Тема недели (1) Обсуждение технологического процесса синтеза метана
Thread Content
Последнее изменение в этом посте было сделано lflsedin 4.8.2015 в 08:17. Из реакции 1: CO + H2O = CO2 + H2 + 10250 килокалорий/моль молекулы (превращение водорода и углекислого газа)； Реакция 2: CO + 3H2 = CH4 + H2O + 49250 килокалорий/моль молекулы (метанация) ； Уравнение реакции: 1+2 имеет вид: 2H2 + 2CO = CH4 + CO2. Преимущество этого способа синтеза метана заключается в том, что процессы конверсии и синтеза метана выполняются раздельно. Добавление водяного пара позволяет предотвратить образование углеродных отложений, а концентрация восстанавливаемого углекислого газа остается высокой. Как вы думаете, является ли этот способ синтеза метана жизнеспособным?
Возможность применения такой технологии синтеза метана
Можно конкретно рассказать о преимуществах и недостатках по сравнению с традиционным маршрутом.
Неизвестно, как проектируются катализаторы и реакторы.
Низкая жизнеспособность: при реакции 1 ко вещества с водородом в соотношении 1:1 отсутствует преобразование, что создает проблемы с подбором исходных газов. 2. Наличие большого количества CO2 препятствует процессу синтеза метана, а технология удаления CO2 на промежуточных этапах синтеза является сложной.
Теоретически это возможно, но последующая сепарация метана и CO2 может стать сложной задачей.
Почему так говорят? В чем сложность разделения метана и углекислого газа?
Я просто говорю, что, возможно, разделение газов всё же сложнее, чем разделение газа и жидкости.
Основная проблема заключается в том, насколько глубокой может быть реакция при таком подходе, а также в том, что показатели синтеза метана, вероятно, не будут соответствовать необходимым стандартам
В технологии Topso используется катализатор GCC, добавляемый в верхнюю часть реактора для метана, именно на этом принципе она и основана
Отвечу сначала на вопрос выше: разделение CH4 и CO2 — дело совершенно простое; достаточно просто поглотить кислородсодержащие газы (для этой цели использование низкотемпературной метаноловой обработки кажется избыточным). Если говорить о личном мнении, в качестве катализаторов для реакций преобразования обычно используют Fe и Cu. Для процесса метанации, при котором необходима высокая активность в процессе гидрирования, можно использовать только Ni. При двухэтапном подходе степень преобразования может достигать 100%, но не существует подходящего катализатора, который бы сочетал в себе все эти свойства. Думаю, что важно обеспечить высокий уровень выхода продукта. Например, катализаторы на основе Fe, используемые в процессе феррохимического синтеза, позволяют осуществлять процесс в одном этапе; кроме того, такие катализаторы обладают функцией преобразования ； А у кобальтового феррохимического синтеза это не работает: Co совершенно неактивен в процессе преобразования, поэтому необходимы два этапа. В любом случае, у каждого шага есть свои преимущества.
Этот принцип был предложен Дэви во время переговоров по одному из проектов по производству природного газа из угля — а именно метод, сочетающий трансформацию и метанизацию с последующим декарбонизацией. В то же время технология Vesta компании Foster Weeler также основана на этом принципе. Для получения более подробной информации можно поискать соответствующие материалы
Этот принцип был предложен Дэви во время переговоров по одному из проектов по производству природного газа из угля — а именно метод, сочетающий трансформацию и метанизацию с последующим декарбонизацией. В то же время технология Vesta компании Foster Weeler также основана на этом принципе. Для получения более подробной информации можно поискать соответствующие материалы
Есть ли реализованные проекты? Какие ещё проблемы существуют?
Говорят, что Foster Wheeler и Huisheng построили в Нанкине установку боковой линии, но о этом не было публичных сообщений.
С точки зрения катализатора проблем нет. С точки зрения технологии и оборудования тоже нет проблем. Необходимо провести систематическое сравнение с точки зрения инвестиций, энергоэффективности всего завода и уровня энергопотребления; эту работу должен выполнять проектный институт.
В этом процессе прежде всего необходимо учитывать состав газа-продукта на ранних этапах. Если сам по себе процесс преобразования не требуется, то зачем тогда это делать? Еще одной проблемой является катализатор. Существуют катализаторы на основе молибдена, способные выполнять функции как метанации, так и водородного преобразования, но они пока находятся на экспериментальной стадии, а коэффициент преобразования у них довольно низкий. Катализаторы на основе никеля, используемые в промышленности, не обладают хорошими свойствами для водородного преобразования. Возможно, всё равно потребуется выполнить два этапа операции
Эксперименты показали, что катализаторы на основе никеля обладают двойной функцией — преобразования и метанации.
Лично я считаю, что пока это невозможно. Может ли катализатор на текущем этапе обеспечить такую степень селективности? Может, попробуйте добавлять углерод и водород в реактор в соотношении 1:1, чтобы посмотреть, какой будет результат, ^_^.
С точки зрения механизма метанолиза, на самом деле реакции (1) и (2) происходят одновременно; в совокупности они имитируют уравнение реакции 2CO + 2H2. Однако на самом деле присутствует также реакция CO2 + 4H2 = CH4 + H2O, поэтому процесс становится более сложным. Автор выражает различные способы представления принципа реакции и процесса реакции. В одном из отечественных проектов по производству газа из угля используется именно такой принцип, но на самом деле сверху катализатора для метанации установлен катализатор для конверсии; внутри реактора все равно сначала происходит конверсия, а затем метанация. При реакции чистого CO с чистым H2 в продуктах реакции все равно образуется CO2