Конверсия

Конверсия — 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 сырьем для конверсии является метан (природный газ). Конверсия метана различными окислителями может быть описана уравнениями:
CH4 + H2O ⇔ CO + 3H2 — 2066․102 дж (49,3 ккал),
CH4 + CO2 ⇔ 2CO + 2H2 — 2476․102 дж (59,1 ккал),
CH4 + 0,5 O2 ⇔ 2H2 + 356∙102 дж (8,5 ккал),
CO + H2O ⇔ CO2 + H2 + 411∙102 дж (9,8 ккал).
Реакции окисления гомологов метана идут аналогичным образом.

Различают конверсию 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) 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.

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 трехкратного (против стехиометрического) и большего избытка водяного пара.