Метанирование - Википедия - Methanation

Метанирование конверсия окиси углерода и двуокиси углерода (COИкс) в метан (CH4) через гидрирование. Реакции метанирования COИкс были впервые обнаружены Сабатье и Senderens в 1902 г.[1]

COИкс Метанирование имеет множество практических применений. Это средство удаления оксида углерода из технологических газов, которое также обсуждается как альтернатива ПРОКС в топливных процессорах для мобильных топливная ячейка Приложения.[2]

Метанирование как средство производства синтетический природный газ считается с 1970-х годов.[1] Совсем недавно это было рассмотрено как способ хранения энергии, произведенной из солнечной или ветровой энергии, с использованием энергия-газ системы в сочетании с существующими хранение природного газа.

Химические реакции

Следующие реакции описывают метанирование оксида углерода и диоксида углерода соответственно:

-206 кДж / моль
-164 кДж / моль

Реакции метанирования классифицируются как экзотермический перечислены их энергии образования.[1]

Есть разногласия по поводу того,2 метанирование происходит сначала путем ассоциативной адсорбции адатом водород и образование промежуточных соединений кислорода перед гидрированием или диссоциацией и образованием карбонила перед гидрированием.[3] Считается, что метанирование CO осуществляется по диссоциативному механизму, когда углеродно-кислородная связь разрывается до гидрирования, причем ассоциативный механизм наблюдается только при высоких значениях H2 концентрации.

Реакция метанирования над разными переносимыми металлами катализаторы включая Ni,[4] RU[5] и Rh[6] широко исследуется для производства CH4 из синтез-газ и другие инициативы в области энергетики и газа.[3] Никель - наиболее широко используемый катализатор из-за его высокой селективности и низкой стоимости.[1]

Промышленное применение

Создание синтетического природного газа

Метанирование - важный шаг в создании синтетических или заменитель природного газа (СНГ).[7] Уголь или древесина подвергаются газификации, в результате чего образуется генераторный газ, который должен подвергаться метанированию, чтобы получить пригодный для использования газ, который просто необходимо пройти заключительную стадию очистки.

Первый коммерческий завод синтетического газа открылся в 1984 году и является Великие равнины Синфуэль завод в Беуле, Северная Дакота.[1] Он по-прежнему работает и производит СПГ мощностью 1500 МВт с использованием угля в качестве источника углерода. За годы, прошедшие с момента открытия, были открыты и другие коммерческие предприятия, использующие другие источники углерода, такие как древесная щепа.[1]

Во Франции AFUL Chantrerie, расположенная в Нанте, запустила в ноябре 2017 года демонстратор MINERVE. Эта установка метанирования 14 нм3 / день была проведена Top Industrie при поддержке Leaf. Эта установка используется для подпитки станции СПГ и закачки метана в котел, работающий на природном газе.[8]

Синтез аммиака

В производство аммиака CO и CO2 считаются яды к наиболее часто используемым катализаторам.[9] Катализаторы метанирования добавляются после нескольких стадий получения водорода для предотвращения оксид углерода накопление в контуре синтеза аммиака, поскольку метан не оказывает аналогичного вредного воздействия на скорость синтеза аммиака.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж Ренш, Стефан; Шнайдер, Йенс; Маттишке, Штеффи; Шлютер, Михаэль; Гётц, Мануэль; Лефевр, Джонатан; Прабхакаран, Прасит; Баджор, Зигфрид (15 февраля 2016 г.). «Обзор метанирования - От основ до текущих проектов». Топливо. 166: 276–296. Дои:10.1016 / j.fuel.2015.10.111.
  2. ^ Мужчины, Йонг; Кольб, Гюнтер; Цапф, Ральф; Хессель, Фолькер; Лёве, Хольгер (2007). «Селективное метанирование оксидов углерода в микроканальном реакторе. Первичный отсев и влияние газовых добавок». Катализ сегодня. 125 (1–2): 81–87. Дои:10.1016 / j.cattod.2007.02.017.
  3. ^ а б Мяо, Бин; Ма, Су Су Кхине; Ван, Синь; Су, Хайбинь; Чан, Сью Хва (13.06.2016). «Механизмы катализа метанирования СО2 и СО». Наука и технологии катализа. 6 (12): 4048. Дои:10.1039 / C6CY00478D. ISSN  2044-4761.
  4. ^ Ксавье, К. О; Sreekala, R; Рашид, К. К. А; Юсуфф, К. К. М; Сен, Б. (24 февраля 1999 г.). «Легирующие эффекты оксида церия на Ni / Al2О3 катализаторы метанирования ». Катализ сегодня. 49 (1): 17–21. Дои:10.1016 / S0920-5861 (98) 00403-9. ISSN  0920-5861.
  5. ^ Утака, Т. (25.06.2003). «Удаление CO из реформированного топлива над катализаторами из меди и драгоценных металлов». Прикладной катализ A: Общие. 246 (1): 117–124. Дои:10.1016 / S0926-860X (03) 00048-6.
  6. ^ Панагиотопулу, Параскеви; Кондаридес, Димитрис I .; Верикиос, Ксенофон Э. (2008). «Селективное метанирование CO на нанесенных катализаторах из благородных металлов: влияние природы металлической фазы на каталитические характеристики». Прикладной катализ A: Общие. 344 (1–2): 45–54. Дои:10.1016 / j.apcata.2008.03.039.
  7. ^ Копыскинский, Ян; Schildhauer, Tilman J .; Биоллаз, Серж М. А. (01.08.2010). «Производство синтетического природного газа (SNG) из угля и сухой биомассы - Обзор технологий с 1950 по 2009 год». Топливо. 89 (8): 1763–1783. Дои:10.1016 / j.fuel.2010.01.027.
  8. ^ "Un demonstrateur Power to gas en service à Nantes". Le Moniteur (На французском). 2018 г.. Получено 9 февраля 2018..
  9. ^ Хорсанд, Кайван (2007). «Моделирование и моделирование каталитического реактора метанирования в аммиачной установке». Нефть и уголь. 49: 46–53.