Большая Советская Энциклопедия
переработка газов с целью изменения состава исходной газовой смеси. Конвертируют обычно газообразные углеводороды (метан и его гомологи) и окись углерода с целью получения водорода или его смесей с окисью углерода. Такие смеси используются для синтеза органических продуктов и в качестве газов-восстановителей в металлургии или подвергают дальнейшей переработке для получения водорода. Конверсию проводят с применением в качестве окислителей различных реагентов (кислорода, водяного пара, двуокиси углерода и их смесей). Возможно также использование для этой цели окислов металлов. Наиболее экономичным сырьём для конверсии является метан (природный газ). Конверсия метана различными окислителями может быть описана уравнениями:
CH4 + H2O Û CO + 3H2 ≈ 2066Ч102дж (49,3 ккал),
CH4 + CO2 Û 2CO + 2H2 ≈ 2476Ч102дж (59,1 ккал),
CH4 + 0,5 O2 Û 2H2 + 356╥102дж (8,5 ккал),
CO + H2O Û CO2 + H2 + 411╥102 дж (9,8 ккал).
Реакции окисления гомологов метана идут аналогичным образом.
Различают К. г. каталитическую и высокотемпературную. Каталитическую конверсию метана проводят с водяным паром в трубчатых печах с внешним обогревом (паровая конверсия), а также с парокислородной смесью в аппаратах шахтного типа при небольшом (1,5≈2 кгс/см2, или 0,15≈0,2 Мн/м2, автотермическую конверсию в таблице) и повышенном (20≈30 кгс/см2 или 2≈3 Мн/м2) давлении. Наилучший катализатор ≈ никелевый с различными добавками.
Высокотемпературную конверсию осуществляют в отсутствие катализаторов при температурах 1350≈1450 ╟С и давлениях до 30≈35 кгс/см2, или 3≈3,5 Мн/м2; при этом происходит почти полное окисление метана и др. углеводородов кислородом до CO и H2. Примерный состав газа, получаемого при высокотемпературной кислородной некаталитической конверсии метана: 3-4% CO2, 36≈38% CO, 57-59% H2, 0,2≈0,4% CH4, 2% N2.
Преимущество этого метода ≈ отсутствие катализатора и несложное аппаратурное оформление, недостаток ≈ повышенный расход кислорода.
Состав газа, получаемого при каталитической конверсии метана под давлением до 200 кн/м2 (2 кгс /см2)
Максимальная температура
Состав исходной смеси
Конечный состав газа, %
Конверсия
слоя катализатора
Н20 (кг)
02 (нм3)
╟C
CH4 (нм3)
СН4 (нм3)
СО2
СО
Н2
СН4
N2
Паровая
800
2
≈
8
15
75
1,5
0,5
Автотермическая
1000
0,7
0,5
9
22
67
1,0
1,0
Конверсию окиси углерода применяют преимущественно для производства водорода. Использование катализаторов обеспечивает необходимую скорость реакции. Наиболее эффективны железо-окисные катализаторы с различными добавками. Конверсию окиси углерода обычно ведут при 400≈450 ╟С, невысоком или повышенном давлении с подачей трёхкратного (против стехиометрического) и большего избытка водяного пара.
Лит.: Справочник азотчика, т. 1, М., 1967, разд. 2; Термодинамика процессов получения газов заданного состава из горючих ископаемых, М., 1969.
В. С. Альтшулер.