Бескислородная конверсия алканов C1-C4 в условиях барьерного разряда

• Автор: Веклич, Максим Александрович
• Шифр специальности: 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 110 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ВАРИАНТОВ ПЕРЕРАБОТКИ ЛЕГКОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ_(ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1 Термокаталитнческие методы переработки газообразных углеводородов

1.2 Превращение углеводородов в условиях электрофизического воздействия

1.2.1 Типы электрических разрядов

1.2.2 Физико-химические характеристики барьерного разряда

1.2.3 Превращение органических соединений в плазме барьерного разряда

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Методика проведения эксперимента

2.2 Методы анализа продуктов конверсии
2.2.1 Газовая хроматография
2.2.2 Хроматомасс-спектрометрический анализ
2.2.3 Спектроскопия ЯМР
2.2.4 ИК спектроскопия
2.2.5 Элементный анализ
2.2.6 Определение физико-химических параметров жидких фракций
2.2.7 Другие методы исследования
2.3 Характеристика исходного сырья
2.4 Метрологическое обеспечение работ
3. КОНВЕРСИЯ МЕТАНА И ПРОПАН-БУТАНОВОЙ ФРАКЦИИ В ПЛАЗМЕ БАРЬЕРНОГО РАЗРЯДА
3.1. Исследование влияния параметров процесса на конверсию углеводородных газов
3.1.1 Влияние частоты следования импульсов на конверсию пропан-бутановой
фракции
3.1.2 Влияние объемного расхода газа на конверсию углеводородов
3.1.3 Влияние рабочего давления
3.2. Исследование состава и свойств полученных жидких продуктов
3.2.1 Физико-химические характеристики жидких фракций
3.2.2 Компонентный состав жидких фракций
3.2.3 Содержание непредельных соединений
3.3. О механизме бескислородной конверсии пропан-бутановой фракции в плазме
барьерного разряда

3.4. Энергетический баланс процесса конверсии
3.5. Заключение по третьей главе
4. ПЛАЗМОХИМИЧЕСКАЯ КОНВЕРСИЯ ПОПУТНЫХ НЕФТЯНЫХ ГАЗОВ
4.1 Конверсия попутных нефтяных газов
4.2 Конверсия неуглеводородных компонентов, содержащихся в ПНГ
4.3 Заключение по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
Проблема рационального использования попутного нефтяного газа (ПНГ), особенно для удаленных месторождений со слаборазвитой инфраструктурой, а также для месторождений с небольшими запасами нефти и газа, остро стоит уже не первый год. Однако существующие направления применения ПНГ (без химической переработки) не позволяют в полной мере решить этот вопрос.
В связи с этим, достаточно перспективным вариантом переработки ПНГ в условиях промысла рассматривается его конверсия в продукцию, которую можно использовать непосредственно в местах добычи или транспортировать по существующим нефтепроводам. Соответственно наиболее целесообразным вариантом рассматривается получение жидких углеводородов.
Наиболее известным вариантом получения синтетического жидкого топлива является синтез Фишера-Тропша. Однако, несмотря на то, что механизм данного процесса хорошо изучен, в мире в настоящее время функционируют только 4 завода по производству синтетического жидкого топлива [32]. В первую очередь это обусловлено низкой удельной производительностью, высокими капитальными и эксплуатационными затратами. Как правило, подобные производства располагаются на базе крупных нефтехимических комплексов, что обусловлено их экономической эффективностью только при значительных объемах производства, что предполагает значительные объемы перерабатываемого сырья (более 1 млрд. мЗ/год). Кроме того оборудование, используемое в данных процессах, достаточно крупногабаритное, что осложняет его доставку в труднодоступные районы. Существующие технологии GTL (Gas to liquids) плохо поддаются масштабированию, а создание мобильных установок подобного типа находится на стадии опытно-конструкторских разработок. Таким образом, использование термокаталитических технологий для утилизации попутного нефтяного газа на месторождении, даже очень крупного, практически невозможно.
Как альтернатива синтезу Фишера-Тропша, одним из вариантов глубокой химической переработки ПНГ с целью получения жидкого углеводородного сырья рассматривается плазмохимическая конверсия. Метод конверсии углеводородов в низкотемпературной плазме в отличие от термокаталитических процессов осуществляется за меньшее число стадий, не требует катализатора и протекает при низких температурах и давлении.
Прямая бескислородная конверсия метана и его ближайших гомологов (Сз-Сд) в жидкие углеводороды является достаточно сложным процессом. В большинстве опубликованных работ по плазмохимической конверсии газообразных углеводородов состав образующихся продуктов

• Неполное окисление углеводородов до спиртов, альдегидов, кислот, кетонов и т.п.;
• Превращения углеводородов в бескислородной среде с образованием углеводородов с более высокой молекулярной массой
3. Результаты превращения углеводородов можно варьировать путем изменения удельного энерговклада, который можно регулировать путем изменения следующих параметров;
• Характер изменения напряжения (импульсный, переменный);
• Амплитуда и частота повторения импульсов напряжения;
• Диэлектрическая проницаемость и толщина материала диэлектрического барьера;
• Величина разрядного промежутка;
• Объемная скорость прокачки углеводорода через реактор;
• Характер газа носителя.