Metanacja - Methanation

Metanizacja jest konwersja tlenku węgla i dwutlenku węgla (CO _x ) metanu (CH ₄ ) przez uwodornienie . Reakcje metanizacji CO _x zostały po raz pierwszy odkryte przez Sabatiera i Senderensa w 1902 roku.

Metanizacja CO _x ma wiele praktycznych zastosowań. Jest to sposób na usuwanie tlenku węgla z gazów procesowych i jest również dyskutowany jako alternatywa dla PROX w procesorach paliwa do mobilnych zastosowań ogniw paliwowych .

Metanizacja jako sposób wytwarzania syntetycznego gazu ziemnego była rozważana od lat 70. XX wieku. Ostatnio rozważano ją jako sposób magazynowania energii wytworzonej z energii słonecznej lub wiatrowej za pomocą systemów typu „ power-to-gas” w połączeniu z istniejącym magazynowaniem gazu ziemnego .

Reakcje chemiczne

Poniższe reakcje opisują metanizację odpowiednio tlenku węgla i dwutlenku węgla:

{\ Displaystyle {\ ce {CO + 3H2 -> CH4 + H2O}}}

-206 kJ/mol

{\ Displaystyle {\ ce {CO2 + 4H2 -> CH4 + 2 H2O}}}

-164 kJ/mol

Reakcje metanizacji są klasyfikowane jako egzotermiczne, a ich energia formacji jest wymieniona.

Nie ma zgodności, czy CO ₂ metanizacji następuje najpierw asocjacyjnie adsorpcję adatom wodoru i tworzących pośrednie tlenu przed uwodornieniem lub dysocjuje i tworzy grupę karbonylową, po czym uwodorniony. CO metanizacji Uważa się, że methanated przez dysocjacyjne mechanizmu, wiązanie tlen węgla uszkodzone przed uwodornienie asocjacyjnego tylko mechanizmu obserwowanej w wysokiej H ₂ stężeniach.

Reakcja metanizacji na różnych katalizatorach metalicznych, w tym Ni, Ru i Rh, była szeroko badana pod kątem wytwarzania CH ₄ z gazu syntezowego i innych inicjatyw związanych z energią w gaz. Nikiel jest najczęściej stosowanym katalizatorem ze względu na swoją wysoką selektywność i niski koszt.

Zastosowania przemysłowe

Stworzenie syntetycznego gazu ziemnego

Metanizacja jest ważnym krokiem w tworzeniu syntetycznego lub zastępczego gazu ziemnego (SNG). Węgiel lub drewno przechodzą gazyfikację, która tworzy gaz generatorowy, który musi przejść metanizację, aby wytworzyć użyteczny gaz, który wymaga jedynie końcowego etapu oczyszczania.

Pierwsza komercyjna fabryka gazu syntetycznego została otwarta w 1984 roku i jest to fabryka Great Plains Synfuel w Beulah w Północnej Dakocie. Nadal działa i produkuje SNG o wartości 1500 MW, wykorzystując węgiel jako źródło węgla. W latach od otwarcia, inne obiekty handlowe zostały otwarte przy użyciu innych źródeł węgla, takich jak zrębki drzewne.

We Francji AFUL Chantrerie, z siedzibą w Nantes, rozpoczęła w listopadzie 2017 r. demonstrację MINERVE. Ta jednostka metanizacji 14 Nm3/dzień została przeprowadzona przez Top Industrie przy wsparciu Leaf. Instalacja ta służy do zasilania stacji CNG i zatłaczania metanu do kotła na gaz ziemny.

Synteza amoniaku

W produkcji amoniaku CO i CO ₂ są uważane za trucizny dla najczęściej stosowanych katalizatorów. Katalizatory metanizacji dodaje się po kilku etapach wytwarzania wodoru, aby zapobiec gromadzeniu się tlenku węgla w pętli syntezy amoniaku, ponieważ metan nie ma podobnego niekorzystnego wpływu na szybkość syntezy amoniaku.

Zobacz też

Bibliografia

^ ^B ^c ^d ^e ^f Rönsch, Stefan; Schneidera, Jensa; Matthischke, Steffi; Schlüter, Michael; Gotz, Manuel; Lefebvre, Jonathan; Prabhakaran, Praseeth; Bajohr, Zygfryd (15.02.2016). „Przegląd metanizacji – od podstaw do bieżących projektów”. Paliwo . 166 : 276-296. doi : 10.1016/j.fuel.2015.10.111 .
^ Mężczyźni, Yong; Kolba, Gunthera; Zapf, Ralf; Hessel, Volker; Löwe, Holger (2007). „Selektywna metanizacja tlenków węgla w reaktorze mikrokanałowym – Pierwotne przesiewanie i wpływ dodatków gazowych”. Kataliza dzisiaj . 125 (1–2): 81–87. doi : 10.1016/j.cattod.2007.02.017 .
^ ^B Miao Bin; Ma, Su Su Khine; Wang, Xin; Su, Haibin; Chan, Siew Hwa (13.06.2016). „Mechanizmy katalityczne metanizacji CO2 i CO” . Nauka i technologia katalizy . 6 (12): 4048. doi : 10.1039/C6CY00478D . ISSN 2044-4761 .
^ Xavier, KO; Sreekala, R; Rashid, KK A; Yusuff, KK M; Sen, B (24.02.1999). „Skutki domieszkowania tlenku ceru na katalizatorach Ni/Al ₂ O ₃ do metanizacji”. Kataliza dzisiaj . 49 (1): 17–21. doi : 10.1016/S0920-5861(98)00403-9 . ISSN 0920-5861 .
^ Utaka, T (25.06.2003). „Usuwanie CO z reformowanych paliw nad katalizatorami Cu i metali szlachetnych”. Stosowana kataliza A: Ogólne . 246 (1): 117–124. doi : 10.1016/S0926-860X(03)00048-6 .
^ Panagiotopoulou, Paraskevi; Kondarides, Dimitris I.; Verykios, Ksenofont E. (2008). „Selektywna metanizacja CO na nośniku katalizatorów metali szlachetnych: Wpływ charakteru fazy metalicznej na wydajność katalityczną”. Stosowana kataliza A: Ogólne . 344 (1–2): 45–54. doi : 10.1016/j.apcata.2008.03.039 .
^ Kopyściński Jan; Schildhauer, Tilman J.; Biollaz, mgr Serge (01.08.2010). „Produkcja syntetycznego gazu ziemnego (SNG) z węgla i suchej biomasy – przegląd technologii 1950-2009”. Paliwo . 89 (8): 1763-1783. doi : 10.1016/j.fuel.2010.01.027 .
^ „Un demonstrateur Power to gas en service à Nantes” . Le Moniteur (w języku francuskim). 2018 . Źródło 9 lutego 2018 ..
^ Chorsand, Kayvan (2007). "Modelowanie i symulacja reaktora katalitycznego metanizacji w instalacji amoniaku" . Ropa naftowa i węgiel . 49 : 46–53.

[:1-1] B ^c ^d ^e ^f Rönsch, Stefan; Schneidera, Jensa; Matthischke, Steffi; Schlüter, Michael; Gotz, Manuel; Lefebvre, Jonathan; Prabhakaran, Praseeth; Bajohr, Zygfryd (15.02.2016). „Przegląd metanizacji – od podstaw do bieżących projektów”. Paliwo . 166 : 276-296. doi : 10.1016/j.fuel.2015.10.111 .

[2] Mężczyźni, Yong; Kolba, Gunthera; Zapf, Ralf; Hessel, Volker; Löwe, Holger (2007). „Selektywna metanizacja tlenków węgla w reaktorze mikrokanałowym – Pierwotne przesiewanie i wpływ dodatków gazowych”. Kataliza dzisiaj . 125 (1–2): 81–87. doi : 10.1016/j.cattod.2007.02.017 .

[:0-3] B Miao Bin; Ma, Su Su Khine; Wang, Xin; Su, Haibin; Chan, Siew Hwa (13.06.2016). „Mechanizmy katalityczne metanizacji CO2 i CO” . Nauka i technologia katalizy . 6 (12): 4048. doi : 10.1039/C6CY00478D . ISSN 2044-4761 .

[4] Xavier, KO; Sreekala, R; Rashid, KK A; Yusuff, KK M; Sen, B (24.02.1999). „Skutki domieszkowania tlenku ceru na katalizatorach Ni/Al ₂ O ₃ do metanizacji”. Kataliza dzisiaj . 49 (1): 17–21. doi : 10.1016/S0920-5861(98)00403-9 . ISSN 0920-5861 .

[5] Utaka, T (25.06.2003). „Usuwanie CO z reformowanych paliw nad katalizatorami Cu i metali szlachetnych”. Stosowana kataliza A: Ogólne . 246 (1): 117–124. doi : 10.1016/S0926-860X(03)00048-6 .

[6] Panagiotopoulou, Paraskevi; Kondarides, Dimitris I.; Verykios, Ksenofont E. (2008). „Selektywna metanizacja CO na nośniku katalizatorów metali szlachetnych: Wpływ charakteru fazy metalicznej na wydajność katalityczną”. Stosowana kataliza A: Ogólne . 344 (1–2): 45–54. doi : 10.1016/j.apcata.2008.03.039 .

[7] Kopyściński Jan; Schildhauer, Tilman J.; Biollaz, mgr Serge (01.08.2010). „Produkcja syntetycznego gazu ziemnego (SNG) z węgla i suchej biomasy – przegląd technologii 1950-2009”. Paliwo . 89 (8): 1763-1783. doi : 10.1016/j.fuel.2010.01.027 .

[8] „Un demonstrateur Power to gas en service à Nantes” . Le Moniteur (w języku francuskim). 2018 . Źródło 9 lutego 2018 ..

[9] Chorsand, Kayvan (2007). "Modelowanie i symulacja reaktora katalitycznego metanizacji w instalacji amoniaku" . Ropa naftowa i węgiel . 49 : 46–53.

Languages

In other projects