Τι (ποιος) είναι Конверсия газов - ορισμός

переработка газов с целью изменения состава исходной газовой смеси. Конвертируют обычно газообразные углеводороды (метан и его гомологи) и окись углерода с целью получения водорода или его смесей с окисью углерода. Такие смеси используются для синтеза органических продуктов и в качестве газов-восстановителей в металлургии или подвергают дальнейшей переработке для получения водорода. Конверсию проводят с применением в качестве окислителей различных реагентов (кислорода, водяного пара, двуокиси углерода и их смесей). Возможно также использование для этой цели окислов металлов. Наиболее экономичным сырьём для конверсии является метан (природный газ). Конверсия метана различными окислителями может быть описана уравнениями:

CH₄ + H₂O ⇔ CO + 3H₂ - 2066․10² дж (49,3 ккал),

CH₄ + CO₂ ⇔ 2CO + 2H₂ - 2476․10² дж (59,1 ккал),

CH₄ + 0,5 O₂ ⇔ 2H₂ + 356∙10² дж (8,5 ккал),

CO + H₂O ⇔ CO₂ + H₂ + 411∙10² дж (9,8 ккал).

Реакции окисления гомологов метана идут аналогичным образом.

Различают К. г. каталитическую и высокотемпературную. Каталитическую конверсию метана проводят с водяным паром в трубчатых печах с внешним обогревом (паровая конверсия), а также с парокислородной смесью в аппаратах шахтного типа при небольшом (1,5-2 кгс/см², или 0,15-0,2 Мн/м², см. автотермическую конверсию в таблице) и повышенном (20-30 кгс/см² или 2-3 Мн/м²) давлении. Наилучший катализатор - никелевый с различными добавками.

Высокотемпературную конверсию осуществляют в отсутствие катализаторов при температурах 1350-1450 °С и давлениях до 30-35 кгс/см², или 3-3,5 Мн/м²; при этом происходит почти полное окисление метана и др. углеводородов кислородом до CO и H₂. Примерный состав газа, получаемого при высокотемпературной кислородной некаталитической конверсии метана: 3-4\% CO₂, 36-38\% CO, 57-59\% H₂, 0,2-0,4\% CH₄, 2\% N₂.

Преимущество этого метода - отсутствие катализатора и несложное аппаратурное оформление, недостаток - повышенный расход кислорода.

Состав газа, получаемого при каталитической конверсии метана под давлением до 200 кн/м² (2 кгс /см²)

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

| | Максимальная | Состав исходной смеси | Конечный состав газа, \% | |

| | температура | | | |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Конверсия | слоя катализатора | Н₂0 (кг) | 0₂ (нм³) | | | | | |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| | °C | CH₄ (нм³) | СН₄ (нм³) | СО₂ | СО | Н₂ | СН₄ | N₂ |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Паровая | 800 | 2 | - | 8 | 15 | 75 | 1,5 | 0,5 |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Автотермическая | 1000 | 0,7 | 0,5 | 9 | 22 | 67 | 1,0 | 1,0 |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Конверсию окиси углерода применяют преимущественно для производства водорода. Использование катализаторов обеспечивает необходимую скорость реакции. Наиболее эффективны железо-окисные катализаторы с различными добавками. Конверсию окиси углерода обычно ведут при 400-450 °С, невысоком или повышенном давлении с подачей трёхкратного (против стехиометрического) и большего избытка водяного пара.

Лит.: Справочник азотчика, т. 1, М., 1967, разд. 2; Термодинамика процессов получения газов заданного состава из горючих ископаемых, М., 1969.

В. С. Альтшулер.

гамма-излучения, явление, наблюдаемое при переходе возбуждённого атомного ядра в состояние с меньшей энергией, когда высвобождаемая энергия не излучается в виде γ-кванта, а передаётся непосредственно одному из электронов того же атома. При этом вместо γ-кванта испускается конверсионный электрон. Электроны могут быть испущены с различных оболочек атома, и соответственно различают К-, L-, М- и т.д. электроны. Энергия электрона равна разности энергии конвертированного ядерного перехода и энергии связи оболочки, с которой он испускается. Измерение энергетических спектров конверсионных электронов позволяет определить энергию переходов и их мультипольность (см. Ядерная спектроскопия).

Вероятность К. в. по отношению к вероятности перехода с испусканием γ-кванта характеризуется коэффициентом внутренней конверсии, определяемым, как отношение интенсивности потока конверсионных электронов (полной или для данной электронной оболочки) к интенсивности γ-излучения для данного ядерного перехода. Расчёты коэффициента внутренней конверсии проводятся методами квантовой теории поля (См. Квантовая теория поля) с учётом экранирования заряда ядра электронами других оболочек атома и конечных размеров ядра (см. Ядро атомное). Коэффициент внутренней конверсии изменяется в широких пределах (10³-10^-4) в зависимости от энергии и мультипольности ядерного перехода, а также от заряда ядра и от оболочки, на которой происходит К. в. Он тем больше, чем меньше энергия, чем выше мультипольность и чем больше заряд ядра. Для переходов между ядерными состояниями со Спинами, равными нулю, испускание γ-квантов абсолютно запрещено и переход ядра в таких случаях происходит только путем К. в. Сравнение экспериментально измеренных коэффициентов К. в. с рассчитанными теоретически является одним из основных методов определения мультипольностей переходов и квантовых характеристик (спинов и чётностей) ядерных состояний.

При энергиях ядерных переходов, превышающих удвоенную энергию покоя электрона: E₀ > 2mс² = 1,022 Мэв, может происходить К. в. с образованием электронно-позитронных пар (парная конверсия), вероятность которой растет с ростом энергии перехода (см. Аннигиляция и рождение пар). Спектры электронов и позитронов парной конверсии непрерывные, причём суммарная кинетическая энергия электрона и позитрона равна: E₀ - 2mс². Частным случаем парной конверсии является К. в. с испусканием моноэнергетических позитронов. Она имеет место, когда электрон пары захватывается на какую-либо оболочку того же атома, освободившуюся в результате предшествующего ядерного превращения.

Лит.: Грошев Л. В., Шапиро И. С., Спектроскопия атомных ядер, М., 1952; Гамма-лучи, под ред. Л. А. Слив, М. - Л., 1961; Альфа-, бета- и гамма-спектроскопия, под ред. К. Зигбана, пер. с англ., в. 3 и 4, М., 1969.

Т. А. Сорокин.