【一問一答 第009題】2016.04.29
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この投稿は最後にliuquan1100によって2017-8-7 22:14に編集されました。【一問一答 第009題】2016.04.29 水素を補充する際に一酸化炭素や二酸化炭素の含有量を制御する理由は？ 返信すると解答例が見られ、ポイントを押さえて答えれば得点できます。 メタン化反応は強い発熱反応であり、反応器の触媒にホットスポットが生じやすく、深刻な場合には温度上昇事故を引き起こす可能性がある。。
版区にいる先輩が言っていました：一酸化炭素は水素の存在下で、触媒表面の活性部位でメタン化反応を起こすことができる。メタン化反応は、他の通常の反応と触媒を巡って競合を引き起こします。したがって、一酸化炭素の蓄積を放置すると、触媒の温度を上げる必要があります。極端な状況下で大量の一酸化炭素が装置内に入ると、大きな発熱反応が引き起こされ、温度が急上昇することさえある。 また、ある先輩がこう言っていました。一酸化炭素と二酸化炭素はシステムに以下のような影響を与えます：①二酸化炭素が水素と反応して一酸化炭素に変わる。この反応は吸熱反応であり、水素化条件下では正の方向へ進行しやすく、その結果循環水素中の一酸化炭素濃度が二酸化炭素濃度よりも高くなる。②ニッケルまたはコバルト触媒の作用により、一酸化炭素と二酸化炭素が水素と200℃～350℃の条件で反応してメタンを生成し、同時に大量の熱が放出される。メタン化反応によって発生する熱が、反応器内の触媒層の温度を過度に上昇させ、温度分布が不均一になり、装置の運転が悪化する。③一酸化炭素、二酸化炭素、水素が触媒の活性中心で競合的に吸着し、水素化活性中心の利用に影響を与える。一酸化炭素は触媒上の金属成分と反応して、有毒で揮発性の高いカルボニル化合物を生成し、触媒の腐食を引き起こしてその活性を低下させる可能性があります。 正直言って、私は工程担当者ではなく、工程については実際にはよくわかりません。以前の先輩方の回答を調べて返答するしかありません。あなたの問題が解決できることを願っています。
メタン化反応が起こるのを防ぐためです。
COとCO2が水素と200℃～350℃の条件で反応してメタンを生成する際、大量の熱が放出されるからです。メタン化反応によって生じる熱が反応器内の触媒層の温度を過度に上昇させ、温度分布が不均一になり、装置の運転が悪化する。また、一酸化炭素、二酸化炭素、水素が触媒の活性中心で競合的に吸着され、水素化活性中心の利用が妨げられる。一酸化炭素は触媒上の金属成分と反応して、毒性があり揮発性の高いカルボニル化合物を生成し、触媒の腐食を引き起こし、触媒の活性を低下させる可能性があります
メタン化反応と**カルボニルニッケルの生成
アルキル化反応と触媒の中毒を制御する
COとCO2は、水素の存在下で触媒表面の活性部位においてメタンと水に変換される。これをメタン化反応と呼びます。COとCO2のこのメタン化反応は、通常の炭化水素系反応物の反応と競合し、触媒を奪い合うことになる。したがって、COとCO2の蓄積を放置すると、触媒の温度を上げる必要がある。極端な状況下で、ごく短時間のうちに大量のCOとCO2が水素化分解装置に流入した場合、メタン化反応は強い発熱反応であるため、理論上は温度が急上昇する可能性がある。実際の運用においては、CO＋CO2の含有量が最大設計許容値を超えた場合、それによって生じる転換率の低下を補うために触媒の温度を上昇させてはならないとされている。触媒の温度は、CO + CO2の含有量が上昇する問題が解決されるまで、維持または低下させるべきである。このようにすることで、触媒の活性が温度上昇によって損なわれるのを防ぎ、同時にメタン化反応に起因しうる異常加熱事故も回避できる。
一酸化炭素と二酸化炭素が水素化反応に与える影響：1、二酸化炭素が水素化されて一酸化炭素になるこの反応は吸熱反応であり、水素化条件の下では正の方向へ進みやすく、その結果循環水素中の一酸化炭素濃度が二酸化炭素濃度よりも高くなる； 2、ニッケルまたはコバルト触媒の存在下で、一酸化炭素と二酸化炭素が水素と200～350℃の条件で反応しメタンが生成される際、大量の熱が放出される。メタン化反応によって生じる熱により反応器内の触媒層の温度が過度に上昇し、温度分布が不均一になるため、装置の運転が悪化する； 3、一酸化炭素、二酸化炭素、水素が触媒の活性中心で競合的に吸着し、水素化活性中心の利用に影響を与える。一酸化炭素は触媒上の金属成分と反応して、毒性があり揮発性の高いカルボニル化合物を生成し、触媒の腐食を引き起こし、その活性を低下させる。低温下で一酸化炭素と触媒上のニッケル成分が反応してカルボニルニッケルが生成され、温度が上昇するとカルボニルニッケルが揮発・昇華し、触媒表面に金属ニッケルが露呈する。金属ニッケルは水素分解活性が非常に高く、容易にコーク化による不活性化を引き起こす。
水素の純度を保証し、適切な水素分圧を確保する
一酸化炭素と二酸化炭素は、システムに以下のような影響を与えます：①二酸化炭素が水素と反応して一酸化炭素に変換される。この反応は吸熱反応であり、水素化条件下では正の方向へ進行しやすく、その結果循環水素中の一酸化炭素濃度が二酸化炭素濃度よりも高くなる。②ニッケルまたはコバルト触媒の作用により、一酸化炭素と二酸化炭素が水素と200℃～350℃の条件で反応してメタンを生成し、同時に大量の熱が放出される。メタン化反応によって発生する熱が、反応器内の触媒層の温度を過度に上昇させ、温度分布が不均一になり、装置の運転が悪化する。③一酸化炭素、二酸化炭素、水素が触媒の活性中心で競合的に吸着し、水素化活性中心の利用に影響を与える。一酸化炭素は触媒上の金属成分と反応して、有毒で揮発性の高いカルボニル化合物を生成し、触媒の腐食を引き起こしてその活性を低下させる可能性があります。