Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Традиционные химические процессы на основе природного газа
Химическая промышленность - один из основных потребителей природного газа. В настоящее время на базе природного газа (метана) создана разветвленная группа химических производств, получившая название «Химия С1». Среди крупнотоннажных продуктов - аммиак, метанол, водород, а также ацетилен, галогенпроизводные метана и др. В свою очередь, на базе аммиака, метанола, ацетилена производятся десятки химических продуктов, таких как азотная кислота, азотные удобрения, карбамид, формальдегид, карбамидно-формальдегидные смолы, высокооктановый компонент бензинов - метилтретбутиловый эфир (МТБЭ), меламин и смолы на его основе и др.
Промышленный синтез аммиака по реакции
1/2N2 + 3/2H2 = NH3
стал вехой в мировой химической индустрии. Мощность заводов по производству аммиака в мире превышает 120 млн т, а в России - 15 млн т/год, однако большинство работающих в настоящее время отечественных предприятий было запроектировано и введено в эксплуатацию до 1985 г.
Объем мирового производства метанола сейчас достиг 40 млн т/г и продолжает быстро увеличиваться. Мощности по производству метанола в России составляют примерно 3 млн т/год, но, так же как и мощности по производству аммиака, были введены в строй в основном в 80-х годах.
Природный газ является основным источником промышленного получения водорода. Сегодня мировое производство водорода достигло 1,4 млрд м3/год, причем в странах с развитой экономикой основную долю -
примерно 77% водорода получают из природного газа и нефтепродуктов, 18% - из угля, 4% - из воды и 1% - из прочего сырья. Водород широко применяется как восстановитель в металлургии при производстве железных окатышей, используемых как сырье для производства сталей минуя доменный процесс и коксохимическое производство и для сокращения расходов на перевозку руды до металлургических заводов. Как восстановитель водород применяется также в цветной металлургии, а в нефтехимической промышленности используется для переработки тяжелых углеводородов в более легкие фракции.
Для всех перечисленных выше промышленных процессов производства аммиака, водорода, метанола и синтетических жидких углеводородов (СЖУ) основным первичным продуктом, получаемым из природного газа, является синтез-газ [61]. В промышленности синтез-газ получают методами паровой, пароуглекислотной и парокислородной конверсии углеводородных газов. Современные технологии химической конверсии природного газа через стадию получения синтез-газа являются сложными многостадийными процессами, включающими подготовку и очистку природного газа, получение и очистку синтез-газа, синтез целевого продукта, его последующую переработку в товарные продукты, генерацию и утилизацию необходимой для проведения процесса и выделяющейся при его проведении энергии. Эти процессы капиталоемки и потребляют огромное количество энергии, а 2/3 стоимости производимого далее на основе синтез-газа конечного продукта (метанола, СЖУ, диметилового эфира и т.д.) приходится именно на стадию его получения. Снижение стоимости производства синтез-газа является основной проблемой современной газохимии.
Одним из очевидных путей снижения капитальных затрат, активно используемых современной промышленностью, является укрупнение масштабов производства (рис. 16). Например, при нынешнем мировом
Поэтому производители этих продуктов в перспективе ориентируются преимущественно на мощности свыше 2 млн т/г, для сырьевого обеспечения которых необходимы месторождения с доказанными запасами в сотни миллиардов кубометров, что не соответствует перспективам развития сырьевой базы газохимии (см. раздел 2.2.).
Традиционными промышленными процессами на основе природного газа являются получение технического углерода (сажи), ацетилена, синильной кислоты и хлорпроизводных метана [64].
Промышленное получение ацетилена из природного газа в определенной степени утратило свои позиции после того, как в большинстве нефтехимических процессов ацетилен был заменен на этилен. Тем не менее, ряд таких производств сохранился, и они наряду с С2Н2 вырабатывают сажу.
природного газа:
Электрокрекинг природного газа в электродуговых печах
2СН4 = С2Н2 + 3Н2 (∆ Н = -381 кДж/моль)
Метан пропускают между металлическими электродами при
нормальном давлении, Т = 1600оС и времени контакта в доли секунды, а затем резко охлаждают образовавшуюся смесь газов водой. Полученный газ содержит 12-15% об. ацетилена, который выделяется растворением в воде под давлением. Из 1000 м3 газа получают 300 кг ацетилена, расходуя около 9 кВт-ч электроэнергии на 1 кг ацетилена;
Термоокислительный крекинг (частичное окисление при соотношенииСН4/О2 = 0,65) природного газа. Высокая температура в условиях окислительного пиролиза поддерживается за счет горения СН4, которое протекает в одном объеме с крекингом метана. При недостатке кислорода и высокой температуре (около 1500оС) процесс протекает по реакции
6СН4 + 4О2 = С2Н2 + 8Н2 + 3СО + СО2 + 3Н2О причем образование ацетилена начинается только в зоне, практически
лишенной кислорода. На синтез ацетилена расходуется лишь 23-25% метана, а основная его часть идет на поддержание высокой температуры процесса; Пиролиз разбавленного парами воды природного газа пропусканием над разогретой до ~1500оС насадкой. Содержание ацетилена в газовой смесидостигает 20% об. Предлагаются промышленные способы получения ацетилена из метана с использованием в качестве окислителя хлора.
Одним из традиционных, хотя и ограниченным по масштабам применений метана в химической промышленности остается производство сажи (технического углерода), используемой в основном в качестве наполнителя в резиновой промышленности, а также при производстве красок, пластмасс, бумаги, электродов, удобрений и др. В промышленности сажу получают тремя способами: контактным, термическим и печным [65]. Крупнейшим в России производителем технического углерода является Сосногорский ГПЗ.
Промышленное получение синильной кислоты осуществляют как в окислительном (способ Андрусова), так и в бескислородном варианте (способ фирмы Дегусса). В способе Андрусова, осуществляемом на Pt-10% Rh сетках при температуре 1100-1150оС, давлении 0,2 МПа и миллисекундных временах контакта, выход продукта по метану и аммиаку составляет 88 и 70% соответственно. Большой тепловой эффект реакции
СН4 + NН3 + 1,5О2 = HCN + 3Н2О (∆ Н = -482 кДж/моль)
существенно снижает удельные затраты энергии и делает его более предпочтительным по сравнению со способом фирмы Дегусса, проводимом в отсутствие кислорода
СН4 + NН3 = HCN + 3Н2 (∆ Н = +250 кДж/моль).
Расход метана на производство синильной кислоты в США в 1995 г. составил
663 млн м3.
Единственным примером современных промышленных процессов переработки метана при умеренных температурах (350-600оС) является получение хлорпроизводных метана с использованием молекулярного хлора (газофазное хлорирование) или благодаря участию в реакции активных компонентов (например, CuO•Cl2) каталитической системы, применяемой в оксихлорировании метана [64]. Мировое производство хлорметанов в 1994 г. достигало 3 млн т, но в связи с их негативным воздействием на стратосферный озон сейчас резко сократилось.
Ведутся исследования по использованию метана в качестве алкилирующего и гидрирующего агента. Еще одним многотоннажным продуктом на основе природного газа является сероуглерод (дисульфид серы, CS2), основные потребители которого - производство целлюлозных волокон и резиновая промышленность. Сероуглерода получают при взаимодействии метана и серы, хотя могут использоваться и другие материалы, содержащие углерод и серу [66]. Смесь метана и небольшого избытка серы реагирует при 650оС в адиабатическом реакторе в присутствии катализатора (силикагель или MgO).
CH4 + 2S2 = CS2 + 2H2S
Для того, чтобы избежать образования нестабильных побочных продуктов, которые приводят к образованию тяжелых смол, необходимо использовать тщательно очищенный (>99%) метан. Сероуглерод используют при производстве химических волокон, СCl4, целлофана и др. материалов.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-01-26; просмотров: 247; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.118.31.11 (0.022 с.) |