Методы получения водорода

Методы получения азота

Получение аммиака аммиачным методом

Физическое разделение воздуха

Воздух содержит 78,03%-N₂; 21%-O₂; 0,94%-Ar; и в незначительном количест-ве CO₂, H₂, Ne, He, Kr, Xe. Разделение воздуха проводят методом ректифика-ции жидкого воздуха. Метод основан на различии в температурах кипения га-зов, входящих в состав воздуха.

Наиболее сложный этап - перевод воздуха в жидкое состояние. Его про-водят, сочетая глубокое охлаждение с повышением давления.

Конверсиия метана или природного газа происходит следующим образом:

CH₄ + H₂O_пары ↔ CO + 3H₂ – 206 кДж

2СH₄ + O₂ ↔ 2CO + 4H₂ + 70кДж

Далее осуществляется конверсия СО водяным паром

CO + H₂O _пары↔ CO₂ + H₂ + 41кДж

Суммарно процесс конверсии метана водяным паром протекает с поглощени-ем энергии:

CH₄ + 2H₂O_пары ↔ CO₂ + 4H₂ – 165 кДж

Конверсию метана ведут при повышенном давлении обычно с использова-нием катализаторов. Содержание метана после конверсии не должно превы-шать 0,5%. Остаточное содержание метана зависит от температуры, соотно-шения H₂O: CH₄ и давления. При температуре 800-1000 ⁰С достигается необ-ходимое содержание метана, однако скорость процесса без катализатора очень мала. Поэтому конверсию метана ведут обычно с использованием катализато-ров (никель, нанесенный на оксид алюминия). Хотя с повышением давления содержание метана увеличивается, процесс часто ведут при повышенном дав-лении для увеличения скорости реакции. При этом используется то давление, с которым метан поступает на завод. Это уменьшает расход электроэнергии на последующее сжатие газа при производстве аммиака.

При конверсии окиси углерода объем газа остается постоянным. Поэтому изменение давления не сдвигает равновесия, но увеличивает скорость реакции. Увеличение температуры сдвигает равновесие влево, однако при низких тем-пературах скорость реакции мала даже в присутствии катализатора.

Обычно процесс ведут при t = 200-300 ⁰С в присутствии Zn-Cr-Cu катализато-ра. Остаточное содержание CO составляет 0,2-0,4%. Данный катализатор очень чувствителен к соединениям серы – их концентрация не должна превы-шать 2 мг/м³.

Получение азото-водородной смеси из коксового газа.

Коксовый газ имеет следующий состав:

H₂ – 53%; CH₄ - 23-28%; другие углеводороды - 2-3%; СO-5-7%; CO₂ -1,5-2,5%;

O₂ -0,3-0,8%; N₂ =5%.

Температура кипения азота составляет -195,7⁰С, Температура кипения водо-рода -200⁰С. Все остальные компоненты имеют температуру кипения выше -195⁰С. Поэтому проводят глубокое охлаждение газа до температуры -195⁰С. При этом все компоненты кроме азота и водорода переходят в жидкое состоя-ние. Однако в полученном газе остается некоторое количество окиси углерода, которая является сильным ядом для катализатора. Для удаления окиси углеро-да газ промывают жидким азотом, в котором окись углерода хорошо растворя-ется. При этом часть азота испаряется и достигается соотношение азота к во-дороду близкое к 1:3. Затем добавлением азота смесь доводят точно до соот-ношения 1:3.

Дата добавления: 2014-01-03