slutrapport - Kemiteknik

Z =OP1+ Ka, COPCO+ Ka,HPH+ K/2 2a,CHP4CH+ KP4 a,H HH2 2O2K a, i= adsorption konstantenK p=jämviktskonstantenData för reaktionhastighetskonstanterna samt jämviktskonstanterna har blivit bestämda av tvåolika grupper, tabell 3-2.Tabell 3-1| Data baseras på en NiMgAl-katalysator med en specifik Ni yta av 3m2/g, [37]Parameter Data från Xu och Froment Data från Avetnisov et al.k 4.23e15 exp(−240.1/RT) 1.97e16 exp(−248.9/RT)1k22.00e6 exp(−67.1/RT) 2.43e5 exp(−54.7/RT)k31.02e15 exp(−243.9/RT) 3.99e18 exp(−278.5/RT)K 8.23e−5 exp(70.65/RT) 3.35e-4 exp(65.5/RT)a, COK 6.12e−9 exp(82.90/RT) 2.06e−9 exp(58.5/RT)a,H2K 6.65e−4 exp(38.28/RT) 6.74e−3 exp(34.1/RT)a, CH4K 1.77e5 exp(−88.68/RT) 9.48e4 exp(−74.9/RT)a,H2OEftersom syrgas inte får befinna sig i ammoniaksyntesen antas en 100 %-ig omsättning avsyrgas i sekundärreformeringen.3.2 Kolmonoxidkonvertering ”Vattengasreaktionen”I detta steg reagerar kolmonoxid med vatten. I moderna anläggningar sker detta i två steg. Iförsta steget, högtemperatursteget, sker reaktionen adiabatiskt i en enkel bädd packad medjärnoxid/kromoxidkatalysator med temperaturen mellan 350 och 500˚C. I detta steg reduceraskolmonoxidhalten till ungefär 3 % torrgas. I andra steget, lågtemperatursteget, som använderen bädd med en kopparoxid/zinkoxid/aluminiumoxidkatalysator sker reaktionen runt 200-250˚C. Utgående kolmonoxidhalten är mellan 0.2- och 0.4% torrgas.[36]3.2.1. AllmäntAmmoniaksyntesen fordrar hög renhet på syntesgasen, eftersom ammoniakkatalysatornannars riskerar att förgiftas av CO. Vattengasreaktionen, (VGR), är ett reningssteg iångreformeringen där kolmonoxid och vatten konverteras till koldioxid samt vätgas. I deflesta anläggningar där VGR utnyttjas används en kombination av två katalytiska reaktorer:en med hög temperatur (HT) och en med låg temperatur (LT). Detta görs för att maximerakonverteringen av kolmonoxid, eftersom jämvikten annars begränsar omsättningen.Vattengasreaktionen är en reversibel och exoterm reaktion, se ekvation (3.2.1.1).∆H=-41 kJ/mol (3.2.1.1)16