Wybrane procesy oparte na gazie syntezowym

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Wybrane procesy oparte na gazie syntezowym"

Sabina Wojciechowska
8 lat temu
Przeglądów:

1 Wybrane procesy oparte na gazie syntezowym Produkcja gazu syntezowego z gazu ziemnego i lekkich węglowodorów Dr hab. inŝ. Anna Skwierawska Przygotowanie surowca metan Usunięcie zanieczyszczeń stałych Metody mokre metody suche Usuniecie wody procesy absorpcyjne procesy adsorpcyjne Usuniecie zanieczyszczeń kwaśnych procesy absorpcyjne procesy adsorpcyjne dgazolinowanie metoda absorpcyjna metoda kompensacyjna metoda niskotemperaturowa metoda niskotemperaturowa poprzez rektyfikację Konwersja katalityczna gazu ziemnego Surowiec Zawartość siarki < 0,5 mg/m 3 Zawartość alkenów < 1% Jednostopniowe odsiarczanie adsorpcyjne (Zn + Cu) Ciśnienie 2 3 MPa Temperatura C Dwustopniowe w przypadku frakcji benzynowych Pierwszy stopień katalityczne hydroodsiarczanie (katalizator CoMo) Ciśnienie 2 3 MPa Temperatura C Drugi stopień adsorpcja 2 S na Zn Konwersja węglowodorów lekkich z parą wodną Surowce: metan, etan, propan, nbutan, gaz płynny i benzyna lekka Parametry: temperatura C; ciśnienie 3 4 MPa katalizator Ni K 2 /Al 2 3 ; nadmiar pary wodnej 2 3 w stosunku do ilości stechiometrycznej C C C + 2 C C + 2 C + 2 Konwersja utleniająca węglowodorów lekkich z parą wodną Parametry procesu: Budowa reaktora: C C C 4 + 0,5 2 C C C + C 2 C 4 + C 2 2C + 2 2

procesy absorpcyjne procesy adsorpcyjne dgazolinowanie metoda absorpcyjna metoda kompensacyjna metoda niskotemperaturowa metoda niskotemperaturowa poprzez rektyfikację Konwersja katalityczna gazu

2 Zgazowanie pozostałości z przeróbki ropy naftowej Proces Texaco 1. Surowiec płynny w temp C 2. Ciśnienie 8 15 MPa 3. Temperatura C 4. Czynnik zgazowujący: para wodna i 95% tlen 5. Bezpośrednie chłodzenie 6. Metoda Rectisol 7. Absorpcja sadzy w benzynie Proces Shell 1. Surowiec płynny w temp C 2. Ciśnienie 8 MPa 3. Temperatura C 4. Czynnik zgazowujący: para wodna i 95% tlen 5. Chłodzenie przeponowe 6. Metoda Sulfinol 7. Absorpcja sadzy woleju Skład gazu syntezowego w zaleŝności od uzytego surowca Składniki surowego gazu [% v/v] C 2 C 2 C 4 N 2 2 S CS 2 : C Gaz ziemny 13,0 76,0 9,0 2,0 5,85 benzyna 15,0 71,0 12,0 2,0 4,75 Pozostało ść z destylacji próŝniowe j 48,6 45,9 4,0 0,5 0,8 0,05 0,94 asfalt 48,2 44,7 4,6 0,6 1,6 0,06 0,93 Rozdzielanie składników gazu syntezowego Metoda niskotemperaturowa Absorpcja tlenku węgla(iv) Adsorpcja resztkowego tlenku węgla(iv) i wody Wykroplenie metanu i tlenku węgla(iv) w temperaturze 180 C i pod ciśnieniem 4 MPa. 4. Destylacja tlenku węgla(iv) pod ciśnieniem 5 MPa Światowa konsumpcja wodoru Przewidywane zuŝycie wodoru w 2013 to 478 mld m 3 Roczny wzrost 3,5% Światowa konsumpcja wodoru w 2008 Metoda absorbcyjna Wodne roztwory soli miedzi(i) Roztwory bezwodne sole miedzi(i) np. w toluenie Warunki procesu absorbcji Temperatura 25 C Ciśnienie 2 MPa Desorpcja Temperatura 100 C Ciśnienie 0,1 0,4 MPa 18% 22% 30% 30% Ameryka Pn Azja i Pacyfik Europa Inne Proces hydroformylowania synteza oxo Proces hydroformylowania synteza oxo 1. Dysocjacja kompleksu z odszczepieniem C (16e) 2 Co(C) 4 2 Co(C) 3 + C 5. Przegrupowanie wewnętrzne polegające na wbudowaniu jednej cząsteczki C (16 e). 2. Powstanie kompleksu π (18 e) RC=C 2 RC 2 C 2 Co(C) 4 RC 2 C 2 CCo(C) 3 2 Co(C) 3 + RC=C 2 Co(C)3 3. Reakcja insercji (16 e) 6. Utleniająca addycja wodoru do atomu metalu (18 e). RC=C 2 RC 2 C 2 Co(C) 3 + RCC 3 Co(C) 3 Co(C) 3 4. Przyłączenie C z wytworzeniem alkilotetrakarbonylku kobaltu (18 e) RC 2 C 2 Co(C) 3 + C RC 2 C 2 Co(C) 4 RC 2 C 2 CCo(C) 3 7. Rozkład kompleksu (16 e). RC 2 C 2 CCo(C) 3 RC 2 C 2 CCo(C) 3 RC 2 C 2 C + Co(C) 3

Czynnik zgazowujący: para wodna i 95% tlen 5. Chłodzenie przeponowe 6. Metoda Sulfinol 7.

3 Proces hydroformylowania synteza oxo Proces z katalizatorem Zintegrowany proces syntezy 2etyloheksanolu (oktanolu) wskaźnik Katalizator Temperatura [ C] Ciśnienie [MPa] StęŜenie kat. [% m kat. /m alken ] Stosunek produktów n : izo Wydajność produktów [% mas.] Aldehydy Alkohole Parafiny inne kobaltowym Co(C) ,11,0 (34): Kobaltowym modyfikowanym Co(C) 3 (P(nC 4 9 ) 3 ) ,51,0 (67): Rodowym modyfikowanym Rh(C)(PPh 3 ) ,52,5 <0,01 (1014): Proces dwuetapowy 1. Synteza okso C 3 C=C 2 + C C 3 C 2 C 2 C 90% + (C 3 ) 2 CC 10% 2. Kondensacja aldolowa N a 2C 3 C 2 C 2 C C 3 C 2 CCC 2 C 2 C 3 C 2 C 3 C 2 CC 2 C 2 C 2 C 3 2 C 2 C C 3 C 2 C=C C 2 C 2 C 3 Instalacja do produkcji alkoholi (proces okso) Kędzierzyn Zdolność produkcyjna w Europie nbutanolu + 2butanolu + 2etyloheksanolu = ton rocznie W Polsce ton rocznie Produkcja metanolu C C 3 = 90,73 kj/mol C C = 49,53 kj/mol Katalizator: CuZnAl 2 3 Parametry: Temperatura C Ciśnienie 5 10 MPa Stosunek reagentów 2 : (2C + 3C 2 ) = 1 Kierunki wykorzystania metanolu w przemyśle organicznym Metoda Mobil składa się z trzech etapów: Produkcja: aldehydu mrówkowego Metyloamin Nmetylo i N,Ndimetyloaniliny Kwas octowego Estrów Związków aromatycznych Siarczanu dimetylu Merkaptanu metylowego Bromku metylu Chlorku metylu Produkcja: benzyny syntetycznej Eteru metylotertbutylowego Białek lefin Dodatkowo jako: rozpuszczalnik komponent paliw Gazyfikacji węgla lub konwersji gazu ziemnego (otrzymywanie gazu syntezowego) C + 2 C + 2 lub C C Syntezy metanolu z gazu syntezowego C C 3 Konwersji metanolu na benzynę n C 3 (C 2 ) n + n 2

] Aldehydy Alkohole Parafiny inne kobaltowym Co(C) 4 140180 2035 0,11,0 (34):1 80 10 1 9 Kobaltowym modyfikowanym Co(C) 3 (P(nC 4 9 ) 3 ) 160200 510 0,51,0 (67):1 80 15 5 Rodowym modyfikowanym

4 2C 3 2 C 3 C 3 2 C 2 =C 2 4C C 3 7 C 3 2 C 2 5 C=C 2 5C 3 6C Zalety benzyna o bardzo dobrej jakości brak związków azotu i siarki wysoka wydajność procesu 6C Wady zawiera duren Zeolity Na + Na + + N N 4 4 N 4 Na + + N Si Al Si Al Si Si Si Si Si Al Al() 3 Si Si Si Si Si 2 Si Si Si Si Si Katalizatory zeolitowe CENTRA KWASW ZASADWE Centra kwasowe Brønsteda kwasowe grupy hydroksylowe (mostkowe ) Lewisa Al. Sieciowe trójskordynowane, Al +, (Al x y ) (3x 2y)+, tlenki glinu pozasieciowe, inne tlenki, kationy pozasieciowe Me n+ Brønsteda Lewisa 2, Al 4 Centra zasadowe CENTRA UTLENIAJĄC REDUKUJĄCE Typu redoks (elektronoakceptorowe i elektronodonorowe) z przeniesieniem elektronu, zdolne do utworzenia rodników po adsorpcji cząsteczek. Produkty otrzymywane w procesie Mobil Produkt Węglowodory Woda C i C 2 Koks i inne Wydajność [% m/m] 36,2 63,2 0,3 Składniki frakcji węglowodorowej Gaz lekki Propan Propen Izobutan nbutan Buteny C 5 + benzyna 1,4 5,5 8,6 3,3 1,1 79,9

Brønsteda kwasowe grupy hydroksylowe (mostkowe ) Lewisa Al.

5 Synteza paliw z metanolu po polsku Patent opracowany przez zespół naukowców pod kierunkiem prof. D. Nazimka z UMS w Lublinie 1. Sztuczna fotosynteza metanolu z tlenku wegla(iv) 2. Synteza paliw 2C C n C 3 (C 2 ) n + n 2 Koszt instalacji 45 mln zł Zdolność produkcyjna ton Synteza eteru dimetylowego 1. Proces odwodnienia metanolu 2C 3 C 3 C Z gazu syntezowego 3C C 3 C 3 + C 2 Parametry procesu: katalizator Ciśnienie 3 7 MPa Temperatura C Stopień konwersji > 95% Selektywność DME > 90% Czystość DME > 99% Reakcja: Produkcja kwasu octowego Karbonylowanie metanolu C 3 + C C 3 C Surowce: Metanol Tlenek węgla(ii) Katalizator: RhCl 3, I 2 Parametry: Temperatura C Ciśnienie 2 3 MPa = 138 kj/mol Produkcja kwasu mrówkowego 1. Jako produkt uboczny w procesie utleniania lekkich węglowodorów. 2. W reakcji hydrolizy mrówczanu metylu. C 3 + C CC 3 Η = 29,3 kj CC Surowce: gaz syntezowy 50 60% C Produkt: 85% kwas mrówkowy Koszt o 70% niŝszy. C + C 3

Z gazu syntezowego 3C + 3 2 C 3 C 3 + C 2 Parametry procesu: katalizator Ciśnienie 3 7 MPa Temperatura 250 280 C Stopień konwersji > 95% Selektywność DME > 90% Czystość DME > 99% Reakcja: Produkcja

Podobne dokumenty

PROCESY OPARTE NA WĘGLU

CHARAKTERYSTYKA WĘGLI PROCESY OPARTE NA WĘGLU ANNA SKWIERAWSKA TYPY WĘGLI Zawartość części lotnych Spiekalność według Rogi (RI) Właściwości dylatometryczne Ciepło spalania Oznaczenia paliw stałych GŁÓWNE