Новый подход к использованию бытового газа.

 

Описанная Г.Ваксом технология получения метанола из природного газа и воды - это всего лишь один из вариантов использования природного газа. Изменяя условия процесса, в частности: температуру, давление и катализатор во втором реакторе (см "бесплатный бензин делайте дома сами") можно получать такие ценные химические продукты как бензин, дизельное топливо, масло, парафин, этилен, питьевой спирт и т.д. Все эти процессы, включая технологию получения катализаторов подробно описаны в книге Нефедова "Синтез органических соединений на основе окиси углерода". Цитировать всю книгу Мы не будем, а опишем лишь свойства катализаторов, и их отличительные особенности.

 

Кобальтовые катализаторы.

Первые промышленные катализаторы синтеза углеводородов из окиси углерода и водорода (синтез-газ) - 100Со-18ThO2-200кизельгур и 100Co-18ThO2-8MgO-200кизельгур. Основным недостатком этих катализаторов является невысокая производительность, низкая селективность и наличие радиоактивного промотора. Кобальтовые катализаторы, промотированные ZrO2 и TiO2, отличаются высокой селективностью, стабильностью и производительностью. В настоящее время они нашли промышленное применение для получения высокоплавких парафинов, которые по своим свойствам превосходят аналогичные продукты из нефтяного сырья. Сравнительные характеристики промышленных Со-катализаторов синтеза углеводородов из CO и H2 приведены в таблице:

Показатель процесса

I

II

III

IV

V

VI

Давление, атм

7

1

1

10

1

10

Температура, С

190-197

182-195

190-200

190

190-200

190

Объемная скорость газа, час-1

100-200

100

100

100

100

100

Конверсия газа, %

50-70

69-74

74-85

78-82

65-76

83-86

Выход, г/нм3:

 

 

 

 

 

 

- углеводороды С1-С4

17-40

29-40

-

12-15

-

-

- бензин (до 200 С)

82-84

96-102

67-130

40-50

-

44-48

- парафин (320 С)

-

-

14-20

66-71

-

57-63

Суммарный выход углеводородов

97-124

119-142

130-190

110-125

109-146

101-111

П р и м е ч а н и е. Катализаторы: I - 100Со-18ThO2-100-200 кизельгур; II - 100Co-6ThO2-12MgO-200 кизельгур; III - 100Co-6ZrO2-10MgO-200 кизельгур; IV - 100Co-ZrO2-10Mg-200 кизельгур; V - 100Co-6TiO2-10MgO-200 кизельгур; VI - 100Co-6TiO2-10MgO-200 кизельгур.

 

Железные катализаторы:

Железные катализаторы по сравнению с кобальтовыми обладают рядом преимуществю Они активны и стабильны в широком интервале температур и давлений при различном отношении H2:CO в исходном газе, дешевые и легкодоступные, позволяют интенсифицировать в 10-20 раз процесс синтеза. Характеристики процессов синтеза углеводородов из СО и Н2 на железных катализаторах приведены в таблице:

 

Характеристика процесса

Стационарный катализатор

I

II

III

Давление, атм

1-10

21-42

30

Температура, С

175-230

250

230-310

Объемная скорость, час-1

100

до 1045

300-1000

Отношение Н2:СО в исходнос газе

0,67-2

2

0,83-1,2

Выход, г/нм3

 

 

 

- углеводороды С1

7-15

15-37

 

- углеводороды С2

 

12-33

- углеводороды С3+С4

22-51

34-59

11-27

- бензин (до 200 С)

23-87

75-95

69

- масло (200-320 С)

17-45

- парафин (> 320 С)

17-60

Суммарный выход углеводородов, г/нм3

157-186

140-170

93-119

Производительность, кг/м3 катализатора в сутки

-

1250

1970

П р и м е ч а н и е: I - осажденный катализатор; II - плавленный катализатор типа катализаторов синтеза аммиака; III - таблетированный катализатор из порошка стали.

 

В зависимости от типа катализатора и условий синтеза можно получать преимущественно бензин, дизельное топливо или твердый парафин. Бензины, получаемые с железными катализаторами, имеют лучшие моторные характеристики, чем бензины, получаемые с кобальтовыми катализаторами. Состав и характеристика продуктов промышленных процессов и полузаводских испытаний железных катализаторов. синтеза углеводородов из СО и Н2 приведены в таблице:

 

Состав и характеристика продуктов

Синтез в газовой фазе

Синтез в жидкой фазе

с катализатором I

I

II

III

№ 1

№ 2

№ 3

Состав продуктов реакции, вес. %

Углеводороды С1

4,5-8,1

8,9

13,4-15,8

6,2

 

 

Углеводороды С2

 

7,8

12,2-12,3

1,7

1,6

Углеводороды С3+С4

15-30

29,8

24,5-25,1

17,0

6,8

2,2

Бензин (т.к. 190 С)

15-30

41,0

29-31

63,8

39,4

7,0

Дизельное топливо (до 310С)

10-30

6,2

3-4

10,2

25,4

8,1

Мягкий парафин (до 450С)

 

 

 

2,3

18,0

32,6

Твердый парафин (> 450 C)

10-40

6,3

1,6-2,6

0,5

8,9

48,5

Моторные характеристики

Бензин, октановое число

55-61

58

73,8

73

- после обработки Al2O3

-

-

74,9

81

Дизельное топливо, цетановое число

85

50

-

70

П р и м е ч а н и е: I - осажденный железо-медный катализатор; II - плавленный катализатор; III - псевдоожиженный катализатор(II)

 

Синтез этилена.

Синтез этилена, ценного промышленного сырья, является одним из немногих примеров селективного гидрирования окиси углерода. Над катализатором состава 51Zn-13Cr2O3-0,64Co-0,04K2O-100Al2O3 при атмосферном давлении, температуре 430 С и объемной скорости 350 час-1 газа состава СО+Н2 (1:2) получено 25 л этилена на 1м3 исходного газа. Этилен получают также при пропускании газовых смесей СО+Н2 (1-3:1) при 350-550 С и атмосферном давлении через медную трубку.

 

 

 
 

 

Автор: Илюшко.А.В.                                                                                                                                2008 г.