Журнал наномедицинских и биотерапевтических открытий
Открытый доступ

Абстрактный

Моделирование реактора получения этилена из метана

Н.И. Файзуллаев

В данной работе изучено каталитическое окисление метана и влияние различных факторов на процесс получения этилена. На основании полученных результатов выбраны оптимальные условия и структура катализатора: (Mn2O3)x ∙ (Na2MoO4)y ∙ (ZrO2)z. Проведена термодинамическая оценка процесса для получения наиболее подходящей технологии извлечения этилена из метана, а также исследовано влияние различных технологических параметров на его основные характеристики для математического моделирования реактора.

Узбекистан обладает огромными запасами нефти и природного газа. Известно, что природный газ и нефть являются запасами невозобновляемого и ограниченного сырья. Рациональное использование нефти и газа позволит развивать химическую промышленность на более высоком уровне. Особое внимание уделяется использованию высокоэффективных, малоотходных, экономичных, экологически чистых технологий и охране окружающей среды для эффективного использования нефти и природного газа. Исходя из вышеизложенного, одной из основных задач, стоящих перед учеными мира, является внедрение новых методов получения синхр. Тактических материалов, важных для народного хозяйства, которые могут заменить импортную продукцию на основе местного сырья и промышленных отходов, причем безотходно, экологически чисто, качественно и конкурентоспособно. Разработка новых технологий, При этом единственным разумным способом переработки природного газа является оксигенация. Этот процесс происходит в одну стадию и при атмосферном давлении. Этот процесс проходит через этан и этан обезвоживается с получением этилена. Рассматривая все вещество, можно записать следующую последовательность реакций.

Газообразные продукты реакции анализировались с помощью термохимического детектора «Газохром3101» с использованием следующего термостата: Температура термостата 100° С , скорость потока транспортного газа (воздуха) 35 мл/мин, длина колонки, заполненной активированным углем 1 м, внутренний диаметр 3 мм. Количественный анализ проводился методом абсолютного рейтинга. Для реакции оксигенации метана была исследована каталитическая активность более 10 катализаторов. Как известно, катализаторы на основе марганца обладают высокой каталитической активностью и селективностью в процессе окисления этилена метаном. Таким образом, нами установлено, что катализаторы на основе марганца являются промотором различных соединений.

Введение катализатора ZrO2 оказало положительное влияние на его активацию. При добавлении катализатора ZrO2 эффективность этилена увеличилась с 32,9% до 42,8%, а селективность по этилену с 76,5 до 81,4% соответственно. Были проведены дальнейшие эксперименты www.tsijournals.com |март-2020 3 (Mn2O3) x∙ (Na2MoO4) y (ZrO2) z с участием оптимального катализатора. Конверсия метана зависит от процесса C2-углеводорода, зависит от используемого каталитического состава, но также зависит от условий реакции (температура, метан, воздух, удельная объемная скорость). Таким образом, мы узнали влияние различных факторов на скорость реакции. Объемная скорость исследовалась при температуре 800°C и соотношении CH4:воздух=1:2. Изменение объемной скорости достигалось изменением размера катализатора, который необходимо наносить на реактор. Первая метано-воздушная смесь подавалась непрерывно.

Однако было отмечено, что образуются дополнительные продукты (разложение этилена). Оптимальное значение объемной скорости составляет 1000 ч-1, значение этилена составляет 42,8%, а селективность составляет 81,4%. Влияние температуры на реакцию окисления метана исследовалось при постоянной объемной скорости (1000 ч-1) и соотношении метан:воздух=1:2 в присутствии катализатора оптимального состава с диапазоном 50° в интервалах 600-850°C. Производство этилена начинается при 600°C. Наибольший выход этилена наблюдался при 800°C. Повышение температуры от оптимальной температуры может ухудшить процесс. Поэтому содержание этилена и селективность снижаются.

Влияние метана: воздух с температурой 800°С и объемной скоростью 1000 ч-1. Для изучения кинетических закономерностей реакции оксигенации метана исследовано влияние парциального давления метана и кислорода на скорость получения этилена при температуре 700 ÷ 800°С и объемной скорости 600 ÷ 1200 ч-1. При изучении влияния парциального давления реагентов на закономерности протекания процесса изменяли парциальное давление газа и оставляли последнее неизменным. Чтобы не изменять линейную скорость, в зону реакции подавали необходимое количество газа аргона. Размер катализатора адаптировали к конкретным скоростным условиям испытаний для постоянного хранения.