Конверсия газов

Конверсия газов, переработка газов с целью изменения состава исходной газовой смеси. Конвертируют обычно газообразные углеводороды (метан и его гомологи) и окись углерода с целью получения водорода или его смесей с окисью углерода. Такие смеси используются для синтеза органических продуктов и в качестве газов-восстановителей в металлургии или подвергают дальнейшей переработке для получения водорода. Конверсию проводят с применением в качестве окислителей различных реагентов (кислорода, водяного пара, двуокиси углерода и их смесей). Возможно также использование для этой цели окислов металлов. Наиболее экономичным сырьём для конверсии является метан (природный газ). Конверсия метана различными окислителями может быть описана уравнениями:

CH₄ + H₂O Û CO + 3H₂ - 2066SYMBOL 215 f "Symbol" s 12Ч10² дж (49,3 ккал),

CH₄ + CO₂ Û 2CO + 2H₂ - 2476SYMBOL 215 f "Symbol" s 12Ч10² дж (59,1 ккал),

CH₄ + 0,5 O₂ Û 2H₂ + 356Ї10² дж (8,5 ккал),
CO + H₂O Û CO₂ + H₂ + 411Ї10² дж (9,8 ккал).
Реакции окисления гомологов метана идут аналогичным образом.
Различают К. г. каталитическую и высокотемпературную. Каталитическую конверсию метана проводят с водяным паром в трубчатых печах с внешним обогревом (паровая конверсия), а также с парокислородной смесью в аппаратах шахтного типа при небольшом (1,5-2 кгс/см², или 0,15-0,2 Мн/м², см. автотермическую конверсию в таблице) и повышенном (20-30 кгс/см² или 2-3 Мн/м²)давлении. Наилучший катализатор - никелевый с различными добавками.
Высокотемпературную конверсию осуществляют в отсутствие катализаторов при температурах 1350-1450 ?С и давлениях до 30-35 кгс/см², или 3-3,5 Мн/м²; при этом происходит почти полное окисление метана и др. углеводородов кислородом до CO и H₂. Примерный состав газа, получаемого при высокотемпературной кислородной некаталитической конверсии метана: 3-4% CO₂, 36-38% CO, 57-59% H₂, 0,2-0,4% CH₄, 2% N₂.
Преимущество этого метода - отсутствие катализатора и несложное аппаратурное оформление, недостаток - повышенный расход кислорода.
Конверсию окиси углерода применяют преимущественно для производства водорода. Использование катализаторов обеспечивает необходимую скорость реакции. Наиболее эффективны железо-окисные катализаторы с различными добавками. Конверсию окиси углерода обычно ведут при 400-450 ?С, невысоком или повышенном давлении с подачей трёхкратного (против стехиометрического) и большего избытка водяного пара.
Лит.: Справочник азотчика, т. 1, М., 1967, разд. 2; Термодинамика процессов получения газов заданного состава из горючих ископаемых, М., 1969.
? В. С. Альтшулер.
Состав газа, получаемого при каталитической конверсии метана под давлением до 200 кн/м² (2 кгс /см²)
Максимальная температура
Состав исходной смеси
Конечный состав газа, %
 
Конверсия
слоя катализатора
Н₂0 (кг)
0₂ (нм³)
?C CH₄ (нм³) СН₄ (нм³) СО₂ СО Н₂ СН₄ N₂
Паровая ..... 800 2 - 8 15 75 1,5 0,5
Автотермическая 1000 0,7 0,5 9 22 67 1,0 1,0