Переработка углеводородного сырья реферат

Обновлено: 08.07.2024

Введение
Нефть
Состав
Углеводородные соединения
Гетеросоединения
Физические свойства
Способы переработки
Первичная переработка
Подготовка нефти а переработке
Общие сведения о перегонке и ректификации нефти
Нефтяные фракции
Вторичная переработка
Типы и назначение термолитических процессов
Процесс получения бензина из керосина
Процесс получения битумов
Процесс получения технического углерода
Повышение октанового числа
Экологические проблемы
Месторождения нефти в РФ
Цены на нефть
Нефть и жизнь

I. ВВЕДЕНИЕ

Нефть и продукты ее преобразования были известны еще в далеком прошлом, их использовали для освещения или в лечебных целях. Потребность в нефти и нефтепродуктах резко возросла в начале XX в. в связи с появлением двигателей внутреннего сгорания и быстрым развитием промышленности.

В настоящее время нефть и газ, а также получаемые из них продукты применяются во всех отраслях мирового хозяйства.
Нефть и газ используются не только в качестве топлива, но и в качестве ценного сырья для химической промышленности. Великий русский ученый Д. И. Менделеев говорил, что сжигать нефть в топках – преступление, так как она является ценным сырьем для получения множества химических продуктов. Из нефти и газа в настоящее время вырабатывается огромное число продуктов, которые используются в промышленности, сельском хозяйстве, в быту (минеральные удобрения, синтетические волокна, пластмассы, каучук и т. д.). В последние годы во многих странах мира ведутся исследования с целью переработки нефти и нефтепродуктов при помощи микроорганизмов в белки, которые могут быть использованы как корм для скота.

Экономика государств зависит от нефти больше, чем от любого другого продукта. Поэтому нефть с начала ее промышленной добычи и до настоящего времени является предметом острой конкурентной борьбы, причиной многих международных конфликтов и войн.

Зависимость государства от нефти как сырья или способа экономического влияния, определяет её уровень развития и положение на мировой арене.
Итак, нефть играет очень значимую роль в современном мире. Это не только одно из важнейших полезных ископаемых, которое является сырьем для получения невероятного множества веществ и мощным энергетическим ресурсом, но и крупнейший объект международной торговли, и неотъемлемое звено экономических отношений.

II. НЕФТЬ

Нефть – это природная горючая маслянистая жидкость, относящаяся к группе горных осадочных пород, одно из важнейших полезных ископаемых Земли. Отличается исключительно высокой теплотворностью: при горении выделяет значительно больше тепловой энергии, чем другие горючие смеси.

1. Состав

Нефть состоит главным образом из углерода – 80-85% и водорода – 10-15% от массы нефти. Кроме них в нефти присутствуют еще три элемента – сера, кислород и азот. Их общее количество обычно составляет 0,5 – 8 %. В незначительных концентрациях в нефти встречаются ванадий, никель, железо, алюминий, медь, магний, барий, стронций, марганец, хром, кобальт, молибден, бор, мышьяк, калий и др. Их общее содержание не превышает 0,03% от массы нефти. Указанные элементы образуют органические и неорганические соединения, из которых состоит нефть. Кислород и азот находятся в нефти только в связанном состоянии. Сера может встречаться в свободном состоянии или входить в состав сероводорода.

1.1 Углеводородные соединения

В состав нефти входит около 425 углеводородных соединений. Нефть в природных условиях состоит из смеси метановых, нафтеновых и ароматических углеводородов. В нефти также содержится некоторое количество твердых и газообразных растворенных углеводородов. Количество природного газа в кубометрах, растворенного в 1 т нефти в пластовых условиях, называется газовым фактором.
В нефтяных (попутных) газах кроме метана и его газообразных гомологов содержатся пары пентана, гексана и гептана.

Класс соединений

Процентное содержание

Парафины – насыщенные (не имеющие двойных связей между атомами углерода) углеводороды линейного или разветвлённого строения. Подразделяются на следующие основные группы:

Нормальные парафины, имеющие молекулы линейного строения. Обладают низким октановым числом и высокой температурой застывания, поэтому многие вторичные процессы нефтепереработки предусматривают их превращение в углеводороды других групп.
Изопарафины – с молекулами разветвленного строения. Обладают хорошими антидетонационными характеристиками и пониженной, по сравнению с нормальными парафинами, температурой застывания.
Нафтены (циклопарафины) – насыщенные углеводородные соединения циклического строения. Доля нафтенов положительно влияет на качество дизельных топлив (наряду с изопарафинами) и смазочных масел. Большое содержание нафтенов в тяжёлой бензиновой фракции обуславливает высокий выход и октановое число продукта риформинга.

Ароматические углеводороды – ненасыщенные углеводородные соединения, молекулы которых включают в себя бензольные кольца, состоящие из 6 атомов углерода, каждый из которых связан с атомом водорода или углеводородным радикалом. Оказывают отрицательное влияние на экологические свойства моторных топлив, однако обладают высоким октановым числом.

Олефины – углеводороды нормального, разветвлённого, или циклического строения, в которых связи атомов углерода, молекулы которых содержат двойные связи между атомами углерода. Во фракциях, получаемых при первичной переработке нефти, практически отсутствуют, в основном содержатся в продуктах каталитического крекинга и коксования. Ввиду повышенной химической активности, оказывают отрицательное влияние на качество моторных топлив.

1.2 Гетеросоединения

Наряду с углеводородами в нефти присутствуют химические соединения других классов. Обычно все эти классы объединяют в одну группу – гетеросоединений. В нефти также обнаружено более 380 сложных гетеросоединений, в которых к углеводородным ядрам присоединены такие элементы, как сера, азот и кислород. Большинство из указанных соединений относится к классу сернистых соединений – меркаптанов. Это очень слабые кислоты с неприятным запахом. С металлами они образуют солеобразные соединения – меркаптиды. В нефтях меркаптаны представляют собой соединения, в которых к углеводородным радикалам присоединена группа SH. Меркаптаны разъедают трубы и другое металлическое оборудование буровых установок. Главную массу неуглеводородных соединений в нефтях составляют асфальтово-смолистые компоненты. Это темно-окрашенные вещества, содержащие помимо углерода и водорода кислород, азот и серу. Они представлены смолами и асфальтенами. Смолистые вещества заключают около 93% кислорода в нефти. Кислород в нефти встречается в связанном состоянии также в составе нафтеновых кислот (около 6%), фенолов (не более 1%), а также жирных кислот и их производных. Содержание азота в нефтях не превышает 1%. Основная его масса содержится в смолах. Содержание смол в нефтях может достигать 60% от массы нефти, асфальтенов – 16%. Асфальтены представляют собой черное твердое вещество. По составу они сходны со смолами, но характеризуются иными соотношениями элементов. Они отличаются большим содержанием железа, ванадия, никеля и др. Если смолы растворяются в жидких углеводородах всех групп, то асфальтены нерастворимы в метановых углеводородах, частично растворимы в нафтеновых и лучше растворяются в ароматических. В “белой” нефти смолы содержатся в малых количествах, а асфальтены вообще отсутствуют.

2. Физические свойства нефти

Важнейшими свойствами нефти являются плотность, содержание серы, фракционный состав, вязкость и содержание воды, хлористых солей и механических примесей.
Плотность нефти, зависит от содержания тяжелых углеводородов, таких как парафины и смолы.

По плотности можно ориентировочно судить об углеводородном составе нефти и нефтепродуктов, поскольку ее значение для углеводородов различных групп различно. Более высокая плотность сырой нефти указывает на большее содержание ароматических углеводородов, а более низкая – на большее содержание парафиновых углеводородов. Углеводороды нафтеновой группы занимают промежуточное положение. Таким образом, величина плотности до известной степени будет характеризовать не только химический состав и происхождение продукта, но и его качество. Наиболее качественными и ценными являются легкие сорта сырой нефти . Чем меньше плотность сырой нефти, тем легче процесс ее переработки нефти и выше качество получаемых из нее нефтепродуктов.

По содержанию серы сырую нефть в Европе и России подразделяют на малосернистую (до 0,5%), сернистую (0,51-2%) и высокосернистую (более 2%).
Нефть является смесью нескольких тысяч химических соединений, большинство из которых углеводороды; каждое из этих соединений характеризуется собственной температурой кипения, что является важнейшим физическим свойством нефти, широко используемым в нефтеперерабатывающей промышленности.

Присутствие механических примесей в составе нефти объясняется условиями ее залегания и способами добычи. Механические примеси состоят из частиц песка, глины и других твердых пород, которые, оседая на поверхности воды, способствуют образованию нефтяной эмульсии. В отстойниках, резервуарах и трубах при подогреве нефти часть механических примесей оседает на дне и стенках, образуя слой грязи и твердого осадка. При этом уменьшается производительность оборудования, а при отложении осадка на стенках труб уменьшается их теплопроводность. Массовая доля механических примесей до 0,005% включительно оценивается как их отсутствие.

Вязкость определяется структурой углеводородов, составляющих нефть, т.е. их природой и соотношением, она характеризует свойства распыления и перекачивания нефти и нефтепродуктов: чем ниже вязкость жидкости, тем легче осуществлять ее транспортировку по трубопроводам, производить ее переработку. Особенно важна эта характеристика для определения качества масленых фракций, получаемых при переработке нефти и качества стандартных смазочных масел. Чем больше вязкость нефтяных фракций, тем больше температура их выкипания.

III. СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ

Технологические процессы нефтеперерабатывающего завода принято классифицировать на две группы: физические и химические.
Физическими (массообменными) процессами достигается разделение нефти на составляющие компоненты (топливные и масляные фракции) без химических превращений и удаление (извлечение) из фракций нефти, нефтяных остатков, масляных фракций, газоконденсата и газов нежелательных компонентов (полициклических аренов, асфальтенов, тугоплавких парафинов), неуглеводных соединений.
В химических процессах переработка нефтяного сырья осуществляется путем химических превращений с получением новых продуктов, не содержащихся в исходном сырье. Химические процессы, применяемые на современных нефтеперерабатывающих заводах, по способу активации химические реакции подразделяют на термические и каталитические.

1. Первичная переработка

1.1 Подготовка нефти к переработке

1.2 Общие сведения о перегонке и ректификации нефти

Перегонка (фракционирование) – это процесс физического разделения нефти и газов на фракции (компоненты), отличающиеся друг от друга и от исходной смеси по температурным пределам кипения.
Перегонка с ректификацией – наиболее распространенный в химической и нефтегазовой технологии массообменный процесс, осуществляемый в аппаратах – ректификационных колоннах путем многократного противоточного контактирования паров и жидкости. Контактирование потоков пара и жидкости может производиться либо непрерывно (в насадочных колоннах), либо ступенчато (в тарельчатых ректификационных колоннах). При взаимодействии встречных потоков пара и жидкости на каждой ступени контактирования (тарелке или слое насадки) между ними происходит тепло- и массообмен, обусловленные стремлением системы к состоянию равновесия. В результате каждого контакта компоненты перераспределяются между фазами: пар несколько обогащается низкокипящими, а жидкость – высококипящими компонентами. При достаточно длительном контакте и высокой эффективности контактного устройства пар и жидкость, уходящие из тарелки или слоя насадки, могут достичь состояния равновесия, т. е. температуры потоков станут одинаковыми и при этом их составы будут связаны уравнениями равновесия. Такой контакт жидкости и пара, завершающийся достижением фазового равновесия, принято называть равновесной ступенью, или теоретической тарелкой. Подбирая число контактных ступеней и параметры процесса, можно обеспечить любую требуемую четкость фракционирования нефтяных смесей. Место ввода в ректификационную колонну нагретого перегоняемого сырья называют питательной секцией (зоной), где осуществляется однократное испарение. Часть колонны, расположенная выше питательной секции, служит для ректификации парового потока и называется концентрационной (укрепляющей), а другая – нижняя часть, в которой осуществляется ректификация жидкого потока, – отгонной, или исчерпывающей, секцией.

Различают простые и сложные колонны.
Простые ректификационные колонны обеспечивают разделение исходной смеси на два продукта: ректификат (дистиллят), выводимый с верха колонны в парообразном состоянии, и остаток – нижний жидкий продукт ректификации.

Сложные ректификационные колонны разделяют исходную смесь более чем на два продукта. Различают сложные колонны с отбором дополнительных фракций непосредственно из колонны в виде боковых погонов и колонны, у которых дополнительные продукты отбирают из специальных отпарных колонн, именуемых стриппингами. Последний тип колонн нашел широкое применение на установках первичной перегонки нефти.
Четкость погоноразделения – основной показатель эффективности работы ректификационной колоны – характеризует их разделительную способность. Она может быть выражена в случае бинарных смесей концентрацией целевого компонента в продукте.

Применительно к ректификации нефтяных смесей она обычно характеризуется групповой чистотой отбираемых фракций, т. е. долей компонентов, выкипающих по кривой истинной температуры кипения до заданной температурной границы деления смеси в отобранных фракциях (дистиллятах или остатке), а также отбором фракций от потенциала. Как косвенный показатель четкости (чистоты) разделения на практике часто используют такую характеристику, как налегание температур кипения соседних фракций в продукте. В промышленной практике обычно не предъявляют сверхвысоких требований по отношению к четкости погоноразделения, поскольку для получения сверхчистых компонентов или сверхузких фракций потребуются соответствующие сверхбольшие капитальные и эксплуатационные затраты.

В настоящее время основные источники и составляющие мировой энергетики – углеводородное сырье (нефть, газ, уголь, продукты растительного происхождения), атомная, термоядерная, водородная, природная энергетика.

Природная, например, ветровая, солнечная энергетика, в промышленных мировых масштабах может привести к необратимому изменению карты распределения температур на поверхности земли, направлений и интенсивности ветров, течений и климата в целом с непредсказуемыми последствиями. Переработка углеводородов растительного происхождения в топливо может привести к серьезным социальным и экологическим последствиям в масштабах всей планеты, т.к. в промышленных масштабах не является возобновляемым источником энергии. Водородная и термоядерная энергетика далеки от завершения фазы экспериментальных работ и серьезного промышленного применения. Атомная энергетика вносит и еще долгое время будет вносить большой вклад в мировую энергетику, однако область ее применения ограничена – в основном, это выработка электроэнергии.

Наиболее применима и широко используется в настоящее время энергетика, основанная на переработке нефти и использовании газа, угля. Переработка нефти дает моторные топлива, сжиженный газ, продукты нефтехимии. Природные газ и уголь используются в основном для выработки тепла и электроэнергии. В плане производства продуктов нефтехимии и моторного топлива у углеводородной энергетики нет и в ближайшем обозримом будущем не предвидится серьезных конкурентов.

Общей тенденцией нефтяной отрасли является уменьшение запасов лёгкой нефти, практически весь прирост запасов происходит за счет тяжелой вязкой сернистой нефти. Потенциал качественного сырья реализован почти на 80%, сохраняя лишь перспективы небольших открытий. Преобладают запасы тяжелой нефти в России, Казахстане, Китае, Венесуэле, Мексике, Канаде, США и во многих других странах различных континентов.

В настоящее время наиболее широко распространены каталитические процессы углубленной переработки углеводородного сырья, однако даже они не могут предложить достаточно привлекательный технико-экономический баланс для многих нефтепереработчиков при переработке самых тяжелых видов сырья (из программы 19 Мирового нефтяного конгресса, Мадрид, 29.06 – 03.07.2008 г.).

Более того, с помощью известных и широко применяемых каталитических технологий невозможно в принципе решить задачу 100 % глубины переработки (считается по выходу легких целевых продуктов с температурой конца кипения 350-360 °С), т.к. тяжелые нефтяные остатки будут очень быстро приводить к отравлению и коксованию активной поверхности любого катализатора. Из-за высокого содержания в сырье металлов, асфальтенов наряду с сернистыми, азотистыми соединениями и другими вредными примесями и компонентами, происходит быстрая дезактивация катализаторов, закрываются поры, поверхность катализатора покрывается смолистыми и коксовыми отложениями. Все это существенно снижает селективность и эффективность классического каталитического процесса. Необходимость постоянного изготовления и обновления катализаторов, оперативная их смена и утилизация требует дополнительных капитальных и эксплуатационных затрат и повышает себестоимость процесса переработки и получаемой продукции.

Поэтому глубокая переработка нефти и нефтяных остатков, вовлечение в традиционную переработку газообразных и особенно твердых углеводородов является основной задачей ближайшего времени. Для решения вопроса глубокой переработки, рационального и экономного использования любого углеводородного сырья необходимо не просто улучшать известные углубляющие процессы (термический и каталитический крекинг), а изменить отношение к существующим технологиям нефтепереработки. Необходимо разрабатывать новые подходы или новые направления глубокой переработки углеводородного сырья, которые позволят осуществить безостаточную, практически 100 % конверсию любого углеводородного сырья (жидкого, твердого, газообразного) в целевые легкие углеводороды.

1. Создание новых технологий на основе новейших достижений науки и техники

Каждая технология имеет свой жизненный цикл от рождения до замены новой, более эффективной технологией. Поэтому исследования и разработки новой технологии непрерывно развиваются. Они не принадлежат к такому роду деятельности, которые начинаются и приостанавливаются в соответствии с кратковременными колебаниями конъюнктуры.

Формы исследований и разработок могут быть различны: от одной маленькой лаборатории до крупного исследовательского института с отделом разработок и проектирования.

Целью исследований и разработок является:

совершенствование выпускаемой продукции . Чтобы сохранить рентабельность производства необходимо постоянно совершенствовать технологию с целью повышения качества продукции и удешевления производства;

разработка новой продукции;

определение перспектив на будущее , т.к. вложенные на исследования и разработку средства не дают быстрого эффекта, поэтому необходимо знать на что идут вложенные средства, какая перспектива;

совершенствование метода производства. Методы производства часто изменяют для того, чтобы можно было производить новые продукты и улучшать ранее выпускаемую продукцию.

В работе представлен обзор современных методов переработки природного газа. Авторы рассматривают наиболее перспективные методы переработки, такие как GTL, GTO, MTO, MTG, получение диметилового эфира.

Химическая переработка природного газа чаще всего ассоциируется с производством удобрений. И действительно, именно синтетические удобрения в течение многих лет были основным продуктом газопереработки, точнее сказать, газохимической переработки. А такие продукты как этилен, пропилен и целый ряд их производных традиционно вырабатываются из нафты. Цены на нафту, например, в Европе привязаны к ценам на нефть со всеми вытекающими последствиями. Дешевле получать эти продукты из этана, то есть на основе природного газа. Сегодня доля этана, используемого для получения наиболее крупнотоннажного базового полупродукта этилена, составляет в США свыше 40%, в Канаде – свыше 70%. Полностью на этановом сырье в США работает ряд крупных этиленовых установок, в частности, компаний Du Pont, Mobil Corp., Westlike Polymers и др., в Канаде – крупные этиленовые установки компаний NOVA Chemicals и Dow Chemical.

Интерес к развитию газохимического сектора в газовых компаниях понятен. Анализ ценовых характеристик природного газа, извлекаемых из него углеводородов, первичных газохимических полупродуктов и мономеров, а также получаемых из них синтетических полимеров и химических продуктов, свидетельствует о стремительном нарастании цен на продукцию по мере углубления химической переработки газа. Так, если соотношение цены исходного природного газа и цены индивидуальных углеводородов и синтезируемого из метана метанола, извлекаемых из этансодержащего природного газа и газового конденсата, составляет 1:2, соотношение цены газа и полиэтилена (полипропилена), получаемых из индивидуальных углеводородов, - 1:10, то соотношение цены газа и таких продуктов газохимии, как полиацеталей, поливинилацетата, полиметилметакрилата, поликарбоната и других специальных пластмасс и химикатов, находится в интервале 1: (20÷40) [9].

Основной и наиболее удобный во всех отношениях энергоресурс современной экономики – нефть, но ее запасы ограничены и быстро истощаются. На сегодняшний день из недр уже извлечена половина ее первоначальных запасов [1], что неизбежно привело к падению объемов добычи и росту цены на нефть 3. Согласно обзору Бритиш Петролеум [4] 65% всех доказанных ресурсов нефти сосредоточено на Ближнем Востоке. На долю России приходится всего 5%.

Ресурсы каменного угля огромны и распределены более равномерно. Наибольшими запасами обладают три страны США, КНР и Россия ( примерно по 25% мировых ресурсов). Объем мировой добычи угля увеличивается, и уголь частично отвоевывает некогда утраченные позиции. Велика доля угля в производстве электроэнергии : в КНР около 75%, в США - более 50%. Однако низкая производительность труда при добыче и транспортировке угля, а также серьезные экологические проблемы, связанные с его использованием в энергетике, сдерживают масштабы его применения. Департамент энергетики США выступил с инициативой разработки более чистых способов получения энергии из угля [5].

Предполагается, что типовая угольная электростанция 21 века будет использовать в качестве топлива не непосредственно уголь, а синтез газ или водород, полученные путем предварительной газификации угля. Необходимый для газификации кислород будут получать относительно дешевым мембранным разделением воздуха. Из очищенного от серо- и азотсодержащих соединений и твердых примесей синтез-газа на основе мембранных технологий будут выделять водород, используемый в качестве экологически чистого топлива для газовых турбин и топливных элементов. Монооксид углерода паровой конверсией будут превращать в дополнительное количество водорода и углекислый газ, последний – удалять из полученных газов без выделения в атмосферу.

В моменты минимума нагрузки часть полученного синтез-газа будет использоваться для выработки синтетических жидких углеводородов (СЖУ), необходимых для замещения истощающихся природных нефтяных ресурсов и производства синтетических моторных топлив, отвечающих новым жестким экологическим стандартам. Таким образом, основная ставка делается на передовые газохимические технологии производства и использования вторичных энергоресурсов.

Природный газ (ПГ) появился на арене мировой энергетики относительно поздно, лишь во второй половине двадцатого века, и в отличие от угля и нефти никогда не выступал в роли основного энергоресурса. Его доказанные [4] мировые ресурсы велики ( около 155 трлн м 3 ) и постоянно пересматриваются в сторону увеличения. Они сосредоточены в двух основных регионах – в России и на Ближнем Востоке.

Ежегодная мировая добыча ПГ составляет около 2.5 трлн м 3 . Располагая 12.8% мировой территории и 2.8% населения, Россия обладает 34% доказанных и более 40% потенциальных запасов природного газа. Именно это национальное богатство делает Россию ведущей энергетической державой XXI века.

Существуют еще огромные запасы метана в виде твердых газовых гидратов. По оценкам 8 ресурсы гидратного метана составляют около 20 тыс. трлн м 3 , т.е. минимум на два порядка превышают его традиционные запасы. В 1 м 3 гидрата метана содержится до 165 м 3 газа при нормальных условиях [8]. Активная разработка методов промышленной эксплуатации газогидратных месторождений в настоящее время ведется в США и Японии.

Природный газ по запасам, экономичности добычи и возможности использования, экологическим свойствам является наиболее перспективным ресурсом способным обеспечить потребности человечества в энергии и углеводородном сырье, по крайней мере, в течение текущего столетия. Природный газ и газохимия могут сыграть в мировой экономике и энергетике XXI века такую же роль, какую сыграли в XX веке нефть и нефтехимия.

На схеме 1 показана совокупность процессов переработки углеродсодержащего сырья в моторные топлива и олефины. Первая стадия почти во всех случаях является окислительной. Для природного газа это различные виды конверсии ( риформинга), для твердых углеродсодержащих материалов – газификация. На второй стадии альтернативными направлениями являются синтез Фишера-Тропша (ФТ), синтез метанола и/или диметилового эфира (ДМЭ). Последние в, свою очередь, могут быть преобразованы в высокооктановый бензин, олефины, а также могут непосредственно использованы как моторное топливо или добавки к нему. Относительно новым направлением является использование метанола и ДМЭ в качестве источника водорода для нужд водородной энергетики [ 11].

Выбор процесса переработки синтез-газа обусловливает требования к его составу, в основном к отношению Н₂/СО, что в свою очередь влияет на выбор метода переработки исходного природного газа или иного сырья. Наиболее жестки эти требования для синтеза метанола (Н2/СО >2 ). В результате получают преимущество паровой и парокислородный риформинг природного газа, а для синтез-газа, получаемого в других процессах, требуется его обогащение водородом. Синтез ДМЭ, как и синтез Фишера – Тропша, менее прихотлив, так что становится приемлемым синтез – газ, полученный в углекислотном реформинге метана или при его окислении кислородом, при газификации угля и т.д.

В этом обзоре рассмотрим из схемы 1 пути превращения, показанные в Схеме 2:

Метанол служит сырьем для производства формальдегида, уксусной кислоты, карбамидных смол, МТБЭ (антидетонатор) и других компонентов моторного топлива, пентаэритрита, поливинилового спирта, ацеталей и многих других химических продуктов. Впервые получение метанола из синтез-газа осуществлен в 1923 году в Германии фирмой BASF. Процесс проводился под давлением 200-350 атм на оксидных цинк-хромовых катализаторах в интервале температур 350-450 0 С. Производительность первой установки составляла до 20 т/сутки. В настоящее время процесс усовершенствован. Разработаны катализаторы на основе оксидов цинка и меди с большей активностью и селективностью, что позволило снизить давление до 50-100 атм, а температуру – до 220-290 0 С. Мощность реактора возросла до 2500т СН₃ОН/сутки. Выход метанола увеличился с 85% до 96-97%. Цена метанола на мировых рынках в настоящее время составляет 450-500 $/т.

В Советском Союзе в 70-80 гг. ХХ века были спроектированы и построены несколько отечественных агрегатов М-100 (сто тысяч тонн метанола в год), М-300 ( 300 тыс. т/год) по новой технологии, а также созданы и произведены в промышленном масштабе для них катализаторы СНМ-1, СНМ-3, СНМ-У.

На рынке метанола лицензиарами являются фирмы ICI, Davy Power Gas (UK), Methanex, Statoil, Foster Wheeler, Haldor Topsoe[23], Lurgi, Methanol Casale,

В настоящее время метанол является сырьем главным образом для химической промышленности. Но по оценкам зарубежных специалистов, существует несколько областей применения метанола, которые при условии разработки новых экономичных технологий, могут в значительной мере повлиять на рост спроса на этот продукт.

В настоящее время разрабатывается множество технологий, предполагающих использование метанола в качестве топлива для прямого сжигания и для топливных элементов, а также для получения бензина. Продвижение технологии конвертирования метанола в бензин или другие продукты, получаемые в настоящее время только из нефти, может существенно поднять спрос на него.

Представляет интерес использование метанола в качестве дешевого топлива на силовых станциях, оборудованных газовыми турбинами с комбинированным циклом по топливу. По данным специалистов, потребуется незначительная модификация этих установок при переводе их на метанол.

Компания Foster Wheeler лицензировала процесс получения метанола топливного сорта. Компания планирует разработать этот процесс до коммерческого применения с целью получения метанола, который можно использовать в качестве альтернативного топлива на силовых электростанциях, работающих на сжиженном природном газе.

Компания Methanex и другие производители метанола химического сорта также рассматривают возможности выхода на этот рынок. В программы по созданию метанольных топливных элементов включились как крупнейшие компании по производству метанола – Methanex и Statoil, так и ряд автомобилестроительных фирм, в частности Форд и ДаймлерКрайслер, которые разрабатывают соответствующие двигатели.

По прогнозам, двигатели с метанольными топливными элементами могут появиться на рынке к 2015 г. По расчетам специалистов, затраты на заправочные станции для автомобилей с метанольными топливными элементами будут на приемлемом уровне, причем для этой цели могут быть переоборудованы существующие бензоколонки.

Диметиловый эфир – новый энергоноситель

Весной 1995 г. Группа всемирно известных фирм Amoco Co., Haldor Topsoe A/S, AVL Powertrain Engineering Inc., специализирующихся на нефте- и газопераработке, катализу, двигателям и транспорту, анонсировала на Международном конгрессе и выставке в Детройте новое экологически чистое дизельное топливо – диметиловый эфир (ДМЕ) [13-16 ].

Cопоставление свойств ДМЭ, традиционного дизельного топлива(ДТ) и альтернативных топлив – метанола, этанола, метана [17 ] – позволяет сделать вывод что ДМЭ как топливо для дизельного или компрессионного двигателя превосходит альтернативные, включая традиционное. Пониженная по сравнению с ДТ теплотворная способность частично окупается большей экономичностью двигателя и отсутствием затрат мощности на очистку выхлопа.

Сочетание высокого цетанового числа и низкой температуры кипения обеспечивает хороший “ холодный старт “ двигателя. В выхлопе сажа отсутствует, а содержание СО и NO_X отвечает требованиям стандартов без очистки.

Как видно из схемы 1, ДМЭ можно получать из метанола и непосредственно из синтез-газа. Некоторые показатели прямого синтеза на разработанном медьсодержащем катализаторе [ 18] по сравнению с синтезом метанола приведены в Таблице 1.

В работе представлен обзор современных методов переработки природного газа. Авторы рассматривают наиболее перспективные методы переработки, такие как GTL, GTO, MTO, MTG, получение диметилового эфира.

Основной и наиболее удобный во всех отношениях энергоресурс современной экономики – нефть, но ее запасы ограничены и быстро истощаются. На сегодняшний день из недр уже извлечена половина ее первоначальных запасов [1], что неизбежно привело к падению объемов добычи и росту цены на нефть 2. Согласно обзору Бритиш Петролеум [4] 65% всех доказанных ресурсов нефти сосредоточено на Ближнем Востоке. На долю России приходится всего 5%.

Существуют еще огромные запасы метана в виде твердых газовых гидратов. По оценкам 6 ресурсы гидратного метана составляют около 20 тыс. трлн м 3 , т.е. минимум на два порядка превышают его традиционные запасы. В 1 м 3 гидрата метана содержится до 165 м 3 газа при нормальных условиях [8]. Активная разработка методов промышленной эксплуатации газогидратных месторождений в настоящее время ведется в США и Японии.

В этом обзоре рассмотрим из схемы 1 пути превращения, показанные в Схеме 2:

На рынке метанола лицензиарами являются фирмы ICI, Davy Power Gas (UK), Methanex, Statoil, Foster Wheeler, Haldor Topsoe[23], Lurgi, Methanol Casale,

Диметиловый эфир – новый энергоноситель

Читайте также: