Современное состояние технологии химической переработки природного газа.
Современное состояние технологии химической переработки природного газа. - раздел Производство, АММИАК. ВОПРОСЫ ТЕХНОЛОГИИ
Как Уже Показано В Настоящей Главе Природный Газ Применяют Пр...
Как уже показано в настоящей главе природный газ применяют преимущественно для получения синтез-газа и водорода. Именно возможность превращения его в эти важнейшие полупродукты уже сейчас делает природный газ важнейшим источником для производства разнообразных органических веществ. Из других процессов можно упомянуть производство хлорпроизводных метана, синильной кислоты и ацетилена.
Высокая прочность С-Н связей молекул метана - основном компоненте природного газа - значительно затрудняет его использование в технологических процессах, которые, как правило, требуют достаточно высоких температур и давлений. Поэтому до последнего времени природный газ применяется в качестве сырья лишь в небольшом числе технологических процессов.
Гораздо более широкое применение находят сжижаемые компоненты природного газа. В настоящее время в мире из природного газа вырабатывается в сутки примерно 750 тыс.м3 сжиженных углеводородов, что составляет 7,3% от суммарного мирового производства жидких углеводородов. В США на газовый конденсат и другие сжиженные компоненты природного газа приходится около 18% всего производства жидких углеводородов и около 70% сырья для получения этилена и других базовых продуктов нефтехимии.
Помимо сжиженных углеводородов целевыми продуктами газопереработки являются моторные топлива, метанол и другие оксигенаты, включая высокооктановые компоненты моторных топлив. Однако до сих пор в мире имеется лишь несколько действующих производств переработки природного газа в моторные топлива, которые основаны на его предварительном превращении в синтез-газ; сегодня это наиболее разработанная технология получения химических продуктов из природного газ. Но перспективность превращения метана в синтез-газ, а затем в продукты синтеза Фишера-Тропша или метанол трудно обосновать, так как синтез-газ может быть получен и из более дешевых углеродосодержащих материалов. Кроме того, высокая стоимость этих процессов и ряд технологических проблем не способствуют поддержанию широкого интереса к ним.
Неопределенность с будущими источниками нефтяного сырья и ужесточение законов по охране окружающей среды создают реальную перспективу использования огромных ресурсов природного газа для производства традиционных продуктов нефтехимии. Было бы желательно научиться переводить относительно неудобный газообразный продукт в более универсальное сырье. Наиболее вероятным кандидатом на роль такого сырья является метанол. Поэтому в данный момент получение и использование метанола - одно из основных направлений научно-исследовательских работ в области промышленного химического синтеза.
Несмотря на прогнозируемый бурный рост потребления метанола для получения метилтретбутилового и других эфиров, промышленные фирмы пока воздерживаются от строительства новых крупных мощностей по производству метанола. Главными причинами являются боязнь создания избыточных мощностей и недостаток финансовых средств. Такая сдержанность производителей в немалой степени объясняется сложностью существующих технологических процессов, их капитало- и энергоемкостью и низкой рентабельностью, что вызывает естественное нежелание рисковать крупными инвестициями, учитывая возможную недогрузку мощностей, как это уже было в 1988-1990 годах. Это фактически отражает назревшую и ясно ощущаемую потребность в смене базовых технологических процессов.
В настоящее время уделяют большое внимание совершенствованию технологических процессов каталитического синтеза углеводородов и спиртов на основе синтез-газа. Однако даже крупный прорыв в этой области вряд ли способен принципиально изменить ситуацию, так как около 75% себестоимости производства метанола приходится на энергоемкий процесс парового риформинга метана в синтез-газе. Только повышение степени конверсии синтез-газа в метанол с имеющих место ~ 25% до уровня, близкого к 100%, отказ от циркуляции синтез-газа и переход к использованию вместо кислорода значительно более дешевого воздуха, могли бы существенно повлиять на экономические показатели процесса. Поэтому возможность реализации конкурентоспособных по отношению к переработке нефти крупномасштабных процессов на основе природного газа, по-видимому, все же в значительной степени будет зависеть от успехов в разработке технологии прямого превращения метана, без предварительного получения синтез-газа.
Наметились три перспективных пути прямой конверсии природного газа в химические продукты:
1) прямое парциальное окисление природного газа в метанол и другие оксигенаты;
2) окислительная конденсация природного газа в этан и этилен;
3) оксигидрохлорирование природного газа.
Все эти направления имеют свои привлекательные стороны и в совокупности позволяют получить широкий ассортимент наиболее важных химических полупродуктов. Поэтому речь может идти не о конкуренции, а о взаимодополнении, хотя в настоящее время первое направление, безусловно, значительно более разработано и близко к практической реализации.
Создание рентабельного процесса получения метанола из природного газа позволило бы решить три важнейшие, проблемы мирового масштаба, а именно, транспортировки, обеспечения химической промышленности важнейшим полупродуктом и расширенного производства экологически чистых высокооктановых моторных топлив.
В свете вышеизложенного уместно упомянуть разработанный в России технологический процесс прямого окисления метана в метанол. Принципиальная схема установки для получения метанола прямым газофазным окислением природного газа в метанол разработана в рамках Государственной программы “Экологически чистая энергетика”. Описание процесса не является основной темой данной работы и, поэтому авторы только упоминают о существовании промышленной установки.
Вомногих странах значительные финансовые средства вкладываются в государственные и частные исследования, направленные на эффективное использование обильных ресурсов природного газа. Основной целью таких исследований является повышение эффективности наиболее перспективных процессов получения метанола и высших углеводородов, потенциально способных конкурировать с традиционной нефтепереработкой.
Большой всплеск научной активности вызвало обнаружение в 1982г. катализаторов, обеспечивающих высокий выход этана и этилена при окислительной конденсации метана. В последние годы основным направлением научно-исследовательских работ по каталитической конверсии природного газа стало преодоление кинетических барьеров, которые, по-видимому, ограничивают выход углеводородов С2 при окислительной конденсации метана величиной ~ 25%. Этого достаточно для поддержания интереса к научно-исследовательским работам, но недостаточно для практической реализации процесса.
В области прямого газофазного окисления метана в метанол перспективной задачей остается воспроизведение в масштабах пилотной установки высокой (до 70¸80%) селективности процесса при значительных (более 5%) степенях конверсии, которые были достигнуты в ряде лабораторных исследований. Достижение подобных показателей в производственном масштабе позволит создать безусловно рентабельный процесс.
Поэтому научной задачей первостепенной важности является четкое установление таких условий или поиск таких режимов проведения процесса, которые в принципе могут приводить к подобным результатам.
Другим перспективным направлением исследований является изучение окисления при высоких давлениях гомологов метана, их смесей и реальных природных газов. Так прямое окисление углеводородных газов с высоким содержанием гомологов метана позволяет рассчитывать на значительные технологические преимущества.
Видимо, большое значение будет иметь изучение влияния внешних параметров и состава газа на детальный состав получаемых продуктов, а также поиск различных методов его корректировки, включая последующую каталитическую доработку и частичное выделение продуктов, с тем, чтобы можно было получать смеси стандартного состава и товарные продукты.
Важнейшей научной задачей остается создание обладающих достаточной предсказательной силой количественных кинетических моделей окисления гомологов метана при высоких давлениях и на их основе - модели окисления реальных природных газов.
П.А. Новоселов
АММИАК............................................................................................................................... 1
Под общей редакцией Н.А. Янковского.................
Технологический процесс фирмы “Kellogg”.
Предлагаемый технологический процесс предусматривает производство 1360 т/сутки жидкого безводного аммиака из природного газа. Проектом предусмотрена выдача продукционного аммиака пр
Описание технологической схемы.
Стадии компримирования природного газа, сероочистки, парогазовой конверсии природного газа в две ступени, высоко- и низкотемпературной конверсии оксида углерода как в проекте фирмы
Всего: - 100,00
H2S - до 20 мг/нм3 (в пересчете на серу);
этилмеркаптаны - до 20 мг/нм3 (в пересчете на серу);
дисульфиды и другие сероорганические соединения - д
Аппарат риформинга с газовым обогревом (GHR).
Принцип работы GHRясен из представленного рисунка (рис.1.14). Некоторые рабочие и конструктивные факторы, влияющие на общие характеристики работы, необходимо обсудить. Технологичес
Описание технологии производства.
Для удобства изучения конкретной технологической схемы авторы сохраняют условные номера оборудования и материальных потоков, введенные для своих проектов фирмой “Kellogg”. Эти номер
Подготовка сырого синтез-газа.
Сырой синтез-газ производится из природного газа в четыре основных этапа (рис.1.24):
- сжатие, подогрев и обессеривание подаваемого природного газа;
- паровая конв
Очистка синтез-газа.
Очистка конвертированного газа основана на технологии aМДЭА.Тонкая очистка от остаточного содержания СО и СО2 осуществляется на стадии метанирования (поз
Сжатие синтез-газа и синтез аммиака.
Синтез-газ сжимается центробежным компрессором поз. 103-J с приводом от турбины. Установка КААРтребует наличия только одноступенчатого компрессора, который также им
Система охлаждения аммиака.
Четырехступенчатая система охлаждения аммиака обеспечивает охлаждение для конденсации аммиака в контуре синтеза, утилизации аммиака из выпускаемых газов и охлаждение подпиточного га
Прочее оборудование.
1. Установка криогенного разделения воздуха для производства газообразного кислорода с чистотой 95,3% об..
2. Пусковой холодильник/нагреватель устанавливается для облегчени
Производство метанола в странах СНГ и на Украине.
Острый дефицит в странах СНГ, связанный в первую очередь с перестройкой региональных экономических связей, совпал с существующими изменениями в структуре производства моторных топли
I. Общие положения.
Проведенные исследования основных закономерностей процесса синтеза метанола с использованием действующего производства аммиака показали, что основными факторами, благоприятствующими
Объединенный процесс “Снам Проджетти”.
В основу процесса положены следующие новейшие разработки специалистов фирмы [22]: выделение NH3 из продукционной газовой смеси после реактора синтеза NH3 водно
Некоторые сведения о цеолитах.
Для глубокой сушки, тонкой очистки, разделения веществ в газовых и жидких фазах в современной сорбционной технике применяются пористые адсорбенты. По признаку размера пор, который м
Адсорбционная очистка природного газа.
Адсорбционные способы очистки природного газа от сернистых соединений основаны на их обратимой сорбции цеолитами с их последующей регенерацией. Регенерация может проводиться с помощью пара, воздуха
Новое в технологии риформингов.
Фирма “Uhde” разработала новую технологию риформинга, в которой тепло технологических газов, выходящих из вторичного риформинга, используется для проведения конверсии природного газ
Комбинированный автотермический риформинг (КАР).
В новом процессе парового риформинга отсутствует печь первичного риформинга с огневым обогревом. Для проведения парогазовой конверсии природного газа используется тепло технологичес
Отличительные особенности КАР.
1. Трубы в трубных пучках можно устанавливать и снимать по одной.
2. Каждый пучок труб можно заглушить отдельно от других.
3. Каждый КАР может быть оборудован отде
Риформинг фирмы “Uhde”.
Принципиальная технологическая схема парогазовой конверсии природного газа и конверсии СО фирмы “Uhde” представлена на рис.3.4.
Трубчатая печь 1 традиционно состоит из двух
Современные методы оптимизации работы первичного риформинга.
Экономичность работы современного крупнотоннажного агрегата по производству аммиака зависит от оптимальных параметров работы трубчатой печи первичного риформинга. Первичный паровой
Реконструкция узла НТК СО с учетом очистки “Карсол”.
Ранее мы рассмотрели реконструкцию НТК СОпо проекту фирмы “INS”,г.Пулава, Польша, применительно к условиям очистки конвертированного газа “Бенфилд”.
Фирма “INS” предлагает
Новый взгляд на реконструкцию агрегатов.
В настоящей главе мы рассмотрели несколько вариантов узла двухступенчатой конверсии оксида углерода. Как видно все усилия по реконструкции любого узла агрегата направлены в первую о
Проблема метанола при эксплуатации катализатора НТК.
Как сказано выше в данной главе, состав катализатора низкотемпературной конверсии оксида углерода современных аммиачных агрегатов в качестве активного компонента включает в себя медь. В то же время
Взаимодействие азота с водородом.
До сих пор процесс адсорбции азота на поверхности металлов рассматривался независимо от адсорбции водорода. Однако, в ходе синтеза и разложения аммиака оба этих газа совместно прису
Оптимальные условия ведения процесса.
Выбор оптимальных условий проведения того или иного каталитического процесса в промышленных реакторах определяется различными факторами; решающее значение имеют, однако, термодинами
Использование продувочных и танковых газов.
Одним из наиболее эффективных путей совершенствования технологии синтеза аммиака является утилизация продувочных и танковых газов.
При изыскании путей оптимальной утилизаци
Мембранная установка выделения водорода “Medal”.
Установка предназначена для выделения водорода из продувочного газа синтеза аммиака.
Установка рассчитана на следующие рабочие условия:
Объемная доля компонентов газа на входе, %:
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов