甲烷化反应

更新时间:2023-09-04 22:28

甲烷化反应是在催化剂存在下,用氢气还原一氧化碳二氧化碳生成甲烷和水的反应。

反应原理

甲烷化反应原理CO和CO2,在一定的温度和甲烷化催化剂作用下,与H2发生反应,生成CH4水蒸气,通过后部冷却,使水蒸气冷凝分离,最后得到只含CH4杂质的合格氢。甲烷化反应是体积缩小、强放热过程。

影响因素

(1)催化剂活性

催化剂的活性好,则甲烷化反应速度快,CO和CO2去除较为彻底,一旦催化剂使用不当,造成活性衰退,就很难保持装置满负荷生产,使生产能力受到制约。

(2)温度

因甲烷化反应是强放热反应,温度低有利于反应进行。但温度过低,反应活性分子数量大大减少,反应速度反而因此减慢。装置生产在负荷大的情况下是不能降低温度操作的,这样很容易出现反应物穿透。如果温度过高,化学平衡观点认为,不能把CO和CO2降到更低的水平。因此,实际生产中所控制的温度应兼顾到反应速度和化学平衡两个方面。

(3)压力

CO和CO2的甲烷化反应是体积缩小的反应,压力升高有利于反应彻底。相反,降低反应压力,残余的CO和CO2就会有所上升。实际生产中,甲烷化反应器的压力变化非常小。

(4)空速

空速对反应的影响较大。空速过大,反应不完全。

(5)CO浓度

转化气中的CO,由于经过两次低温两次变换后,在其粗氢中的残留量已不构成对甲烷化反应器超温威胁。但由于CO的甲烷化反应放热量比CO2甲烷化的放热量大,在正常空速下,每增加1%的CO量,会使甲烷化反应器床层温度升高72℃。所以在正常生产中,一定要控制好变换反应,监控好CO残留量,才能保证甲烷化反应器不发生超温事故。

(6)CO2浓度

C02含量是造成甲烷化反应器超温的最大潜在危害。因为正常生产中,一旦吸收塔操作不正常,会使大量的CO2进入到甲烷化反应器内,每增加1%的CO2,会使反应器床层温度升高60℃。

甲烷化催化剂

甲烷化催化剂的主要物化性质如图1。

几种催化剂都是以镍为活性组分氧化铝为载体,J105催化剂以MgO和Re2O3为促进剂,J103H为预还原型催化剂,含有5%以上的还原镍,使用中可缩短升温还原时间,及早投入运转。

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