книги из ГПНТБ / Литвиненко, М. С. Химические продукты коксования (производство и использование)

Кроме давления, системы синтеза аммиака отличаются способами очистки азото-водородной смеси, температурным режимом, способом выделения образовавшегося аммиака из прореагировавшего газа, аппаратурным оформлением процесса и т. д.

Все системы синтеза аммиака работают в настоящее время с циркулирующей азото-водородной смесью. Обра­ зовавшийся аммиак отделяется от непрореагировавших азо­ та и водорода; последние после добавления свежей порции азото-водородной смеси в количестве, соответствующем ко­

чительное увеличение мощности установок по синтезу аммиака. Годовая производительность одной технологи­ ческой" линии составляет 185—460 тыс. т, что в два— пять раз превышает мощность установок, строившихся до 1964 г. Характерной особенностью новых крупнотоннаж­ ных технологических линий по производству аммиака яв­ ляется применение для сжатия азото-водородной смеси турбокомпрессора. Двигателями для них, как правило, служат паровые турбины, которые используют тепло хи­ мических реакций и топливных газов [105].

40

в азотсодержащие продукты, применяемые в промышлен­ ности для производства синтетических волокон, пласти­ ческих масс, анилиновых красителей, серной кислоты

Таблица 30

Источники сырья для производства синтетического аммиака, % (1963 г.

тического аммиака в основном базировалось на переработке водяного газа, получаемого газификацией твердых видов топлива (кокс и уголь); в некоторых странах широко ис­ пользовался коксовый газ (Германия, Франция, Бельгия, у Голландия, Австрия) и водород, получавшийся путем элек­ тролиза воды (Япония, Норвегия, Италия). В дальнейшем в ряде стран (США, Франция, Италия) стали широко при­ менять для производства синтетического аммиака природ­ ный, попутный газ нефтедобычи и отходящие газы нефте­ переработки. Кроме того, в отдельных странах начали использовать мазут и нефть. ,

Значение различных источников водорода в сырьевой базе заводов синтетического аммиака различных стран можно видеть из данных табл. 30 [4]. Из этой таблицы

41

следует, что современная азотная промышленность базирует­ ся на переработке, главным образом, углеводородных газов, среди которых существенное место занимает коксовый газ.

В структуре сырьевой базы отечественной азотной про­ мышленности до 1958 г. преобладали кокс, уголь и коксо­ вый газ. Начиная с 1958 г., в СССР в качестве сырья начал использоваться также и природный газ, удельный вес ко­ торого в настоящее время в структуре сырьевой базы зна­ чителен и имеет тенденцию к дальнейшему росту. Струк-

«* Предварительные данные.

турные сдвиги в сырьевой базе для производства синтети­ ческого аммиака в СССР приведены в табл. 31.

Из приведенных данных видно, что удельный вес при­ родного и попутного газов возрастает в структуре сырьевой базы промышленности синтетического аммиака в основном за счет снижения потребления таких видов сырья, как во­ дяной газ из твердого топлива и электролитический водо­ род; долевое участие коксового газа изменяется в последние годы в меньшей степени.

В Советском Союзе производство синтетического ам­ миака из водорода коксового газа осуществлено на несколь­ ких заводах. Несмотря на относительное снижение доли

42

коксового газа в структуре сырьевой базы синтетического аммиака, количество коксового газа, направляемого заводам синтеза, непрерывно увеличивается (табл. 32).

работка в синтетический аммиак водорода коксового газа характеризуется лучшими показателями по сравнению с пе­ реработкой других видов сырья, применяемых до настоящего времени на азотных заводах. Так, например, А. А. Залевский-

ных капитальных вложениях в производство синтетиче­ ского аммиака по разным технологическим схемам, а также показатели себестоимости производства аммиака из различ­ ного сырья. Из этих данных следует, что вариант с исполь­ зованием коксового газа характеризуется лучшими показа­ телями по капитальным вложениям и практически равно­ ценными результатами по себестоимости по сравнению с самым прогрессивным сегодня методом переработки при­

лученного из природного газа, и приходит к выводу, что

в последнее время продолжают строить отдельные азотные

43

аммиак, вырабатываемый из этого сырья, по себестоимости вполне конкурентоспособен с аммиаком, получаемым пере­ работкой природного газа.

Синтез аммиака на основе коксового и доменного газов. Представляет интерес оригинальный вариант комбинирова­ ния азотнотукового производства с металлургическими и коксохимическими предприятиями, осуществленный на ме­ таллургическом заводе в Зальцгиттере (ФРГ). В 1956 г. на этом заводе был пущен цех синтеза аммиака на базе кок­ сового и доменного газов производительностью 161 mlcym [174]. Основные~стадии технологического процесса: а) кон­ версия метана коксового газа; б) получение газовой сме­

окиси углерода; д) синтез аммиака.

Применение доменного газа как компонента в процессе синтеза аммиака позволило улучшить экономику процесса,

Примером рационального кооперирования металлурги­ ческого, коксохимического и азотнотукового производства может служить также схема синтеза карбамида, осущест­ вленная на заводе «Дофаско» в Канаде [80]. По этой схеме (рис. 5) карбамид синтезируется из аммиака, получаемого на азотнотуковом заводе, и углекислого газа, извлекаемого из доменного. В свою очередь, для синтеза аммиака исполь­ зуются водород коксового газа и отбросный азот кислород­ ной, установки, снабжающей кислородом доменный и ста­ леплавильный цехи.

44

ных веществ, применяемых в производстве полимерных материалов, в частности, для очистки фракций сырого бен­

каталитического гидрирования под давлением с целью по­ лучения особо чистых сортов бензола. Последние исполь­ зуются' для производства циклогексана для капролактама, адипиновой кислоты и этилбензола для оптического сти­ рола.

Первая промышленная установка по.гидроочистке бен­ зола была введена в эксплуатацию в Ф Р Г в 1950 г., а уже в 1955 г. две трети сырого бензола, производимого в Рур­ ском бассейне, т. е. более 300 тыс. т в год, очищали методом

45

каталитического гидрирования с использованием водорода коксового газа, в том числе 264 тыс. т — на центральном ректификационном заводе фирмы «Шольвен-Хеми» в Гельзенки рхене.

В последующие годы метод гидроочистки сырого бензола получил широкое распространение за рубежом. Установки по гидроочистке бензола были построены в США, Франции, ЧССР, Англии, Японии, Бельгии, Австралии и других странах [89, 187].

ЧВ СССР метод каталитической гидроочистки сырого бен­

обессеривание — протекает в реакторах, заполненных алю- мо-кобальт-молнбденовым катализатором, при температуре 330—350° С и давлении 40 am. Расход свежего коксового газа составляет 100—120 мя на 1 м9 сырья.

Следует отметить, что весьма перспективно использо­ вание водорода при централизованной переработке нафта­ линовых фракций методом каталитической гидрогенизации, особенно в условиях Юга СССР, с получением нафталина для фталевого ангидрида, а в сочетании с ректификацией —

углей с целью получения жидкого топлива и химических продуктов. Быстрый рост потребности во всем мире в про­ дуктах нефтепереработки при одновременном уменьшении отношения нефтяных запасов к нефтедобыче побуждает

лет) на 48,8 млрд. т. Несмотря на увеличение разведанных запасов нефти, отношение нефтяных запасов к нефтедобыче в конце 1959 г. составляло

46

В последнее время 25% угольных компаний США зани­ маются вопросами получения жидкого топлива из углей [180]. Исследовательские работы по ожижению угля на­

в 1975 г., а в 1980 г. на долю этих топлив может приходиться около 10% от общей поставки на рынки сбыта нефти и газа

будет гидрогенизироваться водородом под давлением около200 am при температуре 440° С. Установка будет 'перера­ батывать в год 11,5 млн. т угля [214].

Фирма «Кемикел бай-продакс фром коул» контролирует исследовательские работы в США по созданию установки для производства синтетических масел из углей произво­ дительностью 16 тыс. т угля в сутки. Установка будет вы­ рабатывать в год'следующее количество продуктов, тыс. т [176]:

Американская фирма «Хайдро-карбон рисёрч инкорпорейтед>> разработала процесс получения жидкого топлива из угля, названный «водород-уголь». В этом процессе сухой уголь (угольный шлам) подвергается каталитической гидро­ генизации в реакторе с псевдоожиженным слоем [211].

В Индии проводятся исследования с целью, выявления технической возможности и экономической целесообраз» ности создания угленефтеперерабатывающего комплекса на базе угольного месторождения Северный Ассам и месторож­ дения нефти Гхаггаркатья. На установках этого комплекса намечается получить около-3 млн. т в год продуктов, в том числе примерно 50% из углей с низкой зольностью и высо­ кой сернистостью, остальное количество — из нефти. Стои­ мость получаемых химических продуктов, в частности, бен­ зола, толуола, ксилолов, нафталина, фенола!, крезолов.

47>

этилена, пропилена, бутадиена, сульфата аммония, элемен­ тарной серы и кокса для производства электродов составит 60—70% стоимости всех вырабатываемых в Индии нефте­ химических продуктов. Ожидается, что это предприятие станет предшественником крупных заводов по прямой пере­

производство пока ограничено масштабами единичных уста­ новок. В отдельных случаях коксохимический метан ис­ пользуется для промышленного производства ацетилена и сажи [91]. Вместе с тем, наличие крупных ресурсов метана в коксовом газе отечественной коксохимической промыш­ ленности дает основания для того, чтобы изыскивать но­ вые направления химического использования этого газа с целью получения важных для народного хозяйства про­ дуктов.

В коксохимической промышленности Франции, где глу­ бокая химическая переработка коксового газа получила наибольшее развитие, на основе метана коксового газа вы­ рабатывают широкий ассортимент продуктов. На централь­ ном перерабатывающем заводе в Мазенгарбе (район уголь­ ного бассейна Нор э Па-де-Кале) метан коксового газа под­ вергается крекингу с получением синтеза-газа; последний используется для производства метанола и его производ­

метанола в стране (ПО тыс. m)i На этом же заводе строится новая установка синтеза метанола производительностью 60 тыс. т в год. На основе метанола завод производит форм-

48

альдегид, пара-формальдегид и триоксан—циклический по­

лена окислительным пиролизом метана; исходным сырьем служит метан коксового газа и шахтный. Ацетилен исполь­ зуется на месте для производства акрилонитрила. Группа цехов по производству акрилонитрила включает произ­ водства:

1) синильной кислоты на базе метана и синтетического аммиака, получаемых в других цехах этого завода;

2)ацеюнциангидрина из синильной кислоты и ацетона;

3)метакрилового эфира (метилметакрилата) из ацетонциангидрина; конечные продукты — органическое стекло (плексиглас), абразивные порошки, компоненты смазочных масел и пр.;

4)акрилонитрила из синильной кислоты и ацетилена; акрилонитрил используется для получения синтетического

волокна «Крилор», лаков и пр.; 5) этилакрилата путем гидролиза акрилонитрила; по­

лимеры этого эфира используются в производстве ис­ кусственной кожи, лаков, в текстильной промышленности

ипр. [42].

ВФ Р Г осуществляются процессы термического расщеп­ ления метана коксового газа для получения водорода и кре­ кинга метана для производства ацетилена; метан исполь­ зуется также для получения сажи и хлорпроизводных про­ дуктов. Осуществляется также окисление метана до форм­ альдегида 1198].

Получение синтез-газа и метанола. Метанол — важный вид сырья в промышленности основного органического син­ теза. Направления использования метанола весьма раз­ нообразны. Главной областью его применения является производство формальдегида, используемого в огромных ко­ личествах для получения полимерных материалов, в основ­ ном фенол-формальдегидных, карбамидных, меламиновых и других синтетических смол, а в последнее время и нового пластического материала — полиформальдегида, отлича­ ющегося высокой механической прочностью, химической стойкостью и легкостью переработки. Метанол широко при­ меняется в качестве растворителя в лакокрасочной промыш­ ленности, как селективный (избирательный) растворитель