7.1 Табиғи газдардан конверсиялау

Соңғы жылдарда кең қолданылып келе жатқан негізгі әдістіңн бірі-сутекті метаннан алу.Табиғи газдардың кейбіреулерінде 90 ынан аса,кокс газдарында 25-30 метан болады,көмірді шала кокстегенде де құрамында метан көп газдар шығады,метан мұнай өндірісінде де шығатын газдар қоспасын да болады.

1.1.Метанды крекингтеу (қыздырып алу):

Метанды отқа берік қыш қондырмамен толтырғыш шахта бейнелі пештерде крекингтейді.Бұл процесс екі сатыда өтеді.Бірінші сатыда метанды ауамен араластырып ,тұтандырып пештің ішін 1100 температураға дейін қыздырады.Екінші сатыда пешке метанның өзі ғана жібереді,осы кезде жоғарыда жазылған эндотермиялық реакция жүре бастайды,пеш 900 дейін суыған кезде оны қайтадан метанды жағып 1000°C- дейін қыздыра бастайды.

Крекинг процесінің нәтижесінде шыққыан сутекті аралас шыққан – метан, көміртек (ІІ) оксиді мен көміртек (ІV)оксиді,ацетилен,этилен,нафталин тағы басқаларынан тазартады. Крекинг процесі нәтижесінде сутекпен бірге күйе шығарады,кейде крекинг процесін сутек алу емесс,күйе үшін ғана жүргізеді.

Крекингтен шыққан газдар қоспасынан сутекті жеке бөліп алу үшін және ол газ қоспасын бензол және нафталиннен тазарту үшін ауыр маймен жуады;көміртек (IV)оксидін жоғары қысымда (2,0МПа) сумен жуып,содан соң газ қоспасын терең суытып,ең соңында сұйық азотпен жуады. Ацыр май құрамындағы абсорбцияланған бензол,бензол гомологтарын және нафталинді фракцмялау әдісімен бөлініп алады. Терең салқындатып сұйық азотпен жуғаннан кейінгі қалған газ тартылған сутек.

7.2 Метанды су буымен катализдік конверсиялау

Бұл – сутек өндірудің негізгі әдісі. Бұл әдіс метан және оның гомологтарын су буымен,оттекпен,көміртек (IV)оксидімен тотықтыру мына реакцияларға негізделген:

CH₄+H₂O→CO+3H₂ – 206 кДж (а)

CH₄+0,5O₂→CO+2H₂+35 кДж (ә)

CH₄+CO₂→2CO+2H₂ – 248 кДж (б)

Сутек және азот-сутек қоспаларын өндіру «а» және «б» реакциялары түрінде орындалады,осы сияқты метан гомоологтарының тотығу процесі жалпы түрде мына реакциямен сипатталады.

C_nH_2n+2+nH₂O→nCO+(2n-1)H₂ (в)

Келтірілген реакциялар нәтижесінде түзілген көміртек (ІІ)оксиді су буымен темір - хром катализаторының қатысуымен конверсиланады.

Метанды су буымен конверсияла процесі қорытындысында жылу сіңіріледі,яғни эндотермиялық процесс:

CH₄+2H₂O→CO₂-165 кДж

Метанды катализдік әдіспен конверсиялау процесінің бірінші сатысында сутек өндіруге катализатор ретінде алюминий оксидіне қондырылған никель қолданылады,конверсия процесінің бірінші сатысы 800°С температурада және жоғары көлем жылдамдығында, 1-4МПа (табиғи газдардың қысымы)қысымда жүреді.

Метанның су буымен конверсиялау процесінің жылдамдығы мына теңдеумен сипатталады:

немесе жоғарылау қысымда:

k-конверсия процесінің жылдамжық константасы, с^-1

-конверсия уақыты, с;

, , -метан, су буының және сутектің парциалдық қысымдары.

Метанды су буымен конверсиялау процесінің бірінші сатысының өнімі-синтез газ, сутек немесе сутек-азот қоспасын өндіру процестің екінші сатысында көміртек (ІІ) оксиді су буымен катализдік әдіспен конверсияланады.

Қайталауға және өздік бақылауға арналған сұрақтар (1-2):

1. Сутектің басқа отындармен салыстырғанда қандай ерекшеліктері бар?

2. Сутекті алудың қандай әдістерін білесіңдер?

3. Метанды қалай крекингілейді?

4. Метанды қалай су буымен катализдік конверсиялайды?

5. Сутекті қалай темір-бу әдісімен алады?

6. Сутекті алудың физикалық әдісінің қандай ерекшеліктері бр?

7. Бу-газ қоспасының тепе-теңдік құрамы қандай?

1. Темір-бу әдісі

Бұл – химиялық әдістердің тағы бір түрі. Бұл әдіс ертеден келе жатқан, бірақ қазіргі кезде де мәні кеміген әдіс. Мұнда 700°С-ға дейін қыздырған темір және темір (ІІ)оксиді мен су буы әрекеттеседі:

H₂O+Fe=FeO+H₂+2225 кДж

H₂O+3FeO=Fe₃O₄+H₂+4175 кДж

Бұл технологиялық процесте су буының жартысы ғана сутекке айналады,т үзілген темір қағын су газын әрекеттестіргенде, жоғарыда жазылған реакциялар кері жүріп,темір алғашқы күйінде қайтадан іске қосылады.

Техникалық процесті үш сатымен жүргізіледі:бірінші сатыда су газымен темір оксидін тотықсыздандырады, екінші сатыда аппаратта қалған су газы су буымен айдалып шығарылады,үшінші сатыда сутек алынады.

Бұл әдіспен сутекті алу үздікті процесс болуы, су буының және су газының артық шығыны және оның үстіне алынған сутек қажеттідей таза болмауы,бұл әдісті экономикалық тұрғыдан қолайсыз етіледі.