72.Топлива из синтез-газа

Одним из важнейших направлений в решении проблемы производства альтернативных моторных топлив является переработка природного газа и других источников углерода (уголь, древесные остатки н т.п.) в синтез-газ. Синтез-газ представляет собой смесь СО и водорода с небольшим количеством СО2. Иногда в этой смеси присутствует азот. Получаемые из синтез-газа метанол, диметиловый эфир и смеси углеводородов далее превращают в различные моторные топлива или их компоненты. Из синтез-газа также можно выделять водород и использовать его в качестве моторного топлива непосредственно или как топливо для топливных элементов.

73.Способы получения синтез-газа.

Стадия получения синтез-газа для многих видов сырья уже отработана. Этот процесс начинался и был воплощен в промышленности первоначально как газификация твердых топлив, протекающая при обработке угля водяным паром при высоких температурах (выше 1000 °С) по реакции: С+Н2О->СО + Н2. Такой газ, называвшийся некогда водяным или коксовым, получали из кокса пропусканием через него перегретого водяного пара при температуре выше 1000°С. Он состоял приблизительно из равных объемов СО и Н2 с примесью небольших количеств С02, Н20 и N2,

Действие водяного пара на раскаленный уголь открыл Феличе Фонтана (1780г.). Карбюрированный нафталином водяной газ для осветительных целей впервые применил Донован в Дублине (1830 г.). Жиляр в 1849 г. применил продувание генератора воздухом. Керкгем (1852 г.) усовершенствовал конструкцию генератора и применил тепло отходящих газов для получения пара. Около 1855 г. водяной газ впервые применили для городского освещения во Франции (Нарбонна), около 1860 г. - в Германии, око-ло 1870 г. - в Англии и США. В 1898 году Дельвик и Флейшер увеличили силу воздушного дутья и уменьшили высоту слоя топлива, чем сократили продолжительность горячего дутья. Штрахе (1906 г.) предложил способ получения так называемого двойного водяного газа, позволяющий вместо кокса применять уголь. Общество Дельвик - Флейшер (1912 г.) сконструировало генератор для тройного водяного газа, дававший возможность получать из применяемого угля еще и первичный деготь.

74.Механизм конверсии метана в синтез-газ.

Из природного газа окислительной конверсией получают синтез-газ с использованием водяного пара (паровая конверсия), углекислого газа (угле-кислотная конверсия и кислорода (парциальное окисление) по следующим реакциям:

паровая конверсия СН4 + Н20 — СО + ЗН2 (1)

углекислотная конверсия СН4 + С02 == 2СО + 2Н2 (2)

неполное окисление СН4 + 1/202 = СО + 2Н2 (3)

Реакции (1) и (2) сильно эндотермичпы, поэтому получил распространение так называемый автотермический риформинг — паровой риформинг в присутствии кислорода. К протекающим в условиях автотермического риформинга реакциям (1) и (3) добавляются сильно экзотермические реакции полного окисления:

СН, + 202 - С02 + 2Н20 (4)

Н2 + 1/202 = НгО (5)

СО + 1/202 = С02 (6)

Превращения (4-6) обеспечивают дополнительную компенсацию потерь тепла в реакции (1), но приводят к дополнительным затратам сырья.