Технология Топсе СНГ

Полный потенциал наших современных катализаторов метанирования

СинПГ

TREMP™ - запатентованное название технологии Топсе производства синтетического природного газа (СинПГ) и является энергоэффективной рециркуляционной технологией метанирования Топсе (Topsoe Recycle Energy-efficient Methanation Process). В технологии TREMP™ применяются новешие катализаторы метанирования Топсе, например, такие марки катализаторов, как MCR-2 и PK-7R.


Разработка технологии рециркуляционного метанирования Топсе (TREMP™) основана на обширных исследованиях, результаты которых были опубликованы с 2000 г в шести научных работах.

Высокотемпературное метанирование вызывает спекание катализатора при высоких температурах, а при низких наблюдается воздействие высокого парциального давления монооксида углерода. Высокое парциальное давление монооксида углерода является причиной низкотемпературных явлений, которых не должно быть при промышленной эксплуатации.

sng chart

Адиабатические реакторы метанирования: Рабочие характеристики адиабатических реакторов метанирования: Значительный прирост температуры требует применения дорогостоящих конструкционных материалов для реакторов и теплообменников.

 Низкотемпературные явления
Несмотря на то, что образование карбонила никеля вызывает избыточный рост кристаллов никеля, на практике это не вызывает проблем при температуре выше 300 ºC , что было доказано нашими экспериментами.

При гидрировании абсорбированного углерода до метана также может идти медленный рост менее активных углеводородных цепочек, которые приводят к блокировке активной поверхности никеля и соответственно вызывают изменение температурного профиля в реакторе.

Данное явление было изучено нами в пилотных установках и в ходе исследований термодесорбции. Проблема была решена путем выбора правильных рабочих параметров.

С помощью расчетов был определен верхний предел температуры, выше которого термодинамический потенциал углерода зависит от размера кристаллов никеля (т.е. диаметр углеродного волокна). Благодаря этим данным можно предотвратить образования углерода путем выбора правильных рабочих параметров. Эти исследования подтвердили, что сайты с атомарными ступенями играют важную роль в реакции метанирования, а наш высокотехнологичный электронный микроскоп (HREM) показал, что именно ступени являются наиболее благоприятными сайтами для зародышеобразования углерода.

Контроль за спеканием
Контроль за спеканием имеет решающее значение при высокотемпературном метанировании, что требует стабильной подложки и подавления роста кристаллов никеля. Недавние исследования в режиме реального времени с помощью микроскопии высокого разрешения (HREM) дали нам новые представления о процессе спекания никелевых катализаторов. Анализ отработанных катализаторов с пилотных установок показал, что спекание происходит через механизм миграции атомов. Наши исследования этого механизма показали, что реакция метанирования является структурно-чувствительной, и что атомарные ступени возможно играют важную роль в этом процессе, что противоречит более ранним публикациям.

Кинетика и механизм реакций
Ранние исследования подтвердили, что метанирование является реакцией нулевого порядка по отношению к монооксиду углерода. Недавние работы показали, что распад монооксида углерода является лимитирующей стадией и что ассоциация монооксидов углерода наиболее вероятно происходит на некоординированных позициях с участием группы COH. Изучение данного механизма проводилось с помощью расчетов DFT совместно с Техническим университетом Дании.