'

ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРИРОДНЫХ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРИРОДНЫХ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ МОТОРНЫЕ ТОПЛИВА Лекция №3


Слайд 1

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ МОТОРНЫЕ ТОПЛИВА План лекции № 3 Виды и классификация Газовое топливо (природный газ, СУГ) GTL-технология Переработка метанола в моторные топлива и их компоненты Литература: А.Л. Лапидус и др. Альтернативные моторные топлива. Учебное пособие. – М:ЦентрЛитНефтеГаз. – 2008. – 288 с. А.Л. Лапидус и др. Газохимия . Учебное пособие. – М:ЦентрЛитНефтеГаз. – 2008. – 450 с.


Слайд 2

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ МОТОРНЫЕ ТОПЛИВА План лекции № 4 Спиртовые и оксигенатные топлива Диметиловый эфир Производство моторных топлив из возобновляемых источников сырья Водородные топлива Топливные элементы


Слайд 3

КЛАССИФИКАЦИЯ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ТОПЛИВ природный газ – метан; сжиженные углеводородные газы (СУГ), ранее называемые сжиженные нефтяные газы (СНГ) – пропан, бутан и их смеси; спирты – метанол, этанол, продукты на их основе; диметиловый эфир; углеводородные топлива, полученные переработкой углеродсодержащего (ненефтяного) сырья; биотоплива; водород.


Слайд 4

Классификация альтернативных топлив 1992 г. Закон об энергетической политике (США): альтернативные транспортные топлива – сжиженный нефтяной газ, природный газ, смеси, содержащие не менее 85 % спирта, водород и электроэнергия.


Слайд 5

Общая классификация альтернативных топлив (3 группы) Первая группа: нефтяные топлива с добавками ненефтяного происхождения (спирты, эфиры), которые улучшают физико-химические и эксплуатационные свойства нефтяных топлив, снижают содержание токсичных веществ в отработанных газах двигателей, позволяют сократить расход нефти на производство моторных топлив.


Слайд 6

Общая классификация альтернативных топлив (3 группы) Вторая группа: синтетические жидкие топлива близкие по свойствам к традиционным нефтяным топливам, но получаемые при переработке углеродсодержащего газообразного, твердого и жидкого ненефтяного сырья (природный газ, горючие сланцы, растительные и животные жиры, отходы с/х производства, бытовые отходы и т.д.)


Слайд 7

Общая классификация альтернативных топлив (3 группы) Третья группа: ненефтяные топлива (спирты, природный и попутный газы, водород)


Слайд 8

Критерии оценки эффективности применения различных видов топлива Уровень вредных выбросов. Затраты на производство топлива и инфраструктуру. Стоимость двигателя.


Слайд 9

Оценка эффективности использования альтернативных топлив на автотранспорте *В затратах энергии учтены добыча, транспорт и переработка первичного энергоносителя в моторное топливо ** Стоимость единицы пробега применительно к 6-ти местному автомобилю с конвертированным на газовое топливо двигателем


Слайд 10

Меры Правительства РФ Постановление Правительства РФ от 12.10.2005 г., утвержден специальный технический регламент «О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории РФ, вредных (загрязняющих) веществ»: Евро- 2 – 2006 г. Евро-3 – 2008 г. Евро-4 – 2010 г. Евро-5 – 2014 г. 2008 г. утвержден специальный технический регламент «О требованиях к бензинам, дизельным топливам….»


Слайд 11

Классы моторных топлив Требования к физико-химическим и эксплуатационным свойствам аналогичны требованиям европейских норм EN 228, EN 590: Для класса 2 – до 31.12.2008 г. Для класса 3 – до 31.12.2009 г. Для класса 4 – до 31.12.2013 г.


Слайд 12

Количество автомобилей в России, соответствующих требованиям Евро, %


Слайд 13

ГАЗОВОЕ ТОПЛИВО Бензиновые двигатели могут быть переведены на газовое топливо (доп. устанавливается несложная топливная аппаратура – баллоны для хранения газа, устройства для редуцирования давления газа и регулирования его расхода)


Слайд 14

ГАЗОВОЕ ТОПЛИВО Трудности применения газового топлива в дизельных двигателях: Высокая температура самовоспламенения: метан -537 ?С, пропан -510 ?С, бутан -480 ?С; для дизельного топлива 230-250 ?С


Слайд 15

Способы организации работы дизельного двигателя на газовом топливе Добавление активирующих добавок – веществ с низкой температурой самовоспламенения типа нитратов или перекисей (только для СУГ) Использование искрового зажигания, что требует создания напряжения на электродах до 25 кВ и более (на стационарных дизельных установках) Применение впрыска запальной дозы дизельного топлива (газодизельный режим)


Слайд 16

Интегральная экологическая опасность моторных топлив


Слайд 17

Технология GTL Реализуется по схеме первоначального получения синтез-газа, на основе которого осуществляется синтез метанола, диметилового эфира или производство смеси синтетических жидких углеводородов по синтезу Фишера-Тропша


Слайд 18

Обзор известных технологий получения синтетических жидких углеводородов по методу ФТ Источники: ep.espacenet.com www.fischer-tropsch.org Компании, владеющие технологиями процессов СЖТ: ExxonMobil Royal Dutch/Shell ChevronTexano Conoco и др.


Слайд 19


Слайд 20

Синтез Фишера-Тропша Химизм процесса СО+Н2>СnH2n+2+ СnH2n+Н2O+Q (кобальтовый катализатор) СО+Н2> СnH2n+2+СО2+Q (железный катализатор) Побочные реакции: Диспропорционирование СО: 2СО >С+ СО2 Реакция водяного газа: СО +Н2O> СО2+Н2 Метанирование: СО +3Н2 >СН4+Н2О


Слайд 21

Синтез Фишера-Тропша Катализаторы Ni, Co, Fe с добавками оксидов Th, Mg, Ti, Zr носитель:Al2O3, SiO2, цеолиты промоторы: соли щелочных металлов


Слайд 22

Синтез Фишера-Тропша Условия процесса: Т=170-200 ?С Со-катализаторы Р=0,1-1 МПа На железосодержащих катализаторах: Т=200-350 ?С Р=3-4 МПа


Слайд 23

Аппаратурно-технологическое оформление Технология в стационарном слое катализатора В потоке взвешенного катализатора В жидкой фазе с суспендированным катализатором Наиболее широко применяемые технологии: Повышенное давление. Использование реакторов кожухотрубного типа. Рециркуляция газа.


Слайд 24

Аппаратурно-технологическое оформление Процесс «Krupp-Kohlechemie» (пилотная установка): Fe-катализатор Т=200-215 ?С Р=1,1 МПа ОС синтез газа 100 ч-1


Слайд 25

Аппаратурно-технологическое оформление «Ruhrchemie - Lurgi» на заводе «Sasol-1»: Газификация угля. Использование стационарного Fe- катализатора


Слайд 26

Аппаратурно-технологическое оформление Технология СЖУ в газовой фазе на заводах «Sasol-2» и «Sasol-1»: Кислородная газификация угля Использование взвешенного слоя Fe-катализатора.


Слайд 27

Аппаратурно-технологическое оформление Процесс получения СЖУ в жидкой фазе с суспендированным катализатором: не нашел широкого применения Но! Имеет хороший отвод тепла Более высокая производительность реактора Меньшая металлоемкость


Слайд 28

Некоторые особенности СЖТ-СФТ Требования к катализатору: 1) выбор активного компонента железосодержащие, кобальтсодержащие катализаторы; Ni – низкая селективность к высшим углеводородам; Ru – высокая стоимость неэффективны


Слайд 29

Различие активности Fe и Cо-катализаторов СО+Н2О>СО2+Н2 Fe – высокая активность в этой реакции Co - малая активность в этой реакции Со-катализаторы используются для синтеза при Н2/СО>1,8/2 Fe Со-катализаторы используются для синтеза при Н2/СО<1,5-1,8


Слайд 30

Различие активности Fe и Cо-катализаторов Fe используется для переработки угля в жидкие топлива (парокислородная газификация угля), получают Си-газ с Н2/СО=0,7-1,2 Переработка природного, попутного нефтяного газа (на Co-катализаторах): Н2/СО=1,2 (углекислотная конверсия) Н2/СО=1,8-2,1 (парциальное окисление, автотермический риформинг) Н2/СО=2,5-3 (паровая конверсия)


Слайд 31

Некоторые особенности СЖТ-СФТ 2) выбор носителя и способа приготовления. Требования к кобальтсодержащим катализаторам: стабильность носителя в условиях реакции (высокое парциальное давление паров воды, умеренно высокие температуры 180-250 град. С) стабилизация наночастиц металлического кобальта с размером 6-9 нм


Слайд 32

Требования к катализаторам Прочность гранул катализатора, высокая пористость зерна (для реакторов с неподвижным зернистым слоем) Устойчивость катализаторов к истиранию (для реакторов с суспендированным и псевдоожиженным слоями катализаторов)


Слайд 33

Требования к организации каталитического слоя в реакторе СФТ 1. Синтез ФТ – сильно экзотермический процесс. Селективность по отношению к тяжелым углеводородам падает с ростом температуры Необходимость жесткого контроля температуры слоя и обеспечения его изотермичности.


Слайд 34

Требования к организации каталитического слоя в реакторе СФТ 2. Синтез ФТ – медленный процесс. Скорости реакций гидрирования СО (Р=1,3 МПа, Т=200-250 град. С, Н2/СО=2) не превышают 0,6-1 г углеводородов на 1 г катализатора в час в кинетической области проведения процесса. Необходимо избегать любого дальнейшего торможения процесса вследствие внешней и внутренней диффузии


Слайд 35

Требования к организации каталитического слоя в реакторе СФТ 3. В ходе синтеза ФТ образующиеся жидкие УВ накапливаются в реакционном объеме (внутри пор зерна катализатора) > СФТ – трехфазный процесс. Прежде чем вступить в реакцию, газообразные реагенты должны раствориться в жидкой фазе, а продукты реакции (вода) должны испариться после того, как они образуются


Слайд 36

Требования к организации каталитического слоя в реакторе СФТ 4. Следствием заполненности объема пор зерен катализатора является многократное замедление молекулярной диффузии как реагентов, так и продуктов внутри зерна катализатора Внутридиффузионные затруднения не сказываются на каталитической активности при радиусе зерна катлизатора меньше 100 мкм


Слайд 37

Состав получаемых продуктов и необходимость их переработки


Слайд 38

Разработка технологии получения СЖТ в России (ОАО «Газпром»)


Слайд 39


Слайд 40

Выбор типа реактора Суспензионные реакторы: простота конструкции; процессы внутренней диффузии не оказывают существенного влияния на протекание и селективность реакций; изотермичность; Но! ограничение концентрации катализатора в суспензии (до 20-25 % масс.) большая высота (более 20 м); плохо поддается масштабированию; в России реакторы данного типа не создавались.


Слайд 41

Реакторы с псевдоожиженным слоем катализатора Не перспективны: сложность и дороговизна конструкции; низкое содержание катализатора в реакционном объеме низкий срок службы катализатора.


Слайд 42

Трубчатые реакторы простота масштабирования; большой опыт отечественной и зарубежной промышленности в изготовлении и эксплуатации; долгий срок службы катализаторы; изотермичность; высокая концентрация катализатора в единице реакционного объема; Но! Промышленный реактор состоит из большого количества трубок (ок. 1000 штук длиной 10 м, диаметром 60 мм): высокие капитальные вложения, высокое гидравлическое сопротивление, сложность загрузки и выгрузки катализатора.


Слайд 43

Реакторы полочного типа Широко используются в отечественной промышленности Но! Процесс протекает адиабатически> экзотермичность реакций может привести к перегреву катализатора, это приводит к ограничению по степени превращения на одной полке (степень превращения СО на 1 полке должна составлять 2,5-3%) Необходимость создания многополочных реакторов (не менее 10 полок) с охлаждением реакционного газа между полками Высокое гидравлическое сопротивление


Слайд 44

Радиальный реактор (ООО «ВНИИГАЗ, ФГУП НИФХИ им. Л.Я. Карпова») Равномерное распределение газа в слое катализатора, нет локальных перегревов катализатора. Низкое гидравлическое сопротивление.


Слайд 45


×

HTML:





Ссылка: