Flatik.ru

Перейти на главную страницу

Поиск по ключевым словам:

страница 1
ПРЯМОЙ СИНТЕЗ ДИМЕТИЛОВОГО ЭФИРА ИЗ СИНТЕЗ-ГАЗА И ЕГО ПРЕВРАЩЕНИЕ В УГЛЕВОДОРОДЫ (БЕНЗИН)

Пискарева М.А.

(Научные руководители: д.х.н., проф. Голубева И.А., к.х.н. Лин Г.И.)

РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина




Введение


ДМЭ в настоящее время промышленно производится дегидратацией метанола в объеме около 150 тыс. тонн в год, и используется главным образом в качестве пропеллента в косметической промышленности. В небольших количествах уже сегодня ДМЭ применяется как дизельное топливо и как топливо для бытовых нужд (вместо СНГ). Диметиловый эфир имеет хороший потенциал использоваться в будущем как топливо для электростанций (производства электроэнергии), для автомобиля на топливной ячейке и как промежуточный продукт для синтеза ценных химических веществ и в том числе бензина. Возможности альтернативного получения бензина и жидких топлив активно исследуются во многих странах. В связи с этим, получают свое развитие, процессы, объединенные под названиями «Gas to liquid» и «Biomass to liquid». Однако, среди процессов газификации биомассы, есть и такие, которые дают очень бедный по своему составу синтез-газ, содержащий более 50% азота и оксида углерода. Что же реально можно сделать из такого «бедного» синтез-газа? Именно поэтому, целью этой работы являлось исследование возможностей получения ДМЭ, метанола и бензина из такого синтез-газа. Для этого был исследован синтез ДМЭ на медьцинкхромалюминиевом и медьцинкалюминиевом катализаторах при широком интервале составов исходного синтез-газа и вариациях объемной скорости при 260-280С и 5-10 МПа.

Эксперимент


Традиционная технология синтеза ДМЭ состоит из двух стадий - синтеза метанола и его дегидратации. Использование гибридных катализаторов позволило объединить эти две стадий в одном реакторе. В отличие от синтеза метанола, термодинамика прямого синтеза ДМЭ более благоприятна. За счет одновременного протекания всех трех реакций, конверсия достигает 90%.

СО2 + 3Н2 = СН3ОН + Н2О

-∆H298 = 50,1 кДж/моль

(2)

2СН3ОН = СН3ОСН3 + Н2О

-∆H298 = 40,9 кДж/моль

(1)

СО + Н2О = СО2 + Н2

-∆H298 = 23,4 кДж/моль

(3)

Испытания проводились на опытной установке, состоящей из двух каталитических реакторов. Установка позволяет в зависимости от режима работы и катализаторов получать ДМЭ прямым методом и превращать ДМЭ в бензин, либо получать метанол или одновременно метанол и ДМЭ.



Рис. 1. Опытный блок для получения метанола, ДМЭ и бензина.


Для проведения данного исследования в первый реактор загрузили гибридный катализатор прямого синтеза ДМЭ, во второй соответственно цеолитный катализатор для синтеза бензина. Входящие в реактора газы и выходящие из них, а так же жидкие продукты анализировались методом газовой хромотографии.

1. Испытание медьцинкхромалюминиевого катализаторе проводилось в течение 600 часов. При давлении 5 МПа и температурах 260 и 280С и вариациях состава синтез газа и времени контакта. Всего 10 серий экспериментов. Серии экспериментов проведены для широкого интервала состава синтез-газа, вплоть до содержащего 57% азота.




Рис. 2. Зависимость селективности от времени контакта для 1, 2, 8, 9, 10 серий экспериментов.


На Рис. 2 показана зависимость конверсии и селективности от времени контакта для нескольких (1,2,8,9,10) серий эксперимента. Видно, что селективность практически не зависит от времени контакта. И при всех значениях времени контакта селективность по ДМЭ не менее 66%. Конверсия СО сперва растет быстро, потом замедляется. Точки для первой и девятой серий, когда катализатор проработал уже более 500 часов (576ч) ложатся на одну кривую, что говорит от том, что падения активности не наблюдалось. Точки 8-й и 10-й серий при 260С ложатся на одну кривую, что говорит, о том, что стабильность катализатора не изменилась и после 600 часов. Аналогичная ситуация наблюдалась и для других составов газа.

2. На этом же катализаторе (медьцинкхромалюминиевом) было исследовано влияние соотношения CO/CO2 на синтез ДМЭ в проточно-циркуляционном режиме установки высокого давления. Соотношение СО к СО2 менялось в широком интервале от 0,07 до 15,2. С уменьшением этого соотношения в исходном газе, массовый состав продуктов меняется, а именно, массовая доля метанола растет, а доля ДМЭ понижается. Т.е. с понижением количества СО в исходном газе, селективность по метанолу возрастает. Таким образом, изменяя это соотношение, можно управлять селективностью процесса и получать преимущественоо ДМЭ либо метанол или же их смесь.

3. Исследование медьцинкалюминиевого катализатора в синтезе ДМЭ при 10МПа и содержании азота в исходном газе 67% об. По результатам опыта видно, что селективность превращения синтез-газа в ДМЭ практически не зависит от времени контакта и температуры, а конверсия СО даже при малых временах контакта (0,47с) выше 50%.

4. В данной работе была исследована возможность получения бензина из «бедного» синтез-газа, (содержащего до 67% азота) в проточном режиме работы опытной установки. Показатели процесса видите в Табл. 1. Процесс идет с высокой конверсией СО и с практически 100%-й конверсией ДМЭ. Основное преимущество данной технологии – высокая селективность по жидким углеводородам, бензина получается около 50%.

Таблица 1. Показатели процесса получения бензина из «бедного синтез-газа».
Полученный бензин практически не содержит бензола, серных и азотистых соединений. Имеет высокое октановое число, не менее 92, приблизительно 93-94 пунктов по исследовательскому методу, без каких-либо добавок.
Выводы.

•Показано, что предложенные катализаторы прямого синтеза ДМЭ позволяют перерабатывать в ДМЭ и метанол синтез-газ различного состава (с содержанием азота до 67%, разных соотношениях CO/H2) с высокой конверсией CO и высокой селективностью по ДМЭ в интервале давлений 5-10 МПа и температур 220-300С.

•Изменяя технологические параметры процесса, а именно соотношение CO/CO2, можно управлять селективностью процесса.

•Основным достоинством является селективность действия катализатора в отношении образования жидких углеводородов



•Катализатор позволяет получать высококачественный бензин из CO и H2 через ДМЭ с высоким выходом.
Реализация процесса переработки природного газа в высококачественное жидкое топливо и диметиловый эфир позволит утилизировать сжигаемый сегодня попутный газ, разрабатывать удаленные от магистрального газопровода месторождения газа и обеспечит топливом для местных нужд.

Возможность производства диметилового эфира и бензина из биомассы еще более привлекательна, поскольку при этом весь углекислый газ, выделяющийся при сгорании топлива, будет использован биомассой в процессе ее рекультивации. Что сделает диметиловый эфир абсолютно чистым и возобновляемым источником энергии.

Прямой синтез диметилового эфира из синтез-газа и его превращение в углеводороды (бензин)
46.96kb.

10 10 2014
1 стр.


В. Сердюк 1й проф. Синтез Краснодар 2012 год

С точки зрения 9-го Дома Проявления начинается 9-й Синтез. 9-й Синтез как у нас называется?

66.08kb.

15 12 2014
1 стр.


Литература Лукьянов С. Ю. Горячая плазма и управляемый ядерный синтез. М.: Наука, 1975

Хеглер М., Кристиансен М. Введение в управляемый термоядерный синтез. М.: Мир, 1980

9.4kb.

14 12 2014
1 стр.


Дисциплины «Автоматизация проектирования систем электроснабжения»

Общие вопросы проектирования сэс в сапр. Структурно-параметрический синтез. Математическая модель однокритериальной задачи синтеза. Многокритериальный синтез

18.67kb.

08 10 2014
1 стр.


Реферат защищена с оценкой Руководитель к х. н., доцент: Григоричев А. К

Технологические и экономические аспекты получения диметилового эфира терефталевой кислоты

387.8kb.

13 10 2014
1 стр.


Синтез, строение, свойства азот- и серосодержащих производных некоторых гетероциклических соединений 02. 00. 03 Органическая химия

Синтез, строение, свойства азот- и серосодержащих производных некоторых гетероциклических

322.8kb.

18 12 2014
1 стр.


Диво 24 Проявления Иркутск, 1 Синтез Огня «Новое Рождение». Образ Отца

Диво 24 Проявления Иркутск, 1 Синтез Огня «Новое Рождение». Образ Отца. Виталий Сердюк. Текст

2935.55kb.

07 10 2014
41 стр.


Синтез некоторых азотсодержащих гетероциклических соединений в условиях микроволнового облучения 02. 00. 03 Органическая химия

Синтез некоторых азотсодержащих гетероциклических соединений в условиях микроволнового облучения

240.23kb.

25 12 2014
1 стр.