思えるほどです）。 個人的な見解を述べると、変換反応の触媒金属としては一般的にFeやCuが選ばれます。メタン化反応では高い水素化活性を得るため、Niしか選択肢がありません。二段階法では転換率100％を達成できますが、両方の特性を兼ね備えた適切な触媒は存在しません。重要なのは収率を確保することだと思います。 例えば、フィッシャー・トロプシュ合成用のFe系触媒は一工程で使用でき、このフィッシャー・トロプシュ合成触媒には変換機能も備わっている；一方、コバルト系フィートロはダメで、Coは変換に全く活性がなく、2段階が必要です。 とはいえ、一歩にも一歩の良さがあり、二歩にも二歩の良さがある。
この原理は、デイヴィーがある石炭からの天然ガスプロジェクトの交渉時に提案したもので、変換とメタン化を同時に行い、その後で脱炭するという方法です。同様に、Foster Weeler社のVestaプロセスもこの原理です。具体的には、いくつか資料を調べることができます
この原理は、デイヴィーがある石炭からの天然ガスプロジェクトの交渉時に提案したもので、変換とメタン化を同時に行い、その後で脱炭するという方法です。同様に、Foster Weeler社のVestaプロセスもこの原理です。具体的には、いくつか資料を調べることができます
実施されたプロジェクトはありますか？他にどのような問題があるのでしょうか？
フォスター・ウィーラーと恵生が南京にサイドライン装置を設置したと言われているが、公に報じられたことはない。
触媒の観点からは問題ありません。 工程や設備の観点からも問題はありません。 投資、工場全体のエネルギー効率、エネルギー消費量について体系的に比較する必要があり、この作業は設計院による研究が求められる。
この工程では、主に前段工程の生成ガスの組成を考慮する必要があります。もし元々変換が不要なのであれば、それは余計な手間になってしまいます。もう一つは触媒の問題で、メタン化と水素化改質の両方に対応する現在のモリブデン系耐硫黄触媒はあるものの、まだ実験段階に留まっており、転換率も低い。一方、工業的に使用されているニッケル系触媒は、水素化改質性能がそれほど高くない。やはり2段階の操作が必要かもしれない
実験により、ニッケル系メタン化触媒は変換とメタン化の二重機能を有することが証明されている。
個人的には、当面は実現不可能だと思います。現段階の触媒では、このような選択性を達成できるでしょうか？1：1の割合で炭素と水素を反応器に入れて、どんな効果が出るか試してみたらどう？^_^
メタン化反応の機構から言えば、実際には（1）と（2）の2つの反応が同時に起こり、全体としては2COと2H2の反応式に似た形になる。しかし実際の反応ではCO2+4H2=CH4+H2Oという反応も含まれており、反応はより複雑になる。投稿者が表現しているのは、反応原理と反応過程に対する異なる反応式を示したものです。 国内のある石炭ガス化プロジェクトではこの考え方が採用されているが、実際にはメタン化触媒の上に変換触媒が設置されており、反応器内では依然としてまず変換反応が行われ、その後でメタン化反応が起こる。純粋なCOと純粋なH2の反応では、反応物中に依然としてCO2が生成される