Введение к работе
Актуальность работы. Одной из важнейших научно-технических проблем современности является проблема существенного удешевления производства водорода. Актуальность отой проблемы спязе-на не только с острой необходимостью удешевления производства азотных удобрений, метанола и других химических продуктов, но и с реальной перспективой быстрого расширения масатабов потребления водорода в металлургической и нефтеперерабатывающей про-: мышленностях. '
Многочисленные синтезы на основа синтез-газа С Н2~С0 ) имеет ряд недостатков, связанных,прежде всего,с высокой агрессивностью СО . Перспективным направлением химической промышленности является таете синтез углеводородов, моторных теплив и др. химических продуктов на основе более дешевого, доступного и инертного в обычных условиях С&2 вместо СО . Однако, синтезы на основе С02 задерживаются дефицитом зодорода. Вопрос снятия дефицита водорода и получение его совместно с СО^ в одном технологическом процессе, почти исключакщее содержание СО в продуктах, является также актуальной проблемой.
Существующие промышленные методы получения водорода путем каталитической и некаталитической высокотемпературной конверсией метана имеют свои недостатки, связанные с использованием дорогостоящих катализаторов и получением нежелательных примесей, требующих дополнительной очистки. Поэтому, разработка но-вого, более дешевого и экологически чистого процессапіетана в водород представляет, собой актуальную задачу.
Целью работы является разработка нового процесса совместного получения молекулярного водороде, и углекислого газа путем высокотемпературного окисления природного газа - метана перекисью водорода в гомогенных условиях, а также исследование кинетики и свободно-радикального механизма образования промежуточных и конечных продуктов реакции.
Научная новизна. Впервые з гомогенных условиях с помощью химической индукции, без использования гетерогенных катализаторов удалось аффективно осуществить высокотемпературное окисление 'метана в молекулярный водород и СОп при существенном уменьшении температуры реакции.
Установлен механизм химического сопряжения в системе
НгО^~СН^- И20 , показана роль свободных радикалов - ОН и HOz , генерируемых в систему за счёт первичной реакции разложения Л^С? » в механизме образования молекулярного водорода, СО и COz .
На основе предложенного свободно-радикального механизма разработана кинетическая модель реакции, адекватно описывающая экспериментальные кинетические закономерности, а также позволяющая количественно оценить роль ведущих свободных радикалов -ОН и НО2
Разработанная химическая система обладает гибкостью, позволяющая путем сознательного управления скоростью протекания реакции окисления метана перекисью водорода получить, в зависимости от потребности, ко'личественно регулируемый состав продуктов, состоящий из /У2 t СО и 00% .
Практическая ценность. Разработан высокоэффективный метод получения молекулярного водорода сопряженным окислением метана перекисью водорода при более низкой температуре (880С), чем в еуществуюцеу некатолитическсм процессе (I400C). Конвертированный газ с максимальнім количеством водорода - 74 (об.) содержит окиси углерода - 1,5Й,двуокиси углерода - 23 и метана -1,5^, что позволяет использовать его не только в производстве аммиака,.но и в синтезе углеводородов, не проводя очистку его от СО .
. Отметим также возможность получения реакционной смеси в требуемых для синтез-газа ( Hz~CO ) соотношение:.
Апробация работы . Результаты работы докладывались на 9-м Международном конгрессе по химической технологии, автоматизации и проектированию химического оборудования (Прага, сентябрь 1987 г.) ; конференции молодых ученых-химиков, посвященной 80-летию академика М.Ф, Нагиева (Баку, 1988 г.) ; 10-м Международном конгрессе - " Chica -90" (Прага, 26-31 августа К90 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликованы четыре печатные работы и получено одно авторское свидетельство СССР }f 1444294, 1966 г.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на НО страницах, состоит из введения, трех глав, выводов и списка литературы, включающего 136 названий, содержит 20 рисунков и II таблиц.