Краткие сведения о проводимом процессе

Метод тонкой каталитической очистки газов от СО и С02 основан на следующих обратимых экзотермических реакциях гидрирования:

Данные реакции принято называть по продукту гидрирования процессами метанирования СО и СО2

2CO + 2H2 = CH4 + CO2

CO + H2O = CO2 + H2

2CO = CO2 + C

CO + H2 = H2O + C

CH4 = 2H2 +C

Из приведенных уравнений реакций и можно определить равновесные парциальные давления оксида и диоксида углерода в газе

В условиях большого избытка водорода, когда изменением его парциального давления при протекании реакций можно пренебречь, равновесные парциальные давления оксида и диоксида углерода можно определить по уравнениям :

Теоретически возможная степень превращения и остаточная концентрация удаляемого из газовой смеси компонента определяются условиями равновесия основных реакций и константы равновесия и тепловые эффекты которых приведены в табл. III,100 и III,101

Ключевые реакции, протекающие в большом избытке водорода, можно рассматривать как практически необратимые при температурах ниже 300—400 °С Таким образом, методом каталитического гидрирования можно достичь весьма высоких степеней очистки газов.

Метанирование осуществляется в адиабатическом режиме, так как тепловые потери из реактора с хорошей теплоизоляцией ничтожно малы по сравнению с количеством выделяющегося тепла.

На рис. 1 показана зависимость повышения температуры в реакторе (Д^) от исходных концентраций примесей для азотоводородной смеси типичного состава.

Рисунок 1- зависимость повышения температуры в реакторе от исходных концентраций примесей.

Процессы гидрирования СО и СО2 протекают в присутствии одинаковых или сходных катализаторов, причем очистку от указанных компонентов совмещают в одном аппарате.

Катализаторы тонкой очистки водородсодержащих газов от оксидов углерода как при совместном, так и раздельном присутствии в газе удаляемых компонентов можно разделить на три группы: никелевые, железные и на основе металлов платиновой группы. Высокой активностью в реакции метанирования обладают платиновые металлы.Так, выпускаются катализаторы, содержащие рутений на оксиде алюминия. Используются также платиновые и рубидиевые катализаторы. Эти катализаторы могут работать при довольно низких температурах, не требуют предварительного восстановления, не пирофорны, их не нужно пассивировать перед выгрузкой. Однако они слишком дороги для применения на крупных аммиачных установках.