Углекислотная конверсия метана
Синтез-газ можно получать также взаимодействием СО2 с природным газом или другими алифатическими углеводородами, которое часто называют конверсией с СО2 или «сухой» конверсией :
CН4 + СO2 ↔ 2H2 + 2CO
Отношение Н2/СО в полученном синтез-газе равно 1.
Газ такого состава подходит для восстановления железной руды и синтеза по Фишеру-Тропшу.
Паровая конверсия и парциальное окисление сырой и тяжелой нефти, а также гудронов и битумов
CnHm + nH2O → nCO + (n+m/2)/H2
CnH2n+2 + 0,5nO2 → nCO + (n+1)H2
Процесс протекает в отсутствии катализатора
Н2:СО – (от 2:1 до 1:1)
T–(от 1350 до |
1450) °C |
p–(от 2 до 14 МПа) |
|
t–1 c |
71 |
Водород: производство, хранение, транспортировка, потребление
У водорода две уникальные функции
он может быть
как энергоносителем так и химическим реагентом
в промышленности
То есть он нужен не только для энергетики, но и для промышленности, так как из него можно производить аммиак, полиэтилены, метанол, и для всего этого есть большой рынок потребления.
Традиционные направления производства водорода
• Паровая конверсия метана и природного газа;
• Газификация угля; |
|
|
|
|
|
|
И здесь |
существенный |
момент: |
для |
производства |
||
• Электролиз воды; |
водорода есть сырье — вода и углеводороды, но водород |
|||||
• Пиролиз; |
находится в химически связанном состоянии, и, чтобы |
|||||
• Частичное окисление; |
высвободить водород, необходим источник энергии, как |
|||||
правило |
высокотемпературный |
или электричество. |
||||
• Биотехнологии. |
||||||
Могут |
использоваться |
и возобновляемые источники |
||||
|
энергии |
(ВИЭ), и атомная энергия — |
экологически |
|||
|
чистые источники энергии. |
|
72 |
|||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
73
СЫРЬЕ И ПРОДУКТЫ
Процессы |
Расход / выход водорода |
|
(в % от массы сырья) |
||
|
||
|
|
|
ПОТРЕБЛЯЮЩИЕ ВОДОРОД |
|
|
|
|
|
Гидроочистка прямогонных бензинов |
0,1 |
|
|
|
|
Глубока гидроочистка вторичных бензинов |
1,2 |
|
|
|
|
Гидроочистка керосиновых фракций |
0,3 |
|
|
|
|
Гидроочистка прямогонных дизельных фракций |
0,4-0,5 |
|
|
|
|
Одноступенчатый гидрокрекинг вакуум-дистиллята |
0,8 |
|
|
|
|
Двухступенчатый гидрокрекинг вакуум-дистиллята |
2,4-4,0 |
|
|
|
|
Гидроочистка масел |
0,3 |
|
|
|
|
Гидродеалкилирование толуола |
2,5 |
|
|
|
|
ПРОИЗВОДЯЩИЕ ВОДОРОД |
|
|
|
|
|
Каталитический риформинг |
1,1-1,5 |
|
|
|
74
Пример приближенного расчета баланса НПЗ по Н2:
-Потребление водорода (гидроочистка, гидрокрекинг, изомеризация): 1,7 млн. нм3 в год;
-Производство водорода на каталитическом риформинге: 620 тыс. нм3 в год;
Потребуется установка производительностью 1,42 млн. нм3 в год:
-20 % запас с учетом ужесточений требований по ароматике (уменьшение выхода Н2 на риформинге);
-Производится ВСГ 95 % чистоты.
Плотность Н2 (н.у.): 89 т/млн м3.
75
Способы получения водорода на НПЗ
Способы получения |
Исходное сырье + реагенты |
Сопутствующие |
|
продукты |
|||
|
|
||
Выделение Н2 из смеси |
Сухие газы НПЗ, содержащие |
УВ газы |
|
газов |
30-80 % (об.) Н2 |
||
|
|||
Дегидрирование УВ |
Прямогонный бензин, |
УВ с более низким |
|
газообразные УВ С2-С4 |
содержанием Н2 |
||
|
|||
Расщепление УВ |
Природный газ, сухие газы НПЗ, |
Углерод или его оксиды |
|
жидкие УВ |
|||
|
|
||
Паровая каталитическая (Природный газ, сухие газы НПЗ, |
Диоксид углерода |
||
конверсия УВ |
бензин) + (водяной пар) |
||
|
|||
Парокислородная |
(Сухие газы НПЗ, мазут, |
Сажа, диоксид |
|
нефтяные остатки) + |
|||
газификация УВ |
углерода, сероводород |
||
+ (водяной пар, О2) |
|||
|
|
||
Металлопаровой метод |
(Природный газ, сухие газы НПЗ) |
- |
|
+ (водяной пар) |
|||
|
|
||
Электролиз воды, |
Вода |
Кислород |
|
термохимические методы |
|||
|
|
||
76
1.1 Производство Н2 газификацией угля
77
Установка газификации угля
Параметры, определяющие активность и скорость процессов газификации:
–тип газифицирующего агента: воздух, водяной пар, кислород;
–температура и давление процесса: Т=850–2000°С, р=0,1–10МПа;
–способ образования минерального остатка и его удаление: высокотемпературный процесс (1300–1400°С, зольная часть угля из генератора выводится в виде жидкого шлака, конечный продукт газификации-смесь СО+Н2; низкотемпературный или среднетемпературный процесс (1200–1250°С), зольная часть угля из генератора выводится в сухом виде;
78
оксогазификация
– способ подачи газифицирующего агента:
гидрогазификация;
В зависимости от способа подвода теплоты процесс газификации делится на:
|
|
Аллотермический |
Автотермический |
|
|
|
|
|
|
|
Теплота, необходимая |
Теплота, необходимая |
|
|
для проведения реакций, |
|
для проведения эндотермического |
получается в процессе |
|
процесса, подается внутрь |
сжигания части |
|
газогенератора или через поверхность |
исходного топлива |
|
стенок, или путем подачи нагретого |
внутри аппарата |
|
газового теплоносителя |
|
|
|
79
80