Процесс получения синтез-газа при горении сверхбогатых смесей метана и аппараты для его реализации

• Автор: Богданов, Виктор Александрович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 126 с. : ил.

Оглавление
Введение

1. Обзор литературы и постановка задачи исследования

2. Экспериментальные исследования получения синтезгаза на установке адиабатического сжатия УАС

2.1. Обзор литературы. Адиабатическое сжатие метод гомогенной газовой кинетики.

2.2. Методика эксперимента

2.3. Обработка экспериментальных данных при помощи математического моделирования

2.4. Результаты экспериментов.

2.5. Обсуждение результатов.

3. Экспериментальные исследования получения синтезгаза в

химическом реакторе постоянного объема

3.1. Обзор литературы.
3.2. Методика эксперимента
3.3. Результаты экспериментов.
3.4. Термодинамический расчет.
3.5. Обсуждение результатов.
3.6. Материальный баланс .
4. Экспериментальные исследования получения синтезгаза в
реакторе на базе жидкостного ракетного двигателя ЖРД
4.1. Обзор литературы.
4.2. Методика эксперимента
4.3. Результаты экспериментов.
4.4. Обсуждение результатов
4.5. Рекомендации по промышленной реализации процесса получения синтезгаза.
5. Экономические оценки технологии ОТЬ
6. Выводы.
7. Список литературы
Введение


Наряду с обычными месторождениями природного газа, на Земле существуют огромные запасы метана в виде газовых гидратов. Для России, которая является крупнейшей мировой державой по добыче природного газа, совершенно естественно стремление к сочетанию производства моторных топлив из нефти и из природного газа. В настоящее время только 5 природного газа используется для квалифицированной переработки в продукты нефтехимии 8. Все варианты технологий производства этих продуктов начинаются с процесса получения синтезгаза. Однако существующие каталитические технологии получения синтезгаза из метана являются технически сложными и энергозатратными. В себестоимости указанных продуктов расходы на синтезгаз составляют не менее , а в капиталовложениях расходы на оборудование для его получения составляют от общей суммы инвестиций в промышленную сферу 9. Поэтому в последние годы проблеме получения синтезгаза посвящены многие исследования и разработки. Для каждого процесса получения целевых продуктов имеется свой оптимальный состав синтезгаза. Так, для получения метанола оптимальным считается синтезгаз, в котором мольное соотношение Н2СО 2,. Для получения жидких углеводородов в процессах ФишераТропша идеальное соотношение немного ниже Н2СО 2. Для получения ДМЭ предпочтителен состав синтезгаза, в котором это соотношение примерно равно 1 . СН4 0,5О2 СО 2Н2, ДН кДжмоль. Соотношение Н2СО в синтезгазе определяется, главным образом, соотношением горючее окислитель. В синтезгазе, образующемся по реакции 1, согласно стехиометрии, соотношение Н2СО , по реакции 3 и по реакции 2 . В зависимости от дальнейшего использования синтезгаза нужно получать смесь СОН2 разного состава, что и определяет выбор реакций 1, 2 и 3 . Автотермический риформинг это комбинация некаталитического парциального окисления экзотермическая реакция 3 и парового риформинга эндотермической реакция 1 ,. Суть автотермического риформинга использование тепла реакции 3 для проведения эндотермической реакции 1 в одном реакторе. Первый вариант этого процесса был разработан фирмой НаШог ТорБое Хальдер Топсе . Автотермический реактор состоит из двух частей. В первой части происходит парциальное окисление, во второй, на стационарном катализаторе, паровая конверсия метана. Предварительно подогретые потоки СН4 Н и Н перемешиваются в топке в верхней части реактора, где при температуре К происходит реакция парциального окисления метана. Затем в нижней части реактора при температуре К на катализаторе осуществляется паровой риформинг. О2СН4 0. Хотя автотермический риформинг первоначально был использован для получения водорода в производстве аммиака, он может быть применен для производства синтезгаза с высоким содержанием СО. В любом случае, отношение Н2СО на выходе из реактора можно регулировать, изменяя соотношение Н2ОСН4 или О2СН4 в рабочей смеси . Паровая или парокислородная конверсия метана является в настоящее время наиболее распространенным промышленным методом получения синтезгаза для синтеза аммиака, метанола и углеводородов по методу ФишераТропша. Традиционный процесс паровой конверсии метана проводят по реакции 1 при температуре К и давлении 1, МПа на катализаторе. Обычно работают при соотношении Н СН4 и получают синтезгаз с отношением Н2СО 3. Углекислотная конверсия метана метод получения синтезгаза по реакции 2. Как уже отмечалось это реакция эндотермическая, процесс идет при высокой температуре на катализаторе. При этом состав получаемого синтезгаза имеет соотношение Н2 СО . Газ такого состава предпочтителен для получения диметилового эфира. Основной трудностью для промышленного использования углекислотной конверсии метана является зауглероживание металлических катализаторов. Наблюдается также образование значительного количества Сгуглеводородов. Парциальное окисление метана кислородом. Существует два метода проведения парциального окисления метана это каталитическое парциальное окисление и гомогенное парциальное окисление. Каталитический способ хорошо исследован. Первые работы по парциальному окислению метана в синтезгаз были проведены Преттром с соавторами.