Введение к работе
Актуальность проблемы. Одним из наиболее распространенных способов получения водорода и си-г-'-газа для производства аммиака и метанола является к.т: ; .эпическая паровая и паровоздушная конверсия природного газа в трубчатых печах и шахтных реакторах. Одним из путей улучшения технико-экономических показателей проведения ; процесса конверсии является повышение активности и селективности катализатора. Решение этой задачи приведет к снижению энергопотребления за счет уменьшения гидравлического сопротивления' слоя и соотношения пар/газ, а также к сокращению металлоемкости каталитических реакторов. Это может быть достигнуто путем использования катализаторов конверсии природного газа различных геометрических форм и размеров и оптимального химического состава, произведенных по сравнению с таблетированием наиболее дешевым и доступным экструзионным методом. Актуальность и экономическая эффективность использования катализаторов сложной геометрической формы и малых размеров в настоящее время усиливается вследствие повышения до мирового уровня -в странах СНГ цен на энергоносители и материалы.
Целью работы была разработка и экспериментальное исследование экструзионных катализаторов конверсии природного газа сложных геометрических форм и малых размеров, имеющих высокую степень использования объема гранул, а также выбор конструкции реактора, позволяющего использовать мелкозернистый катализатор; повышение пластичности формуемых масс при изготовлении носителей высокоселективных катализаторов путем введения модифицирующих добавок; совершенствование метода исследования активности катализаторов и получение экспериментальных данных по теплопроводности катализатора конверсии природного газа.
Научная новизна. Проведены исследования влияния Формы и размеров гранул экструзионного катализатора на его активность. Установлено, что уменьшение толщины стенок катализатора сложной геометрической формы или уменишение размеров гранул катализатора при сохранении требуемой механической прочности обеспечивает повышение степени использования обь-ема катализатора. Исследована и испытана опытно-промышленная партия"катализатора сложной геометрической формы. Наряду с повышением активности установлено снижение гидравлического сопротивления слоя катализатора. Впервые рассмотрен вопрос
. 2
использования мелкозернистого катализатора в реакторе с радиальным ходом газа и подводом тепла извне.
Определены зависимости физико-химических характеристик носителя катализатора от содержания MgO в прокаленной массе носителя при введении его в виде алюмомагниевой шпинели и магния углекислого основного. Показано, что введение таких модифицирующих добавок наряду с увеличением пластичности формуемой массы повышает селективность катализатора.
Впервые получены экспериментальные данные теплопроводности катализатора конверсии природного газа в зависимости от температуры.
Разработан трехканальный лабораторный реактор, позволяющий проводить сравнительные исследования активности одновременно трех образцов катализатора.
Практическая ценность работы. Показана перспективность применения мелкозернистых катализаторов для проведения процесса конверсии природного газа в реакторах с радиальным ходом потока среды.и катализатора сложной геометрической формы в трубчатых печах. Результаты исследований активности. ' селективности, теплопроводности катализатора рекомендуется использовать при проведении инженерных расчетов процесса конверсии природного газа. Проведено промышленное испытание и внедрение опытно-промышленной партии катализатора паровой конверсии природного газа сложной геометрической формы на Кемеровском ПО "Азот". Разработан и внедрен трехканальный лабораторный реактор для проведения сравнительных исследований активности одновременно трех образцов катализатора.
Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на XXVIII научно-технической конференции молодых ученых и специалистов ГИАП и Филиалов (г.Гродно. 1989 г.), на 23-м Международном Конгрессе"АХЕМА" (.Г.Франкфурт на Майне. 1991г.). на 9-й Всемирной конференции по энергии водорода (г.Париж, 1992 Г. ).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ.
Структура и обьем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка использованной литературы и приложения. Работа изложена на 165 страницах машинописного текста, включая 40 таблиц и- 22 рисунков, список использованной литературы из 131 наименования, приложения на 21 страница.
