Технология GTL газ - жидкость сегодня и ее анализ

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются возможности решения проблемы использования попутного нефтяного газа с использованием технологий GTL. Описан опыт использования предлагаемой технологии за рубежом и в России. Выявлены основные недостатки предложенного метода.

ABSTRACT

The article discusses the possibilities of solving the problem of using associated petroleum gas using GTL technologies. The experience of using the proposed technology abroad and in Russia is described. The main disadvantages of the proposed method are revealed.

Ключевые слова: синтез-газ, утилизация, GTL-технологии, Евро-5, синтетическое топливо, реактор, факел, катализатор.

Keywords: synthesis gas, utilization, GTL technologies, Euro-5, synthetic fuel, reactor, torch, catalyst.

Введение

В настоящее время все больше внимания уделяется проблеме переработки газа, и сегодня финансовые структуры одиннадцати стран привлекаются к финансированию уникального в нашей стране проекта, что свидетельствует о растущей инвестиционной привлекательности Узбекистана и нефтегазовой отрасли. Благодаря запуску этого завода GTL увеличатся объемы глубокой переработки газа, резко сократится импорт, расширится экспортные возможности.

Этот современный завод по газожидкостной технологии производит более 1,5 миллиона тонн синтетического жидкого топлива, полностью соответствующего стандартам Евро-5.

Ряд иностранных компаний участвовал в разработке, исследовании и применении технологий GTL. Для проведения химических реакций существуют строгие температурные требования, так как от этого во многом зависит стабильность катализаторов [1].

Технико-экономическое обоснование темы

Экстракция жидкого топлива из газа в жидкости (GTL) была разработана в 1923 году немецкими химиками Фишером и Тропшем и использовалась при производстве авиационного топлива в Германии во время Второй мировой войны. Позже, когда стали широко использовать влажное масло, эта технология оказалась экономически выгодной. В настоящее время большое внимание уделяется производству синтетического жидкого топлива [2,3].

Внедрение промышленных процессов GTL в производство позволит нефтегазовым компаниям заниматься разработкой крупных газовых месторождений (ранее экономически невыгодных из-за отсутствия транспортной инфраструктуры и удаленности месторождений от потребителя). Жидкое топливо удобнее транспортировать, чем газ. Кроме того, в нефтедобывающих районах факелы сжигают большое количество спутникового газа, что наносит большой экологический и экономический ущерб странам-производителям газа.

Одна из основных причин интереса к технологии GTL заключается в том, что она позволяет транспортировать газ с газовых месторождений по трубопроводам или речным транспортом, когда транспортировка газа затруднена [4,5,6].

Еще одна важная причина заключается в том, что увеличение выбросов парниковых газов предотвратит ухудшение окружающей среды в мире. По экологическим характеристикам синтетическое жидкое топливо превосходит газообразное нефтяное топливо.

Рисунок 1. Образец биодизеля

Цетановое число в смеси с этилнафталином (цетановое число равно 0 соответственно) равно объему цетана (C₁₆H₃₄, гексадекан), принятому равным 100, время воспламенения этой смеси такое же, и тестовое топливо при тех же условиях. Это слово было принято в первой версии метода ASTM D613, выпущенной в 1941 году. С 1962 г. в новых версиях ASTM D613 используется не α-метилнафталин, а 2,2,4,4,6,8,8-гептаметилнонан, иногда называемый HMN или изоцетаном, которому цетану присвоен номер 15. В ГОСТ 3122 н- по-прежнему предписывается использование смеси гексадекана и α-метилнафталина. Было несколько причин для исключения A-метилнафталина из ASTM D613: во-первых, он образует пероксиды, которые изменяют соединения с цетановым числом на этой основе, и, во-вторых, предполагается его канцерогенное действие. Он также имеет неприятный запах и его трудно получить в чистом виде [7,8,9,10].

Рисунок 2. Структурная формула изомеризованного алкана 2,2,4,4,6,8,8-гептаметилнонана

Применяется в автомобилях в чистом виде и в различных смесях с дизельным топливом. В США смесь дизельного топлива и биодизеля обозначается буквой B; цифра после буквы указывает процент биодизеля. B2 - 2% биодизеля, 98% дизельного топлива. B100 - 100% биодизель. Аналогичная система маркировки топлива была введена в ЕС в 2018 году.

Термин «синтетическое топливо» имеет несколько разных значений и может означать разные виды топлива. Международное энергетическое агентство традиционно определяет «синтетическое топливо» как любое жидкое топливо, полученное из угля или природного газа. Ассоциация энергетической информации США в своем годовом отчете за 2006 год определяет синтетическое топливо как топливо, полученное путем химического преобразования в синтетическое масло или синтетические жидкие продукты, полученные из угля, природного газа, биомассы или кормов для животных. Для улучшения характеристик двигателя внутреннего сгорания (метанол, этанол и т. Д.) Другие синтетические топлива используются в качестве добавок к обычным топливам или используются для специальных применений, таких как топливо (гидразин, синтинум и т. Д.). Многие определения синтетического топлива включают топливо, полученное из биомассы, промышленных и бытовых отходов [11,12,13,14].

Основной механизм технологии синтетических жидких углеводородов

Существует четыре основных метода получения синтетического газа:

1. Производство исходного газа (сырья) методом парового риформинга с использованием катализаторов.
2. Частичное окисление. Кислород отделяется от азота при отделении креогенного воздуха и сжигается при высоком давлении и температуре вместе с природным газом. В некоторых технологиях вместо чистого кислорода можно использовать воздух.
3. Автотермическийриформинг. Процесс основан на частичном окислении с использованием парового риформинга.
4. Способ риформинга природного газа путем нагревания газа в присутствии пара и кислорода.

В процессе синтеза Фишера-Тропша для получения синтетического масла используются три основных технологии:

1. Приостановленный каталитический процесс. В этом процессе синтез-газ в суспензии реагирует с катализатором и растворенным парафином, покидающим реактор.
2. Стационарный послойный процесс. В этом процессе синтез-газ движется по трубкам. Катализаторы будут предварительно помещены в трубы.
3. Послойный псевдоожиженный процесс. В этом процессе синтез-газ проходит через каталитический слой с высокой скоростью при высоких температурах.

Самые дешевые технологии - это технологии керамических мембран BP Amoco, Syntroleum, Exxon и DOE. Потому что в этой технологии нет воздухоразделительного оборудования. Однако небольшие устройства были построены с использованием технологий Syntroleum и Exxon, в то время как промышленные предприятия в США были спроектированы с использованием технологий VR Amoso и Exxon [15,16].

Самая дорогая технология - это технология, предоставленная Sasol. Но даже с этими технологиями во многих странах были построены крупные предприятия.

Рисунок 3. Технология переработки синтез-газа Fisher Tropish

Описание сырья, сопутствующих товаров и готовой продукции

Метан - бесцветный газ без запаха. Молекулярная масса 16.04. Нерастворим в воде, растворим в этаноле, эфире, хлористом углероде (IV) и углеводородах. Он является первым представителем ряда насыщенных метаном углеводородов и, как и другие алканы, претерпевает реакции радикального замещения (такие как галогенирование, сульфохлорирование, сульфоксидирование, нитрование). Сатурн, Юпитер и его спутник Титан составляют основу атмосферы. Метан в промышленных масштабах извлекается из природного газа или крекинг-газа путем низкотемпературной дистилляции. Получается в лаборатории из ацетатов, карбидов или метилгалогенидов металлов. Метан используется в производстве таких продуктов, как топливо, сырье для синтез-газа, водород, ацетилен, технический углерод, углерод (IV) -хлорид, хлороформ, фреоны. Он не токсичен, но образует взрывоопасные смеси, которые являются причиной неудобств, возникающих на угольных шахтах.

Рисунок 4. Схема реактора, используемая в процессе синтеза

Оксид углерода (IV) представляет собой двуокись углерода, кислородсодержащее соединение CO₂-углерода, бесцветный газ с характерным слегка горьковатым запахом и вкусом. 00, плотность при нормальных условиях 1 977 г / л, критическая температура 31,30, критическое давление 7,3 МПа. При охлаждении до -78,50 превращается в белоснежное твердое вещество - «сухой лед». Твердый CO₂ также образуется при быстром испарении жидкого CO₂. Он непосредственно превращается в газ без сжижения при нормальном давлении 78,50. Твердый CO₂ сжижается при давлении 5 МПа при -56,70. Растворим в воде, спирте и эфире [17,18].

В природе органическое вещество образуется в результате процессов окисления, таких как гниение, разложение и горение. CO₂ также образуется при сгорании топлива. CO₂ в воздухе составляет 0,03% по объему. CO₂ - это продукт метаболизма в организме. Он также участвует в процессе фотосинтеза.

В этой технике обжигают известняк или нос, а мрамор разлагают соляной кислотой в лаборатории.

CO₂ широко применяется в пищевой промышленности, при приготовлении «сухого льда», при пожаротушении, в химической промышленности при производстве карбамида, соды, оксикарбоновых кислот, струйной очистке.

Когда количество CO₂ в воздухе превышает 1,5-3%, у человека появляются головные боли, головокружение и тошнота. Если он превышает 6%, человек теряет трудоспособность и его жизнь в опасности. Отравленного человека следует вывести на улицу и сделать ему искусственное дыхание.

Водород - это бесцветный газ без вкуса и запаха. Растворим в воде. Взрывоопасная смесь образуется в присутствии кислорода, углерода, хрома.

1. плотность в воздухе -0,072;
2. плотность в рабочем корпусе -300 мг / м³;
3. ловушки РЭК - 4%;
4. высокий - 74%;
5. самовоспламенение - 510⁰С;
6. температура кипения - 252,7⁰С;
7. точка замерзания - 259.2⁰С;
8. температура разжижения - 259,14⁰С.

Токсичное вещество, испаряющееся при вдыхании. Физиологически инертный газ слабой (умеренной) концентрации приводит к головной боли, бессоннице, головокружению, недомоганию, слюноотделению, рвоте и обморокам [19, 20].

Пропан - предельный углеводород СН₃СН₂СН₃; бесцветный горючий газ без запаха; температура разжижения -187,7⁰С; точка кипения -42,1⁰С; температура возгорания 465⁰С. Он образуется в природных газах, при добыче и переработке нефти. Пропан используется как растворитель, при сушке, резке металла, в быту, как бездымное топливо для автомобилей. В промышленности пропилен получают каталитическим разложением пропана и нитрометана нитролабом.

Бензин - это смесь углеводородов различной структуры, бесцветная жидкость, которая кипит при температуре около 30-205⁰С. Температура замерзания -600С, температура воспламенения ниже 0⁰С, плотность 700-780 кг/м³ (0,70-0,78 г/см²). Взрывоопасные соединения образуются при концентрации паров бензина в воздухе 74-123 г/м³. Бензин в основном получают путем перекачки нефти и каталитической очистки: меньше бензина получают при переработке угля и горючих сланцев (гидрогенизация с разрушением), а также природных и побочных газов. Бензин в основном используется в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания. Около 10% бензина используется как растворитель, промывочная жидкость и для других целей.

Важнейшим эксплуатационным свойством бензина является детонационная устойчивость (то есть способность двигателя нормально гореть в различных условиях). Антидетонационные свойства бензина оцениваются по октановому числу, аналогичные свойства авиационного бензина также оцениваются по марке бензина.

Тетраэтилсвинец добавлен для повышения детонационной устойчивости бензина. Такой (этилированный) бензин токсичен, поэтому при обращении с ним нужно соблюдать осторожность; этилированный бензин окрашивают, чтобы отделить его от неэтилированного бензина. Бензин попадает в организм в основном через легкие. У человека, отравленного парами бензина, возникает головная боль, неприятное ощущение в горле, кашель, поражаются слизистые оболочки глаз и носа, у человека, сильно отравленного, появляется головокружение, головокружение, инсульт. У человека, хронически отравленного бензином, появляется головная боль, нарушения сна, капризность, быстрая утомляемость, похудание, боли в области сердца и т. Д. После отравления человек наслаждается свежим воздухом, ему дают кислород и прописывают лекарства, поддерживающие сердце и успокаивающие нервную систему; Если дыхание остановилось, сделайте искусственное дыхание. Если бензин попал в желудок, выпейте растительное масло (30–50 г). С целью укрепления организма человека при хроническом отравлении назначается общее лечение, назначается физиотерапия. Временно исключен из работы с бензином. К работе с бензином не допускаются люди с функциональными нарушениями нервной системы и желез внутренней секреции.

Керосин - (англ. - керосин, греч. - керосин) - жидкость, состоящая из смеси углеводородов (C₉-C₁₆). Он содержит 23-60% насыщенных алифатических, 24-58% нафтеновых, 6-15% ароматических и до 1% насыщенных углеводородов. Температура кипения 200-3000, плотность 790-846 кг/м³. Получается при переработке нефти. Раньше керосин использовался только в качестве топлива для ламп накаливания. Именно поэтому в древности его называли фотогеном (от греч. «Светильник»). Позже его стали широко использовать в качестве моторного масла сначала для транзисторов, а затем для реактивных летательных аппаратов.

Текущие реактивные топлива Т-1 и Т-5 основаны на керосиновой фракции нефти. Основным компонентом жидкого ракетного топлива также является керосин.

Дизель - двигатель внутреннего сгорания, который воспламеняется от впрыска тяжелого топлива (дизельного топлива) в сжатый воздух. Возгорание в цилиндре дизеля происходит, когда топливо распыляется на свежий воздух, нагретый до высокой температуры за счет сжатия с помощью поршня.

Дизельное топливо - это жидкое топливо, получаемое из нефти; используется в двигателе внутреннего сгорания (дизель) с воспламенением от сжатия. Он разделен на три группы:

1. 1. маловязкое дистиллятное топливо для быстроходных транспортных и стационарных двигателей (1000 об / мин и более);
   2. Дистиллятное топливо средней вязкости (дизельное топливо) для стационарных двигателей большой мощности и судовых двигателей (от 600 до 1000 об / мин);
   3. тихоходные двигатели - высоковязкое сверхмощное топливо, предназначенное для стационарных и судовых двигателей (до 600 оборотов в минуту).

Одно из важнейших свойств дизельного топлива - температура самовоспламенения; как горит зависит от температуры. Качество топлива зависит от количества в нем цитана (от того, насколько быстро он самовозгорается). Выбирается сырье с соответствующим химическим составом, чтобы облегчить его самовозгорание и добиться полного сгорания. Качество дизельного топлива также зависит от хорошей очистки сырья. Существуют разные виды топлива для разных климатических условий (зима и лето, рассчитанные на экстремально холодные районы), которые различаются температурой плавления, фракционным составом и другими параметрами.

Вывод

Сегодня истощение природных ресурсов и растущие потребности людей подталкивают к внедрению новых инновационных технологий. В то же время в нашей стране внедряются GTL-технологии для разработки синтетических топлив. 'увеличивает тайну. Единственное решение этой проблемы - производство синтетического топлива GTL. В этой статье также обсуждаются типы синтетического топлива, разработанного в технологиях GTL, и их отличия от природного топлива.

Список литературы:

1. Alimov, Azam A., Kakhramon T. Olimov, and Alisher KhGaffarov. "Preparing Future Teachers of Vocational Education for Innovative Activity in Uzbekistan." EasternEuropeanScientificJournal 2 (2018).
2. Alimov, Azam A. "Improving the Training the Future Teachers of Special Disciplines in Uzbekistan." EasternEuropeanScientificJournal 1 (2016): 113-117
3. Алимов, Анвар Танзилович, Каюм Бешимович Хаджиев, andАъзамАнварович Алимов. "Применение метода единичных случаев в лабораторном обучении." Молодой ученый 4 (2013): 506-507.
4. Alijon o’g’li, S. J. CHOICE OF REFINING METHOD AND COMPLEX PROCESSING OF USED OILS TO OBTAIN VALUABLE PRODUCTS. EPRA InternationalJournalofMultidisciplinaryResearch (IJMR), 75.
5. Бурхонов, И. У., & Хужжиев, М. Я. (2017). Сравнительный анализ эффективности работы аппаратов воздушного и водяного охлаждения нефтеперерабатывающих заводов.Вопросы науки и образования, (2 (3)).
6. Давронов, Ф. Ф. У., & Хужжиев, М. Я. (2018). Изучение процесса очистки газов физической абсорбцией. Вопросы науки и образования, (3 (15)).
7. Khamidov Jalil Abdurasulovich, Khujjiev Mamurjon Yangiboevich, Alimov Azam Anvarovich, Gafforov Alisher Xolmurodovich, Khamidov Odil Abdurasulovich. "OPPORTUNITIES AND RESULTS TO INCREASE THE EFFECTIVENESS OF MULTIMEDIA TEACHING IN HIGHER EDUCATION." Journal of Critical Reviews 7 (2020), 89-93. doi:10.31838/jcr.07.14.13
8. Кобилов, А. Б. У., & Хужжиев, М. Я. (2017). Механизм поглощения H2S, CO2 и других сернистых компонентов водными растворами аминов. Вопросы науки и образования, (11 (12)).
9. Мирзаев, С. С., Кодирова, Н. Д., Нуруллаев, М. М., & Хужжиев, М. Я. (2013). Изучение энергозатрат при плазмохимической диссоциации сероводорода. Молодой ученый, (2), 49-52.
10. Nikolayevich, Tsukanov Maksim, and Khodzhiev Mamurzhon Yangiboevich. "ANALYSIS OF DEVELOPMENT OF TECHNOLOGY OF PRODUCTION OF SECONDARY PRODUCTS FROM PYROLYSIS DISTILLATE." EPRA International Journal of Multidisciplinary Research (IJMR): 246.
11. Усанбоев, Ш. Х. У., & Хужжиев, М. Я. (2017). Основные свойства катализаторов гидроочистки. Вопросы науки и образования, (5 (6)).
12. Сафаров, Б. Ж., Хожиев, А. Х., Хужжиев, М. Я., Ташпулатов, С. К., & Равшанов, М. М. (2016). Выбор режима разделения газожидкостных систем. Наука и образование сегодня, (3 (4)).
13. Ризаев, Д. Б., & Хужжиев, М. Я. (2017). Очистка газовых выбросов. Вопросы науки и образования, (5 (6)).
14. Хўжжиев, М. Я. (2020). ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ МУЛЬТИМЕДИА В ПРОЦЕССЕ УРОКА.Universum: психология и образование, (1), 10-13.
15. Хужжиев, М. Я. (2018). Изучение методов конверсии метана в синтез-газ. Научный аспект, 7(4), 852-854.
16. Хужжиев, М. Я. (2016). Очистка и осушка газов растворами гликолей. Наука и образование сегодня, (3), 33-34.
17. Хужжиев, М. Я. (2016). Изучение процесса риформинга и подготовки нефтепродукта. Наука и образование сегодня, (3 (4)).
18. Хужжиев, М. Я., & Хайдаров, Г. А. У. (2016). Изучение характеристики физических поглотителей для очистки газов.Наука и образование сегодня, (3 (4)).
19. Хужжиев, М. Я., & Нуралиев, С. С. У. (2016). Очистка газов водными растворами метилдиэтаноламина. Наука и образование сегодня, (3 (4)).
20. Хужжиев, М. Я. (2016). Материалы и реагенты для приготовления промывочных растворов в нефтехимической отрасли. Наука и образование сегодня, (3 (4)).
21. Хужжиев, М. Я., & Нуруллаева, З. В. (2015). Полимеризация газообразных углеводородов в жидкое топливо. Молодой ученый, (8), 332-334.