СПОСОБ КОНВЕРСИИ МЕТАНА
METHOD OF CONVERTING METHANE

Изобретение относится к способам каталитической конверсии метана и может быть использовано в топливной, химической и металлургической отраслях промышленности.
Известен способ конверсии метана (заявка на патент РФ №2006122591, опуб. 10.01.2008), включающий нагрев метана и воздействие на него электрическим разрядом с получением водорода, отличающийся тем, что метан смешивают с водяным паром с получением рабочей смеси, названную рабочую смесь нагревают и воздействуют на нее электрическим барьерным разрядом. Метан смешивают с водяным паром путем пропускания метана через воду при температуре воды не ниже 80°С, а рабочую смесь нагревают не мене чем до 400°С. Мощность электрического барьерного разряда должна быть не менее 10 Вт, при этом в рабочую смесь добавляют кислород.
-1
5
5
5
Недостатком способа является сложность осуществления процесса. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ конверсии метана (патент РФ №2241657, опуб. 10.12.2004), включающий взаимодействие метана с водяным паром на никельсодержащем катализаторе при соотношении пар:газ (0,9-1,2):1. Катализатор представляет собой смесь свежего с отработанным, предварительно отсеянного от пыли, мелочи и отделенного от деформированных гранул, гранул с белым налетом, при объемной скорости газа 4000-4500 ч, температуре 1002-1245°С, давлении (32,5-33,5)·10 Па, сопротивлении в конверторе (0,7-0,9)·10 Па, концентрации метана на входе 9-11% до достижения концентрации метана на выходе 0,35% и (или) повышения сопротивления в конверторе выше 0,9·10 Па, остановленный конвертор перегружают катализатором и вновь включают в работу.
Недостатком способа является сложность осуществления процесса.
Задачей изобретения является упрощение процесса.
Достигается это тем, что согласно заявленному способу конверсии метана, включающему взаимодействие метана с водяным паром на катализаторе, в качестве катализатора используют жидкий шлак медного производства, через который продувают парогазовую смесь в течение 1-1,5 с, температура расплава 1250-1400°С, с последующей регенерацией катализатора периодической продувкой его кислородом воздуха.
Ограничение времени пребывания смеси в расплаве менее 1 с, ведет к резкому снижению конверсии метана, а увеличение его более 1,5 с ведет к необоснованному увеличению времени при практически неизменном выходе конверсионного газа. Температурный интервал 1250-1400°С ограничен снизу высокой вязкостью расплава шлака и затрудненной продувкой газа через расплав, сверху стойкостью футеровки. Длительная продувка шлака газом ведет к восстановлению металлов из шлака, в особенности цветных, которые будут отделяться от шлака и собираться в нижней части реактора, где идет процесс конверсии. Для предотвращения этого через расплав продувают воздух, содержащий кислород:
2
2Ме+О=2МеО
таким образом осуществляется регенерация катализатора.
2
Способ осуществляли подачей через алундовую трубку смеси пара и метана (в соотношении 1:1) в расплав конверторного шлака медного производства. Время пребывания смеси в расплаве во всех опытах составляло 1-1,5 с при 1250-1400°С. Состав конвертерного шлака медного производства, %: 0,9 Ni, 3,9 Сu, 0,04 Со, 45,5 Fe, 0,8 S, 1,2 г/т Pt, 6,1 г/т Pd, 0,4 г/т Аu, остальное SiO. В связи с тем, что при конверсии метана с водяным паром идет реакция
2
4
2
НO+СН=СО+3Н
2
в конечных продуктах определяли содержание СО и Н. Данные опытов приведены в таблице 1.
Таблица 1
Т, °С
Время
Н<sub>2</sub>,%
CO,%
пребывания
смеси в
расплаве
(с)
1250
0,5
55
11
1250
1,0
72
22
1300
1,1
70
23
1400
1,3
74
19
1400
1,5
73
20
2
Из таблицы 1 видно, что при времени пребывания смеси в расплаве 1-1,5 с общий выход Н и СО достигает 94%. Использовать данное изобретение можно на предприятиях цветной металлургии, на природном газе, например в Норильске на медном заводе. Позволяет получить экономию природного газа до 25-30%.