Сравнительный анализ методы получения синтез-газа
Рис. 18. Схема получения продуктов из твердого органического сырья через синтез-газ.
Жидкие продукты процесса Фишера-Тропша, образующиеся из синтез-газа на промотированных железных или кобальтовых катализаторах, содержат преимущественно неразветвленные парафиновые углеводороды. Фракции этих жидких продуктов могут использоваться в качестве дизельных и турбинных топлив с минимальной переработкой.
Осуществление процесса Фишера – Тропша в жидкой фазе с использованием суспензии катализатора дает возможность перерабатывать синтез-газ с высоким содержанием CO в качественные жидкие топлива. Применение синтез-газа с высоким отношением CO\H2 позволяет исключить стадию конверсии CO водяным паром, которая обычно используется для получения дополнительного количества Н2, и повысить термическую эффективность процесса.
В таблице 7 представлены данные о продуктах, получаемых на основе синтез-газа.
Таблица 7.
Характеристика производства различных продуктов, получаемых на основе синтез-газа.
|
Процесс |
Продукт |
Состав исходного газа |
Расход 1 т конечного продукта | Затраты тв. топлива на 1 т конечного продукта |
|
Синтез аммиака |
аммиак |
75% (об) H2, 25% (об) N2 |
2050 м3 H2+ 685 м3 N2 |
1,40 |
|
Синтез метанола |
метанол |
67% (об) Н2, 33% (об) CO |
1650 м3 H2+ 825 м3 CO |
1,50 |
|
Оксосинтез |
альдегиды, спирты |
50% (об) H2, 50%(об) CO |
600 м3 H2 + 600 м3 CO |
0,88 |
|
Синтез у/в по Фишеру-Тропшу |
жидкие углеводороды |
33% (об) Н2, 67% (об) или 67% (об) Н2, 33% (об) CO |
2000 м3 H2+ 4000 м3 CO или 4000 м3 H2 + 2000 м3 CO |
3,85 |
|
Прямое восстановление железа |
железная губка (92%Fe) |
33% (об) Н2, 67% (об) |
225 м3 H2 + 400 м3 CO |
0,45 |
|
Гидрокрекинг вакуумного дистиллята нефти |
бензин |
100% (об) H2 |
500 м3 H2 |
0,02 |
|
Гидрирование каменного угля |
жидкие углеводороды |
100% (об) H2 |
2070 м3 H2 |
0,27 |
|
Гидрирование бурого угля |
жидкие углеводороды |
100% (об) H2 |
1620 м3 H2 |
0,16 |
8. Заключение
В мире проводятся интенсивные исследования по усовершенствованию и замене традиционных методов получения синтез-газов на более современные, с целью снижения капиталовложений и эксплуатационных затрат на этой стадии.
В настоящее время удельные капитальные затраты производства моторных топлив из природного газа через стадию получения синтез-газа и синтез Фишера-Тропша почти в 2 раза выше, чем у процессов переработки нефти.
Перспективными являются работы по синтезу метанола и водородного топлива через процесс получения синтез-газа.
Из изученных материалов можно сделать следующие заключения:
· наиболее выгодным процессом крупнотоннажного получения синтез-газа остается паровая конверсия метана;
· самым дорогим процессам по капиталовложениям является паро-углекислотная конверсия метана, которая в то же время дает наибольший выход монооксида углерода;
· при сравнении 3-х методов газификации видно, что Koppers-Totzek практически по всем показателям превосходит методы Lurgi и Winkler;
· для экологической безопасности необходимо улучшать системы улавливания вредных примесей, а также подвергать более полной утилизации отработанные катализаторы.
9. Литература
1. Катализ в С1 – химии. / Под ред. Л. Кайма. Л.: Химия, 1987. 296 с.
2. Караханов Э. А., Что такое нефтехимия // Соросовский Образовательный журнал. 1996. № 2. С. 65─73.
3. Харитонов Ю. Я. Комплексные соединения // Соросовский Образовательный журнал. 1996. № 1. С. 48─56.
4. Химические вещества из угля. Пер. с нем./ Под ред. Э. Фальбе – М: Химия, 1980. ─ 616 с.
5. Бекаев Л. С., Марченко О. В., Пинегин С. П. и др. Мировая энергетика и переход к устойчивому развитию – Новосибирск: Наука, 2000. ─ 300с.
6. Шиллинг Г.-Д., Бонн Б Краус У. Газификация угля / Пер. с нем. и ред. С. Р. Исламова – МЖ Недра, 1986 – 175 с.
7. Патент 2052492 РФ. Способ получения синтез-газа и газификатор вертикального типа / С. Р. Исламов, С. Г. Степанов, А. Б. Морозов, О. С. Пивоваров, В. А. Збруев. – Опубл. 20. 01.1996 г. в БИ № 2. – 4 с.
8. Патент 2144844 РФ. Катализатор (его варианты) и процесс получения синтез-газа / Павлова С.Н., Сапутина Н.Ф., Садыков В.А., Бунина Р.В., Исупов В.П. ─ Опубл. 27.01.2000 в БИ № 9. – 13 с. Патентообладатель: Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН
9. Dybkjaer J., Hansen J.B. Proc. IV Int. Natural Gas Conversion Symp. Kruger National Park, South Africa, 1995. Amsterdam: Elsevier. 1997, p. 99 ─116.
10. Fleisch T.N., Basu A., Gradassi M.J., Masin J.C. Ibid., p. 117.
11. Бодров И. М., Апельбаум Л. О. Кинетика и катализ, 1967, т. 8, № 4, с. 379─384.
12. Bradford M.C.J., Vannice M.A. Catal. Today, 1999, v. 50, № 1, p. 87─96.
13. Nakamura J., Aikawa K., Sato K., Uchijima T. Catal. Lett., 1994, v. 29, p. 261.
14. Крылов О.В., Мамедов А.Х. Успехи химии, 1995, т. 64, № 9, с. 935─959.
15. Erdohelyi A., Fodor K., Solymosi F Proc. IV Int. National Gas Conversion Symp. Kruger National Park, South Africa, 1995. Amsterdam: Elsevier, 1997, p. 525─530.
16. Kroll V.C.H., Tjatjopoulos G.J., Mirodatos C. Proc. V Int. Natura Gas Conversion Symp. Giardini-Naxos, Sicily, 1998. Amsterdam Elsevier, 1998, p. 753─758.
