Метан

Метанирование оксида углерода. Стехиометрия и термодинамика


Основное стехиометрическое уравнение превращения оксида углерода в метан такое:

стехиометрическое уравнение превращения оксида углерода в метан

 

Влияние температуры и давления на равновесный состав газа метани­рования

Рис. 96. Влияние содержания диоксида углерода и соотношения Н2: СО в исход­ном газе на равновесный состав газа метанирования при 450 °С и ≈ 2 МПа.

Рис. 97. Влияние температуры и давления на равновесный состав газа метани­рования.

Параллельно с метанированием протекает образование диоксида углерода — за счет взаимодействия образующейся воды с оксидом углерода:

Параллельно с метанированием протекает образование диоксида углерода

Если даже исходный оксид углерода полностью израсходован на реакции (1) и (2), все равно в системе есть СО за счет реакции, обратной (2). При суммировании уравнений (1) и (2) получают стехиометрическое уравнение  метанирования диоксида  углерода:

стехиометрическое уравнение  метанирования диоксида  углерода

Равновесие реакций (1) и (3), протекающих с уменьшением объ­ема, при повышении давления сдвигается в сторону образования метана, однако с ростом температуры экзотермические реакции (1), (2) и (3) подавляются. В соответствии с законом действия масс, соотношение СО : Н2 и содержание воды и диоксида углерода в ис­ходном газе влияют на равновесное превращение в метан. При­меры влияния состава исходного газа и изменения условий про­цесса на равновесный состав газов графически показаны на рис. 96 и 97 [11].

Нежелательное  образование  углерода   протекает   по   реакции Будуара:

образование  углерода   протекает   по   реакции Будуара
Образующийся углерод отлагается в тонкодисперсном состоянии на катализаторе, откуда его можно удалить гидрогазификацией:

 Образующийся углерод отлагается в тонкодисперсном состоянии на катализаторе, откуда его можно удалить гидрогазификацией

При относительно низких температурах метанировании равновесие реакции (5) устанавливается медленно, поэтому следует, насколько это возможно, подавлять выделение углерода, чтобы предотвратить блокирование катализатора.