оцесу можна віднести відсутність необхідності в кисні, що помітно знижує капітальні витрати і робить його більш безпечним. Недоліками ж є необхідність використання дорогих реакторів з підвищеними характеристиками міцності, великий обсяг споживаного пари, утворення оксидів азоту на стінках ріформеров і високий вміст водню в синтез-газі, що вимагає відокремлення частини водню для подальшого використання синтез-газу для отримання метанолу та рідких палив.
Малюнок 3 Схема процесу парової конверсії з очищенням природного газу від сполук сірки (фірма Technip) [48].
1.2.1.2 Парціальний окислення
Процес парціального окиснення ведуть при температурі 1350-1600 ° Сі тиску до 15 МПа, без використання каталізатора і в присутності водяної пари при співвідношенні пар/вуглець близько 0,2. Побічним продуктів є сажа, яка може утворюватися двома шляхами: термічним крекингом частини вуглеводнів або по реакції будуар [49].
Основні реакції:
CnHm + n/2O2? nCO + m/2H2 (8)
CnHm + nH2O? nCO + (m/2 + n) H2 (9) + nO2? nCO + m/2H2 (10)
Термодинамічні розрахунки процесу описані в роботі. На малюнку 4 представлений загальний вид установки парціального окиснення природного газу киснем.
Малюнок 4 Схема процесу парціального окиснення природного газу в синтез-газ
Головні відмінності в існуючих технологіях цього процесу зводяться до методів утилізації тепла і очищення від сажі. Слід зазначити, що, завдяки простоті апаратурного оформлення, цей процес отримав широке поширення у світовій промисловій практиці [50].
1.2.1.3 вуглекислотного конверсія
Основна реакція процесу сильно ендотермічна, протікає при температурі 1000-1100оС і тиску 0,1 - 2 МПа у присутності каталізатора [51].
CH4 + CO2? 2CO + 2H2,? H=+ 261 кДж/моль (11)
Крім реакції (11) в суміші CH4 і CO протікають реакції освіти вуглецю (12), стадіями якої є реакції будуар (4), парова конверсія метану (11) і конверсія CO водяною парою (3).
CH4 + 2CO2? С + 2CO + 2H2O,? H=+ 641 кДж/моль, (12)
Процес практично не застосовується як самостійний з через низьке співвідношення СО/Н2 в синтез-газі і високої ймовірності закоксовиванія каталізатора. Але його перспективність зростає у зв'язку з появою нових каталізаторів і зростанням інтересу до процесів утилізації промислових викидів СО2 (парниковий ефект) [52, 63]. Великий інтерес представляє комбінування процесів парової та вуглекислотної конверсії метану завдяки можливості варіювання співвідношення СО/Н2 в одержуваному синтез-газі і зниження отруєння каталізаторів. Недоліком процесу є утворення С2-вуглеводнів, і як наслідок, потрібно очищення одержуваного синтез-газу [54].
. 2.1.4 автотермічний риформінг (АТР)
автотермічний риформінг - це процес каталітичного парціального окиснення метану, в якому необхідне тепло виділяється безпосередньо всередині реактора за рахунок часткового згоряння метану. Цей процес, по суті, є комбінацією парціального окислення і парової конверсії. Проводиться автотермічний риформінг в адіабатичних реакторах, в яких на вході в реактор метан частково згорає,?? АгрЄво до 1000оС, а потім, в шарі каталізатора (нікель на оксиді алюмінію у вигляді товстостінних кілець Рашига) непрореагировавшего його частина піддається парової конверсії з поглинанням тепла [55].
У загальному вигляді реакція автотермічний риформінгу може бути записана наступним чином:
Cn + Hm + n/2O2 + n/2H2O? nCO + (m/2 + n) H2 (13)
Процес автотермічний риформінгу є дуже гнучким і може проводитися в широкому інтервалі температур, тисків, складу сировини і співвідношення пар/вуглець. В якості сировини може використовуватися природний газ, зріджений нафтовий газ (LPG) і нафта, що википає до 200 ° С. В останньому випадку в процесі утвориться деяка кількість сажі, що може призводити до суттєвих ускладнень [56].
Схема сучасного промислового реактора автотермічний риформінгу представлена ??на малюнку 5.
Малюнку 5 Реактор автотермічний ріформінга.а) пальник; б) футеровка; в) водяна сорочка; г) каталізатор; д) решітка [57].
1.2.1.5 Комбінований метод
Комбінований метод являє собою послідовність процесів парової конверсії і автотермічний риформінгу. Як окислювач використовують повітря або кисень. Процес ведуть при більш м'яких умовах: температурі 700-800оС і тиску 3-4 МПа [58, 59]. До переваг даного методу відносяться можливість варіюванн...
