4 Amaliy mashg‘ulot: Metanni to‘g‘ri oksidlantirish usulini о‘rganish

4.2. METANNI KONVERSIYALASH KATALIZATORLARI.
Katalizatorlar jarayonni tezligini oshirish uchun ishlatiladi.
Kt=K0ye - /RT ; Kt T; 1/YE: (4.17.)
Bu yerda: Kt - tezlik doimiysi. K0 - katalizatorning turi va o‘lchamiga bog‘liq bo‘lgan doimiy son. YE - aktivlanish energiyasi. ye - natural logorifm asosi. R - universal gaz doimiysi. T - temperatura. (4.17) tenglamadan ko‘rinib turibdiki, tezlik doimiysi temperaturaga to‘g‘ri, aktivlanish energiyasiga nisbatan esa, teskari proporsianaldir. Ma’lumki, aktivlanish energiyasini pasaytirish uchun ijobiy katalizatorlar qo‘llash kerak. Katalizatorlar sifatida asosan nikel ishlatiladi, chunki kobalt, temir, xrom, molibden va volfromlar bu jarayen uchun katalizator sifatida kamrok aktivlikka egadirlar. Katalizatorning sifatini oshirishda uning asosi katta axamiyatga ega, chunki u mexanik mustaxkam va yukori tarakkiy etgan yuzaga ega bulishi shart. Shunday xususiyatga glinozem, alyuminiy oksidi, shdmot, pereklaz(eritilgan MgO), kizergurlar egadir. Nikel katalizatorning promotor(aktivator) lari sifatida AI2O3, Sch2O3, TiO2, MgO lar ishlatiladi. Vatanimiz zavodlarida metan konversiyasi GIAP-3 markali nikelli katalizator ishlatiladi. Bunda 5% nikel (aktiv komponent) , 94% -AI2O3(asos), 1% -AI2O3(promotor) bordir. Xozirgi vaktga GIAP-3-6N, GIAP-16 markali nikelli yangi katalizatorlar ishlatiladi. Bu katalizatorlarda SiO2 O,5% dan oshmasligi shart, chunki u passiv nikel silikati xosil kilib kuyishi mumkin. Bu katalizatorlar oltingugurt birikmalaridan saklanmogi kerak, ular NiS kabi modda xosil kiladi. Shuning uchun oltingugurt birikmalari vodorod ishtirokida N2S ga utkaziladi, va u GIAP-10 markali katalizatorda(aktiv pOda) yutib olinadi.
4.3. METAN KONVERSIYASI KINETIKASI.
Metan konversiyasi kinetikasi xozirgi vaktda elektr energiyasi sarfi buyicha eng kam sarf kilinadigan metan konversiyasi -bu bugli katalitik konversiyadir,ya’ni
СН4+Н2О(буг)=СО+3Н2-Q (4.18.)
Bu jarayenni tekshirish natijasida GIAP tomonidan kuyidagi mexanizm isbotlangandir: (oralik maxsulot «С» xosil kilish bilan)
С+Н20(буг)=СО+Н2 (4.9.)
СН4=С+2Н2 (4.8.) СН4+Н2О(буг)=СО+3Н2 (4.19.)
chunki bug yetishmagan xollarda Ni katalizatori ustida uglerod ajralishi kuzatilgandir. Metanni bugli konversiyasini oddiy va yukori bosimda Xarkov politexnika institutida sobik Ukraina SSR Fanlar Akademiyasining akademigi V.I.Antroshenko uz shogirdlari bilan chukurrok urganib, bu yerda oksidlanish -kaytarilish reaksiyasi asosidagi mexanizmini taklif etdilar:
Ni+Н20(буг)=Ni0+Н2 (4.10.)
Ni0+СН4=НNi0+СН3 (4.11.) (oralik maxsulotlar)
НNi0+СН3= CО+2Н2+Ni (4.12.)
СН4+Н20(буг)= СО+3Н2 (4.13.)
Bu yerda umumiy tezlikni NNi0SN3 ni xosil bulish stadiyasi belgilaydi. Bulardan tashkari bir kancha avtorlar xam bu jarayenni urganishgan.
Tabiiy gaz, 0,5-0,9MPa bosimda kuvvati kuniga 1360t sintetik ammiak ishlab chikarish agregatiga kirib, ikkiga bo‘linadi: texnologik jarayon uchun: 2) yokish uchun. Texnologik jarayonga ketayotgan tabiiy gazga, uni oltingugurt birikmalaridan tozalash uchun, ya’ni vodorod orkali gidridlab tozalash uchun, azot-vodorod aralashmasidan tabiiy gaz tarkibida 10% gacha vodorod xosil kilguncha ko‘shiladi. So‘ngra bu gaz markazdan kochma kompressorda (1) 4,5MPa ga siqilib, olovli isitgichda (2) 670K gacha kizdiriladi, bir kism tabiiy gazni yokish xisobiga. So‘ngra tabiiy gaz, oltingugurtni organik birikmalarini vodorod-gidridli reaktorda (3) alyumo-kobalt-molibden, yoki alyumo-nikel-molibden katalizatorida, vodorod sulfidga utkazilgan kurilmaga kiradi va navbatma-navbat ishlaydigan, rux oksidi to‘ldirilgan qurilmada (4) vodorod sulfiddan tozalanadi. Tozalangan tabiiy gaz kuvursimon uchoqqa (6) ya’ni quvursimon konvertorga kirishdan avval, bug‘:gazq3,7-2 gacha bug bilan tuldirilib, so‘ng bu apparatga 3,9 MPa da kirib, metanni nikel katalizatoridja xajmiy tezlik 1700 soat1 bulganda bugli konversiyasi amalga oshiriladi. Bu konvertordagi 1100K xarorat bir kism tabiiy gazmetanni yokish xisobiga erishiladi. U yerga kizdirilgan bug-xavo aralashmasi xam yuboriladi, natijada 1270K da reaksiya xajmiy tezlik 3500 soat-1ga teng bulganda ketib, tarkibida 0,25-0,35%gacha metan bilan birga konvertirlangan gaz, kozon -foydalangichga (10) yuborilib, 960o S dan 450o S gacha soviydi, so‘ng bug‘latgichga (8) kirib, namlatgich (9)da bug:gaz=O,57 gacha kirib, bug‘ga to‘yintirilib, Fe+Cch li katalizatorli 1-pogonali uglerod monooksidi konvertorida (11) 723K larda uglerod monooksidi konversiyaga 65-68 ga uchrab, issiklik almashgichda (12),(13) 503K gacha sovutilib, past xaroratli katalizator bilan tuldirilgan ikkinchi pogona uglerod monooksidi konvertoriga (14) yuboriladi: 0,3-0,5% CO gacha konversiyalanmay kolgan uglerod monooksidi bilan konvertirlangan gaz issiklik almashgichda sovutilib (suv xisobiga), konvertirlangan gaz uglerod dioksididan tozalash sexiga yuboriladi.