Производство синтез-газа

1. Технико – экономическое обоснование производства синтез-газа

Сырьем для производства синтез-газа может быть любое углеродсодержащее соединение. Наиболее распространенными являются метан или природный газ, жидкие фракции нефти и угля. Основная реакция паровой конверсии углеводородов происходит на катализаторе Ni / Al 2 O 3. реакция сильно экзотермическая и равновесие сдвигается в сторону продуктов реакции при увеличении температуры. Поэтому процесс ведут при 800-900 ° С и избытке водяного пара. при этом параллельно протекает экзотермическая реакция конверсии оксида углерода, которая при повышении температуры смещает равновесие в исходных реагентов, а избыток водяной пары увеличивает СО2 в продуктах реакции [2].
Синтез-газ это общее название смесей водорода и монооксида углерода в различных соотношениях. В основном синтез-газ идет на производство аммиака и метанола, а также в небольшом количестве – на производство бутилового и 2-этилгексилового спиртов [1].
…

2.1 Конверсия метана в синтез-газ

Углекислотная конверсия метана в синтез-газ одна из важнейших химических реакций, пригодная для промышленного получения водорода и дающая начало синтезу углеводородов (жидкое топливо) и других технически ценных продуктов [6].
Существует три метода окислительной конверсии метана в синтез-газ:
паровая конверсия
CH4 + H2O ↔ CO + 3H2 (2.1.)
парциальное окисление кислородом
CH2 + 1/2O2 ↔ CO + 2H2 (2.2.)
углекислотная конверсия
2CO + 2H2 ↔ CH4 + CO2 (2.3.)
В промышленности используется практически лишь метод паровой конверсии (2.1.). Реакцию проводят на нанесенном Ni-катализаторе при высокой температуре (700 – 900°С). Что касается реакции (2.2.
…

2.2. Альтернативный способ получения синтез – газа

Современные проблемы энергетики могут быть решены только при рациональном использовании всех существующих на Земле и околоземном пространстве источников топлива и энергии [7]. Среди них биомасса, как постоянно возобновляемый источник топлива, занимает существенное место [8]. Биомасса – термин, объединяющий все органические вещества растительного и животного происхождения. Биомасса делится на первичную (растения, животные, микроорганизмы и т.д.) и вторичную – отходы при переработке первичной биомассы и продукты жизнедеятельности человека и животных. В свою очередь отходы также делятся на первичные – отходы при переработке первичной биомассы (солома, ботва, опилки, щепа, спиртовая барда и т.д.) и вторичные – продукты физиологического обмена животных и человека [9]. Ежегодное количество органических отходов по разным отраслям народного хозяйства России составляет более 390 млн. т. Сельскохозяйственное производство дает 250 млн.
…

3.1. Описание процесса

Синтез Фишера-Тропша можно рассматривать как реакцию восстановительной олигомеризации монооксида углерода, которая образует углеродные взаимосвязи, и обычно это сложная комбинация ряда гетерогенных реакций.
Направление (1): синтез основан на никеле (сплав Ni-Mn-Al2O3, Ni-Si-Mn) или кобальтовых катализаторах (Co-ThO2 или Co-ThO2 MgO) при температуре 175-2 215 ° C, , 5 МПа. Выход углеводородов в этом случае составляет 100-180 мл на 1 м 3 исходной газовой смеси.
Пример фракционированной композиции для сокатализатора: фракция с Kip. <150 ° C (бензин) - 20-24%; 150-200°С - 12-15%; 250-300 ° C 25%; Парафины 34-42%. В общем, все фракции содержат алканы с нормальной цепью; Бензиновая фракция содержит от 8 до 40% олефинов. Направление (2): Катализаторы на основе железа (Fe-ZnO или Fe-Cu-Mn на доломите) при температуре 220-250 ° C, давление 0,5-1 МПа. Выход углеводородов до 160 мл на 1 м 3 газовой смеси (включая бензин и масла около 110 мл). ... 3.2. Катализаторы процесса Когда вводят процесс Фишера-Тропша, расплавленные и осажденные железные катализаторы используются на заводах в Сасолбурге. эти катализаторы включают в себя промоторы, например медь, которые облегчают восстановление катализатора K2O, что увеличивает его активность, и селективность образования алканов и SiO2, которые увеличивают площадь поверхности катализатора. Все металлы VIII группы более или менее активны в синтезе углеводородов из СО и Н2. Наиболее активным из всех металлов является синтез Фишера-Тропша железа, кобальта, никеля и рутения [10]. Следует также отметить, что в промышленности используются только кобальтовые и железные катализаторы. Они наиболее активны в конверсии синтез-газа. Катализаторы кобальта более перспективны, поскольку они намного более избирательны и стабильны. ... Заключение В современном мире проводятся интенсивные исследования, направленные на совершенствование и замену традиционных методов синтеза синтетических газов для более продвинутых, снижение инвестиционных и эксплуатационных расходов на данном этапе. В настоящее время удельные капитальные затраты на добычу топлив природного газа на стадии производства синтез-газа и синтез Фишера-Тропша почти в два раза выше, чем у процессов нефтепереработки. Перспективными являются работы по синтезу метанола и водорода в процессе производства синтез-газа. ...