Химические вещества

Синтез-газ

Си́нтез-газ, смесь СО и H2, соотношение которых варьируется в зависимости от способа получения смеси. В промышленности синтез-газ получают конверсией или (например, ), плазменной газификацией отходов и сырья, (генераторный газ), в небольших количествах – и . Устойчивое выражение «синтез-газ» появилось в 19 в. и обозначало продукт , который использовали для получения различных синтетических веществ. Первым методом получения синтез-газа была газификация угля, которая затем была вытеснена процессами с применением природного газа и ввиду их увеличивающейся добычи и использования менее энергоёмких технологий получения синтез-газа.

Получение синтез-газа конверсией является наиболее масштабным направлением химической переработки природного газа. В зависимости от применяемого окислителя различают несколько методов получения синтез-газа.

Паровая конверсия метана – наиболее распространённый метод получения синтез-газа путём реакции взаимодействия метана с водяным паром:

CH4+H2OCO+3H2CH_{4} + H_{2} O \rightleftarrows CO + 3H_{2}.

Процесс проводят при температуре 800–1000 °С и давлении 30–50 атм в присутствии , в которых в качестве носителя используется (Ni/Al2O3). Получаемый синтез-газ имеет соотношение H2:CO = 3:1. Побочным продуктом реакции является СО2, поскольку в данных условиях водяной пар взаимодействует с оксидом углерода (паровая конверсия СО):

CO+H2OCO2+H2CO + H_{2}O \rightleftarrows CO_{2} + H_{2}.

Парциальное (частичное) окисление метана:

CH4+12O2CO+2H2CH_{4} + \frac{1}{2} O_{2} \rightleftarrows CO + 2H_{2}.

Для осуществления данного процесса можно использовать как чистый , так и . В случае применения в качестве окислителя воздуха значительно увеличиваются размеры аппаратов. Некаталитический процесс парциального окисления метана требует высоких температур (1100–1300 °С). Для понижения температуры протекания процесса окисления метана до 700–900 °С используют катализаторы (Ni/Al2O3). Основными недостатками парциального окисления метана являются высокая стоимость кислорода и его взрывоопасность.

Углекислотная конверсия метана:

CH4+CO22CO+2H2CH_{4} + CO_{2} \rightleftarrows 2CO + 2H_{2}.

Конверсия метана с использованием СО2 находится на стадии исследования и разработки. Процесс проводят при 700 °С и атмосферном давлении в присутствии катализатора (оксиды металлов). Использование процесса затруднительно, так как в результате протекания побочных реакций происходит образование отложений на поверхности катализатора, что приводит к его деактивации.

В промышленности используют также комбинации методов: паро-углекислотная и парокислородная конверсии метана. Процессы паровой и углекислотной конверсии представляют собой реакции, требующие подвода тепла извне. Реакция метана с кислородом является экзотермической, при этом выделяющейся теплоты достаточно и для кислородной конверсии, и для покрытия расхода теплоты на эндотермические реакции паровой и углекислотной конверсии метана. Сочетание различных окислителей используют для снижения энергозатрат.

Синтез-газ используется в процессах , при получении (с использованием водорода после очистки от СО), и , который применяется в качестве и в качестве сырья при синтезе , , (высокооктановая добавка к бензину); на основе полученных из метанола продуктов производят , , и . Из синтез-газа на основе можно получать (бензин, дизель).

  • Нефтегазовый комплекс