Muuntaminen (kemia)

Muuntaminen ( lat. conversio - muunnos, muutos) - prosessi, jossa kaasuja käsitellään alkuperäisen kaasuseoksen koostumuksen muuttamiseksi. Kaasumaiset hiilivedyt ( metaani ja sen homologit ) ja hiilimonoksidi (II) muunnetaan yleensä tuottamaan vetyä tai sen seoksia CO:n kanssa. Näitä seoksia käytetään orgaanisten tuotteiden synteesiin ja pelkistyskaasuina metallurgiassa tai niitä käsitellään tuottamaan puhdasta vetyä [1] .

Joidenkin aineiden muuntaminen

Metaanin konversio

Metaanin oksidatiiviseen muuntamiseen on kolme menetelmää :

höyryreformointi

metaanin osittainen hapetus ilmakehän hapen vaikutuksesta
hiilidioksidin konversio.

Tuloksena olevan synteesikaasun määrällinen koostumus on erilainen. Ammoniakin synteesi vaatii synteesikaasua, jonka koostumus on hiilimonoksidia ja vetyä suhteessa 1:3, mikä varmistaa höyryreformoinnin. Metanolin synteesiä varten tarvitaan synteesikaasua, jonka koostumus on 1:2, mikä varmistaa metaanin osittaisen hapettumisen ilmakehän hapella. Dimetyylieetterin saamiseksi tarvitaan synteesikaasua, jonka koostumus on 1:1, mikä saa aikaan hiilidioksidikonversion [2] .

Steam-muunnos

Teollisuudessa käytetään käytännössä vain höyryreformointimenetelmää, joka tuottaa eniten vetyä. Tämä on yksi tapa tuottaa vetyä teollisessa mittakaavassa. Tuloksena oleva synteesikaasu, hiilimonoksidin ja vedyn koostumus suhteessa 1:3, saa aikaan ammoniakin lisäsynteesiä. Höyryreformointireaktiota voidaan yksinkertaistaa seuraavasti:

\mathsf{CH_4 + H_2O \ \rightleftarrows{}\ CO + 3H_2}

Reaktio etenee nikkelikatalyytillä korkeassa lämpötilassa (700-900°C). [2]

Muutos suoritetaan putkimaisissa uuneissa, joissa on ulkoinen lämmitys. [yksi]

Osittainen hapetus ilmakehän hapen vaikutuksesta

Yksinkertaistettuna metaanin osittaisen hapetusprosessin reaktio ilmakehän hapen kanssa voidaan esittää seuraavasti:

{\displaystyle {\mathsf {CH_{4}+1/2O_{2}\ \rightleftarrows {}\ CO+2H_{2))))

Teknologinen prosessi on mahdollista ilman katalyyttiä, mutta korotetussa lämpötilassa (1100–1300 °C). Tuloksena olevaa synteesikaasua, hiilimonoksidin ja vedyn koostumusta suhteessa 1:2, käytetään myöhemmin metanolin synteesiin [2]

Teknologinen prosessi katalyytillä on mahdollista, joten nikkelilohkokatalyytin korkea hyötysuhde platinaan verrattuna on todistettu . [3]

Hiilidioksidin konversio

Tutkimusvaiheessa laboratorio- ja pilottitestien tasolla on hiilidioksidin konversioprosessi, joka perustuu reaktioon:

{\displaystyle {\mathsf {CH_{4}+CO_{2}\ \rightleftarrows {}\ 2CO+2H_{2))))

Tuloksena olevaa synteesikaasua, hiilimonoksidin ja vedyn koostumusta suhteessa 1:1, käytetään myöhemmin dimetyylieetterin synteesiin . Reaktio etenee 700–800°C:ssa monilla nikkeli- ja platinakatalyyteillä, mikä oli tutkimuksen tavoitteena [2] .

Hiilimonoksidikonversio

Hiilimonoksidin muuntamista käytetään pääasiassa vedyn tuotantoon. Metaanin höyryreformoimalla saatu synteesikaasu sisältää hiilimonoksidia. Hiilimonoksidi muunnetaan rautaoksidikatalyytillä ( ) erilaisilla lisäaineilla 400–450 °C:n lämpötilassa, matalassa tai korotetussa paineessa, suurella vesihöyryylimäärällä (CO:n höyrykonversio): ${\displaystyle {\mathsf {Fe_{3}O_{4))))$

{\displaystyle {\mathsf {CO+H_{2}O\ \rightleftarrows {}\ CO_{2}+H_{2))))

[yksi]

Tutkimuksia suoritettiin myös käyttämällä kaksivaiheista menetelmää lämpötilan laskemiseksi 250 °C:seen ja katalyytin parantamiseksi. Joten ensimmäisessä vaiheessa käytettiin korkean lämpötilan rauta- kromikatalyyttiä , toisessa vaiheessa matalalämpöistä katalyyttiä, jonka aktiivinen komponentti on kupari [4] .

Muistiinpanot

↑ 1 2 3 Kaasun muuntaminen . https://www.booksite.ru _ TSB. Haettu 6. maaliskuuta 2022. Arkistoitu alkuperäisestä 6. maaliskuuta 2022. (määrätön)
↑ 1 2 3 4 O. V. Krylov. Metaanin hiilidioksidin muuntaminen synteesikaasuksi . http://chem.msu.ru _ Haettu 6. maaliskuuta 2022. Arkistoitu alkuperäisestä 17. heinäkuuta 2021. (määrätön)
↑ Galanov S.I. et al. Maakaasun osittainen katalyyttinen hapetus synteesikaasuksi . https://cyberleninka.ru . Tomskin valtionyliopiston tiedote. Chemical Technologies (2012). Haettu 6. maaliskuuta 2022. Arkistoitu alkuperäisestä 6. maaliskuuta 2022. (määrätön)
^ Hiilimonoksidin höyryreformointi . https://e-him.ru (2011). Haettu 7. maaliskuuta 2022. Arkistoitu alkuperäisestä 7. maaliskuuta 2022. (määrätön)