1. раздельным получением метанола и бутиловых спиртов - способом оксосинтеза пропилена - на целевых установках;

2. совместным получением метанола и высших спиртов из окислов углерода и водорода.

Для обеспечения народного хозяйства «спиртовой» композицией в необходимом количестве разрабатывается технология совместного получения метанола и спиртов С₂--С₄, сырьем для производства которых служит природный газ, а в перспективе -- уголь. При синтезе метанола и спиртов С₂--С₄ одновременно протекают реакции образования других спиртов, эфиров, диоксида углерода, воды, углеводородов -- этана, пропана и других.

Как видно из табл. 3, все приведенные реакции экзотермичны и протекают со значительным уменьшением объема (кроме реакции 8). Равновесный выход как полезных, так и побочных соединений увеличивается с ростом давления и снижением температуры. По данным изменения изобарных потенциалов от температуры установлено, что наиболее вероятно протекание реакций 4, 7--9.

Таблица 3

Изобарный потенциал реакций синтеза спиртов

Среди всех термодинамически возможных выходов продуктов этих реакций в реальных условиях преобладает метанол. При повышении температуры в интервале 300--400°С зависимость изменения выхода метанола имеет экстремальный характер, а выход метана, диоксида углерода, воды и 2-метилпропанола-1 при этих же условиях непрерывно повышается (рис. 4: давление 19,6 МПа, соотношение Н₂:СО = 2,9, объемная скорость газа 15,5.10³ ч-¹). С повышением температуры равновесная концентрация и реальный выход диоксида углерода сближаются, а при 390--400 °С практически совпадают. Это свидетельствует о том, что реакция 8 (см. табл. 3) при данном составе газа при 390--400 °С протекает в равновесных условиях.

Закономерности образования метанола, с одной стороны, и диоксида углерода, метана, воды и 2-метилпропанола-1, с другой, при изменении температуры имеют разный характер (см. рис. 4, а также рис. 5: давление 24,5 МПа, соотношение Н₂ :СО = 2,7, объемная скорость газа 15,5.10³ ч-¹, концентрация С0₂ 0,6% об.).

С повышением соотношения Н₂:СО в газе, поступающем на катализатор, выход метанола проходит через максимум, а выходы 2-метилпропанола-1, метана и диоксида углерода непрерывно снижаются, причем количество образовавшегося диоксида углерода снижается особенно резко. Таким образом, как и в случае влияния температуры, закономерности образования метанола, с одной стороны, и 2-метилпропанола-1, метана, диоксида углерода, с другой, от соотношения Н₂:СО имеют разный характер.

При повышении концентрации диоксида углерода в исходном газе от 0,5 до 6,0% (об.) при соотношении Н₂:СО, равном 2,9, выходы 2-метилпропанола-1, метана и диоксида углерода уменьшаются; выход воды увеличивается (рис. 6: давление 24,5 МПа, температура 370 °С, соотношение Н₂:СО = 2,9, объемная скорость газа 15,5-10³ ч-¹). В зависимости от концентрации диоксида углерода при данном составе исходного газа и температуре реакция 8 может быть обратимой. Так, с повышением концентрации диоксида углерода от 0,5 до 4,5% (об.) она протекает в прямом направлении, причем количество образовавшегося диоксида углерода снижается; при 4,5% (об.) С0₂ состав газа по реакции 8 не изменяется. При концентрации диоксида углерода более 4,5% (об.) наблюдается расход его (см. рис. 6), т. е. реакция протекает уже в обратном направлении. Несмотря на то, что с повышением концентрации диоксида углерода выход 2-метилпропанола-1 и метана (сопровождающийся образованием воды) уменьшается, выход воды в целом увеличивается.

При давлении 19,6 Мпа

Это обусловлено более интенсивным протеканием реакции 8 в обратном направлении.

Выход метанола с ростом концентрации диоксида углерода при отношении Н₂:СО = 2,9 снижается (см. рис. 6). Известно, что в зависимости от соотношения Н₂:СО с повышением концентрации диоксида углерода в исходном газе выход метанола меняется по-разному: при Н₂:СО<<4 выход снижается, при Н₂:СО = 6 -- практически - не изменяется, а при Н₂:СО = 10 -- возрастает.

В работе [14] предполагалось, что катализатор синтеза метанола под воздействием реакционной среды в процессе формирования приобретает две формы -- окисленную и восстановленную. При адсорбции оксида углерода на окисленных центрах образуется метанол, а при адсорбции на восстановленных центрах -- спирты и углеводороды. Действительно, состояние оксида цинка в цинк-хромовом катализаторе в значительной степени определяет производительность и селективность процессов гидрирования оксидов углерода, причем существенную роль оказывает отношение стехиометрического (окисленная поверхность) к нестехиометрическому цинку (восстановленная поверхность). В процессе формирования и эксплуатации, а также под воздействием реакционной среды на поверхности катализатора меняется соотношение окисленных и восстановленных активных центров. В зависимости от их соотношения меняется и селективность процесса синтеза метанола и спиртов С₂--С₄. Так, при дозировании диоксида углерода в восстановительную среду «Н₂--СО» резко увеличивается производительность цинк-хромового катализатора по метанолу, что, по-видимому, связано с образованием дополнительных окисленных активных центров и ускорением лимитирующей стадии -- хемосорбции водорода.

Можно предположить, что в процессе совместного синтеза метанола и спиртов С₂--С₄ образование метанола (реакция 1) протекает преимущественно на окисленных центрах, а спиртов, метана и диоксида углерода (реакции 2--4, 7, 8) --на восстановленных центрах. Реакции образования спиртов (2--4) и метана (7) сопровождаются образованием воды, а реакция образования диоксида углерода (8) в зависимости от состава исходного газа и температуры может протекать с образованием или расходованием воды. При протекании реакций 2--4 и 7 выделяется вода, которая в силу высокой адсорбционной способности занимает активную поверхность восстановленных центров катализатора и, соответственно, снижает скорость образования спиртов С₂--С₄. Для удаления воды с поверхности катализатора необходимо интенсифицировать процесс конверсии оксида углерода водяным паром (реакция 8). Последнее достигается за счет повышения температуры в зоне катализа и соотношения СО:Н₂, снижения концентрации диоксида углерода в исходном газе. Таким образом, катализатор и технологические условия должны стимулировать интенсивное протекание двух сопряженных процессов - конверсии оксида углерода (реакция 8) и образования 2-метилпропанола-1 (реакция 4). При снижении скорости реакции 8 снижается и скорость реакции 4.

Рис. 4 Зависимость выхода продуктов реакции от температуры: 1 -- СH₃ОН; 2 -- С0₂ (равновесная концентрация); 3 -- С0₂; 4 -- Н₂О; 5 -- СН₄; 6 -- изо-С4Н9ОН; 7 --С₂Н₅ОН; 8 -- н-С3Н7ОН

Рис. 5 Зависимость состава продуктов реакции и производительности катализатора от температуры: 1 -- пропанол-1 + 2-метнлпропанол-1: 2 -- метанол + этанол; 3 -- производительность по сумме спиртов

Действительно, при повышении концентрации диоксида углерода и соотношения Н₂:СО в исходном газе, скорость реакции 8 уменьшается, а при определенных условиях она начинает протекать в противоположном направлении. Сказанное выше о влиянии реакции 8 на скорость образования 2-метилпропанола-1 подтверждается экспериментальными данными: с повышением температуры (см. рис. 4), снижением концентрации диоксида углерода (см. рис. 6) и соотношения Н₂:СО выход 2-метилпропанола-1 увеличивается.

Представляет практический интерес оценить, образуется ли диоксид углерода только по реакции 8 или по другим реакциям. Для выяснения этого были определены изменения от температуры теоретических и экспериментальных значений константы равновесия реакции 8:

При температурах от 400 до 450 °С* равновесная и экспериментальная линия параллельны, а при температурах >450°С экспериментальная линия проходит выше равновесной (рис. 7). Разный характер изменения констант от температуры объясняется тем, что до 450 °С диоксид углерода образуется в основном по реакции 8, а выше 450 °С он получается и по другим реакциям, например, по реакции 9.

Опыт ранее эксплуатировавшегося в промышленности процесса получения «изобутилового масла» на цинк-хромовом катализаторе, промотированном калием, показал, что наиболее опасной (с точки зрения взрывоопасности процесса) является реакция метанирования 7. Катализатор готовили смешением оксида цинка с хромовым ангидридом и добавлением в полученную суспензию гидроксида калия. Получали контактную массу следующего состава: ZnOZnСг0₄Н₂0+1.0--1,5% К₂О.

Восстановление контактной массы до активного состояния проводили в колонне синтеза в потоке восстановительных газов -- водорода и оксида углерода. Известно, что добавки калия ускоряют процесс восстановления цинк - хромовых катализаторов, протекающих с выделением тепла.

Рис. 6 Зависимость выхода продуктов реакции от концентрации диоксида углерода: 1-СНзОН; 2-С0₂; 3-Н20; 4 - СН₄; 5 -- изо-С₄Н₉ОН

Рис. 7 Зависимость константы равновесия реакции 6 от температуры: 1 -- константа равновесия теоретическая; 2 -- то же, экспериментальная

Опасные ситуации при эксплуатации промышленного агрегата были обусловлены в основном двумя факторами: выделением тепла реакции восстановления цинк-хромовых контактов в присутствии солей калия и развитием реакции метанирования (реакция 7), особенно при повышенных температурах в присутствии железа, никеля, кобальта -- продуктов карбонильной коррозии материала аппаратов и коммуникаций.

Промышленное получение «изобутилового масла» осуществляли при температурах 440--460 °С и давлении до 32 МПа. Наличие соединений железа, никеля, кобальта и рутения в катализаторе или в предварительном теплообменнике значительно ускоряло процесс образования метана. Под воздействием реакционной среды и продуктов реакции цинк-хромовый катализатор, промотированный калием, быстро терял свою активность и селективность по спиртам С₂--С₄, что вызывало необходимость повышения температуры в зоне катализа [15].

Для процесса совместного синтеза метанола и спиртов в настоящее время разработан модифицированный катализатор, обладающий низкотемпературными свойствами по сравнению с ранее эксплуатировавшимся катализатором. Исследована скорость образования метана в зависимости от технологических условий на модифицированных катализаторах синтеза метанола и спиртов и на промышленных катализаторах синтеза метанола. Установлено [16], что скорость образования метана при совместном синтезе метанола и спиртов (рис. 8) находится практически на одном уровне со скоростью образования метана при синтезе метанола на промышленных цинк-хромовых катализаторах и описывается уравнением нулевого порядка. Энергия активации реакции образования метана в процессе совместного синтеза метанола и спиртов составляет 108 - 117 кДж/моль. Полученные данные по образованию метана удовлетворительно согласуются с данными работы [17].

Рис. 8 Зависимость скорости образования метана от температуры при давлении 24,5 МПа: 1, 4 -- модифицированные катализаторы синтеза метанола и спиртов; 2 -- промышленный цинк-хромовый катализатор синтеза метанола; 3 -- то же, по данным [17]

С повышением температуры процесса выход конденсата и метанола снижаются, а выход и концентрация 2-метилпропанола-1 в конденсате увеличиваются. При этом повышается выход диоксида углерода и метана. Показатели синтеза метанола и спиртов на модифицированном катализаторе при давлении 20 МПа и объемной скорости газа 15,5.10³ ч-¹ приведены ниже:

Показатели 350 °С 370 °С 390 ?С

Выход, т/(м³.сут)

конденсата 23,3 20,8 17,4

метанола 18,8 14,0 9,2

2-метилпропанола-1 1,9 2,8 3,2

Содержание в газе, % (об.)* на входе:

СО₂ 0,26 0,31 0,26

СО 25,47 25,40 25,50

СН₄ 1,31 1,04 1,05

на выходе;

СО₂ 2,14 2,57 3,00

СО . ... . . 22,00 22,00 21,50

СН₄ 2,67 1,95 2,31

Содержание в конденсате, % (масс.)

СНзОН 80,6 67,5 53,0

С₂Н₅ОН 1,0 1,2 1,2

п-С₃Н₇ОН 1,3 1,7 2,1

изо-С4Н9ОН 8,3 13,5 18,4

Н₂О 8,8 16,1 25,3

* Остальное до 100% -- водород и азот.

Предложен процесс совместного производства метанола и спиртов С2--С4 на основе природного газа по технологической схеме, представленной на рис. 9. Процесс включает следующие стадии:

* очистку природного газа от соединений серы;

* конверсию природного газа с паром и диоксидом углерода в трубчатых печах под давлением;

* очистку конвертированного газа от избытка диоксида углерода;

* совместный синтез метанола и спиртов на модифицированном катализаторе;

* ректификацию метанола-сырца с приготовлением спиртовой смеси данного состава для добавок к моторному топливу.

После моноэтаноламиновой очистки конвертированный газ имеет следующий состав (% об.): СО₂ -- 0,5, СО -- 30,83, Н₂ -- 65,39, СН₄ --2,62, N2 -- 0,66; соотношение Н₂:СО = 2,12. При атмосферном давлении и с температурой 40°С газ поступает на всасывающую линию дожимающего компрессора 1 с приводом от паровой конденсационной турбины. После каждой ступени компрессора установлены воздушные холодильники для охлаждения газа и выделения конденсата. Сжатый до 24,5 МПа исходный газ проходит угольный фильтр 2, в котором очищается от карбонилов железа, и далее смешивается с циркулирующим газом. Смешанный газ проходит выносной рекуперационный теплообменник 3, где нагревается до 200°С за счет теплообмена с газом, выходящим из реактора 4. В реакторе газовая смесь проходит по щели между корпусом и насадкой полочного типа, далее в межтрубном пространстве встроенного теплообменника, расположенного в нижней части реактора, где нагревается до 325--330°С и затем поступает в зону реакции. Процесс протекает на модифицированном катализаторе; температура в зоне катализа регулируется автоматически за счет ввода холодного газа между слоями катализатора.

Реакционная газовая смесь из зоны катализа с температурой 360--380°С поступает в трубное пространство встроенного теплообменника, в котором охлаждается до 250 °С, и далее поступает в трубное пространство подогревателя воды 5. За счет охлаждения газа до 220°С питательная вода подогревается от 180 до 200 °С. Далее газ проходит трубное пространство выносного теплообменника 3, в котором охлаждается до 110°С; при этом частично конденсируются пары метанола, спиртов С2--С4 и вода.

Окончательное охлаждение газа до 35--45°С и конденсация продуктов реакции проходит в аппарате воздушного охлаждения 6. Сконденсировавшиеся продукты отделяются от непрореагировавшего газа в сепараторе 7 и затем поступают в сборник 9 (далее на склад и ректификацию). Циркуляционный газ после сепаратора дожимается до давления синтеза компрессором 8, и цикл повторяется. Для вывода инертных компонентов (метан, азот) из цикла часть газа (так называемые продувочные газы) после сепаратора выводится из системы. Растворенные газы выделяются и после сборника 9 вместе с продувочными газами направляются в отделение конверсии на сжигание в трубчатую печь (частично они дозируются в процессе очистки природного газа от серы).

Циркуляционный газ

Рис. 9 Схема агрегата производства метанола и спиртов С2--С4:1, 8 -- компрессоры; 2 -- фильтр; 3 -- теплообменник; 4 -- реактор; 5 -- подогреватель; 6 -- аппарат воздушного охлаждения; 7 -- сепаратор; 9 -- сборник

6. Современное состояние и прогнозы производства и применения метанола

В связи с повышением цены на нефть меняются сырьевые приоритеты для многих отраслей промышленности, прежде всего -- для топливной и химической. На первый план выдвигаются источники сырья, альтернативные нефти: природный газ, уголь, битуминозные пески, сланцы. Первым в ряду продуктов их химического превращения стоит синтез-газ -- основа для получения обширного ассортимента продуктов, в настоящее время получаемых из нефти. Самым масштабным из них является производство метанола.

В таблице (по данным Jim Jordan Corp., 2004) приведены данные по потреблению метанола в мире по состоянию на начало 2004 года с прогнозом на 2007 и 2010 годы и с расшифровкой наиболее многотоннажных направлений его применения.

Однако резкое повышение цены на нефть после 2003 года вносит существенные коррективы в прогноз потребления метанола. Так, по данным фирмы "Лурги" (2004 г.), многие продукты, ранее получаемые из нефти, не выдерживают конкуренции с аналогичными продуктами, получаемыми из метанола, при цене на природный газ на уровне 0,5--0,75 долларов за миллион БТЕ и при цене на нефть 20 долларов за баррель.

Таким образом, складывающаяся экономическая конъюнктура вызывает заинтересованность промышленного бизнеса к производству метанола и удешевлению его производства.

Предполагается (данные CMAI, 2005) значительный прирост производства (на 18 млн. т уже в 2009 году) и потребления метанола. При этом существенно меняется количественное соотношение направлений его применения.

Так, по-видимому, будет увеличиваться норма по добавлению метанола в бензины, которая в настоящее время составляет в бензинах США 5 %, в странах ЕС и России -- 3 %, поскольку добавление его в бензины до 15--20 % не требует изменений в конструкции автомобильных двигателей. В топливе для специально сконструированных двигателей (например, для гоночных автомобилей) содержание метанола может достигать 95 %. Перспективным направлением также считается его применение для автомобильных двигателей на топливных элементах, разлагающих метанол (т.е. собственно топливом для таких двигателей является водород).

Предполагается также расширение производства бензина из метанола ("Mobil-процесс"). Таким путем получают бензин в странах, где нет запасов нефти, но имеется уголь (Австралия, Новая Зеландия, ЮАР), намечается строительство "Mobil-установок" в Индонезии, Индии, Китае и в других странах АТР.

Расширяются попытки по использованию метанола (или его добавок) в дизельных двигателях, хотя более перспективным считается использование для этой цели диметилового эфира. На международном конгрессе (США, Детройт, 1999) ДМЭ назван топливом XXI века, так как помимо применения в качестве моторного топлива это превосходное бытовое топливо, а также топливо для газовых турбин. Уже в ближайшее время из разряда прочих областей применения он перейдет в разряд основных направлений применения метанола: сообщается о строительстве в Иране установки мощностью 800 тыс. т/год (технология датской фирмы "Хальдор Топсе") и двух установок в Китае мощностью 120 тыс. т/год (2005 г.). Ведутся переговоры ТНК-ВР с фирмой "JET" (Япония) о строительстве по технологии фирмы "Toyo Engineering Corp." крупного производства ДМЭ в России.

Весьма перспективным является применение метанола для производства олефиновых углеводородов -- сырья для обширного ряда разнообразных продуктов, прежде всего -- пластмасс. Как "первая ласточка" на заводе фирмы "Statoil" Норвегия) по технологии фирмы "Mega Methanol" сооружена демонстрационная установка по получению пропилена (2004 г).В очереди -- строительство подобной установки для получения бензола, в котором в настоящее время в мире ощущается острый дефицит.

В области удешевления производства метанола в первую очередь следует выделить тенденцию к закрытию установок с малой производительностью и в соответствии с увеличивающимся спросом на метанол -- к строительству однопоточных с большой единичной мощностью.

В частности, сообщается (2005 г.) о проекте фирмы "Atlas" на строительство в Тринидаде -- Тобаго завода по производству 5000 т метанола в сутки (около 1,8 млн. т/год). Особенностью технологии по этому проекту на стадии получения синтез-газа является сочетание паровой конверсии метана с его автотермическим риформингом. По усовершенствованию стадии получения синтез-газа интерес представляют сообщения об использовании в качестве реакторов модифицированных энергетических установок. Например, ПО "Энергомаш" совместно с Балтийским Государственным техническим университетом ("ВОЕНМЕХ") предлагают получать синтез-газ парциальным окислением природного газа в аппаратах на основе ракетных технологий.

Ключевым моментом удешевления производства метанола является преодоление термодинамических затруднений при проведении равновесной реакции синтез-газ -> метанол, что обуславливает невысокий выход метанола при больших объемах синтез-газа, циркулирующего в системе (отсюда -- высокие капитальные вложения и энергозатраты на производство).

Одним из вариантов снижения объемов циркулирующего газа является использование каталитической системы, позволяющей совместить синтез метанола с его превращением в ДМЭ. В опытно-промышленном пробеге, проведенном на ОАО "Азот" (г. Новомосковск) при участии ГНПИ (г. Северодонецк) и Ивановского ГТУ в условиях действующего производства (давление 30 МПа), получен катализат с соотношением метанол : ДМЭ = 3,9 (с учетом всех потерь). Но при этом ожидаемого снижения кратности циркуляции синтез-газа не отмечено, возможно, из-за неоптимального состава синтез-газа.

Госстандартом РФ Р 51866-2002 (ЕН 228-99) для производства бензинов, соответствующих Евростандартам допускается добавление в бензины 3 % метанола с добавлением стабилизаторов, препятствующих расслаиванию в условиях низких температур и при контакте с влажным воздухом. Наилучшими стабилизаторами являются втор-бутанол, изобутанол и изомерные амиловые спирты.

7. Экономический анализ

7.1 Экономика производства смесевых метанол-содержащих добавок к бензину

По оценке Jim Jordan в 2003 году в мире применялось в качестве моторного топлива (добавок к бензину) 1115 тыс. т. метанола и предполагалось увеличение к 2010 году до 1565 тыс. т в год (ежегодный прирост 5%).

Однако уже в 2007 году только в Китае для использования в бензине расходовалось до 2500 тыс.т. в год метанола /Нефтегазовые технологии. N 8, 2008 г, стр. 82-85/. Существенный прирост применения метанола в качестве добавки к моторным топливам наблюдается и в других странах. Производителей бензинов при этом привлекают высокие октановые характеристики бензинов (октановое число смешения с бензином АИ-91,5-92,0 достигает 137 пунктов) и снижение содержания окиси углерода в выхлопных газах двигателя, а прежде всего экономическая целесообразность. При получении метанола из природного газа его цена в 1,5-2 раза ниже цены бензина высших марок при высокой рентабельности (на заводах РФ она значительно выше себестоимости).

Следует отметить, что и современные технологии получения метанола из угля становятся всё более рентабельными. Например, компанией “Eastmtn” на установке мощностью 750 тыс.т. в год (Бьюмент, шт. Техас, США) показана выгодность разработанной ей технологии (см. предыдущую ссылку).

Однако, широкое применение метанольных добавок к бензину, особенно в странах с суровым климатом, сдерживается отсутствием необходимых объёмов производства стабилизирующих добавок к метанольным бензинам, препятствующих расслаиванию бензин-метанольных смесей в условиях низких температур.

В качестве стабилизаторов для метанольных бензинов спиртов с числом углеродных атомов 3-5, преимущественно, изобутанола и втор-бутанола, которые добавляют в бензин в смеси с метанолом при соотношении Метанол : Стабилизатор = 2-2,5. Но, как изобутанол, получаемый из пропилена методом оксосинтеза, так и вторбутанол, получаемый гидратацией н-бутиленов, являются дорогостоящими продуктами органического синтеза. В РФ также ограничена их сырьевая база (пропилен и н-бутилены) из-за малого числа установок каталитического крекинга.

Получение смесевой добавки: метанол + спирты-стабилизаторы непосредственно из синтез-газа в модифицированном процессе синтеза метанола экономически весьма привлекательно, так как при этом себестоимость добавки не намного превышает себестоимость метанола: она связана всего лишь с заменой типичных катализаторов синтеза метанола (цинк-хромового, на старых заводах, ещё находящихся в эксплуатации, и медно-хромовых - на современных заводах) на эти же катализаторы с добавлением в их состав щелочных компонентов, например, окиси калия. При модернизации действующих метанольных производств, капитальные затраты связаны лишь с добавлением на стадии выделения из продуктов синтеза колонны высших (по отношению к метанолу) спиртов и их осушки на колонне гетеро-азеотропной ректификации.

7.2 Экономика производства спиртового бензина

Производство спиртового бензина основано на превращении синтез-газа в спирты с преимущественным числом атомов углерода 2- 8 (преимущественно изобутанола), по технологии также аналогичной технологии производства метанола с модифицированным катализатором с тем отличием, что содержание метанола и высших спиртов в продуктах реакции находится в соотношении 50 : 50, а метанол выделяется из реакционной смеси и рециркулирует на стадию синтеза, присоединяясь к синтез газу.

Соответственно, по сравнению с затратами на производство метанола увеличиваются как эксплуатационные затраты, так и капитальные затраты на сооружение такой установки.

Расчётами, выполненными по укрупнённым показателям в ОАО ВНИИНЕФТЕХИМ (г. Санкт-Петербург) показано, что капиталовложения при сооружении вновь строящегося производства спиртового бензина капиталовложения в установку мощностью 600 тыс. тонн в год высших спиртов основы спиртового бензина составляют 0,4-0,5 млрд. долл. США при увеличении эксплуатационных затрат на 25-35% против затрат на производство метанола, что сопоставимо с удельными затратами при производстве метанола.

Сопоставительные данные получения бензина из метанола с применением технологии фирмы «Мобил» (в условиях повышенных температур и применением цеолитного катализатора, требующего периодической регенерации) с технологией получения спиртового бензина приведены в таблице:

Сравнительные показатели предлагаемого и Мобил-процесс

Как видно из таблицы, выход и качество спиртового бензина выше, а капитальные вложения и эксплуатационные затраты на производство бензинов ниже.

Большим преимуществом спиртового бензина является практически полное отсутствие вредных выбросов в атмосферу с отработавшими газами двигателя.

Следует подчеркнуть, что производство спиртов с числом атомов углерода 2-8 осуществлялось по вышеописанной технологии с конца 30-х годов на 2-х заводах в Германии и до 1964 года в СССР, в основном для получения изобутанола (на долю которого приходится более 50 % высших спиртов), и было прекращено после сооружения крупных производств изомерных бутиловых спиртов, получаемых методом оксосинтеза.

8. Выводы

1. В связи с удорожанием нефти и ужесточением требований по экологии моторного транспорта, меняются как сырьевые приоритеты, так и технология производства моторных топлив. В странах с благоприятствующим климатом во всё больших масштабах производятся моторные топлива, в частности бензины, с участием этанола. При этом используются возобновляемые источники сырья (сахарный тростник, кукуруза, финики и т.п.) и биохимические технологии.

2. Спиртовые бензины и спиртовые добавки к бензинам могут быть также получены из любого минерального углеводородного сырья (природного газа, угля и выделяемого из угольных пластов метана, горючих сланцев, битуминозных песков и т.п.), через синтез-газ, по технологии аналогичной синтезу метанола, т.е. (с учётом больших единичных мощностей установок) при относительно невысоких удельных затратах на организацию и эксплуатацию производства.

3. Использование метанола в качестве компонента моторных топлив позволяет решить следующие актуальные проблемы:

*снизить расход моторных топлив за счет вовлечения в ресурсы сырья ненефтяного происхождения;

*повысить качество моторных топлив за счет высоких октановых чисел спиртов при одновременном снижении затрат в процессе переработки нефти в высокоароматизированные фракции бензинов и прекратить использование токсичного и загрязняющего окружающую среду тетраэтилсвинца;

*снизить уровень токсичности выхлопных газов, особенно по оксидам углерода и азота, соединениям свинца и углеводородам.

В связи с этими перечисленными достоинствами, можно сказать, что перспективы производства метанола как добавка к бензинам через метод совмещенного синтеза очевидны.

9. Список использованной литературы

[1] Sherwin M. B. - Hydrocarb. Process., 1981, vol. 60, No.3, p. 79 - 84.

[2] Europ. Chem. News, 1976, vol. 29, No.767, p. 18.

[3] Пат. 3988122, 1976 г. (США).

[4] Chem. Eng. (N.Y.), 1978, vol. 85, No. 22, p. 61.

[5] Chem. Week, 1977, vol. 121, No. 22, p. 28.

[6] Chem. Week, 1978, vol. 123, No. 11, p. 19.

[7] Wolf W., Erdol и Kohle, Erdgas, Petrochem., 1974,Bd. 27, No. 11, s. 713.

[8] Kotowski W. Przem. Chem., 1978, vol.57, No.7, p. 332 - 335.

[9] Леонов В. Е. и др. - Хим. Пром., 1981, No.2, с. 18 - 19.

[10] Звонов В. А. и др. - В кн.: Тез. Докл. Всесоюз. Конф. «защита воздушного бассейна от загрязнения токсическими выбросами транспортных средств. Харьков, 1981, с. 117 - 118.

[11] Лукшо В. А., Шатров Е. В. - Там же, с. 29 - 30.

[12] Смаль Ф. В., Арсенов Е. Е., Перспективные топлива для автомобилей. М., Транспорт, 1979. 150 с.

[13] Леонов В. Е. и др- ЖВКО им. Д. И. Менделеева, 1982, т. 27, No.3, с. 148 - 164.

[14] Вяткин Ю. Л., Леонов В. Е. - В кн.: Сб. материалов Всесоюзной школы - семинара по нестационарным процессам и методам исследования в гетерогенном катализе «нестационарный катализ - 1», отделение ИФХ АН СССР,М. (Черноголовка), 1979, 149 с.

[15] Власенко В. М. и др. - Хим. Пром., 1962, No.4, с. 244 - 248.

[16] Леонов В. Е., Калиниченко Л. М. Химия твердого топлива, 1981, No.1, с. 28 - 33.

[17] Власенко В. М. и др. ДАН УССР, Сер. Б., 1976, No.9, с. 796 - 797.

www.wikipedia.org.

А. Н. Петров, Б. Т. Соколов, ООО “Оксохимнефть”, В. А. Головачев, ОАО “ВНИИ Нефтехим”// Современное состояние и прогнозы производства и применения метанола.

Карпов С. А., Кулашев Л. Х., Царев А. В., Капустин В. М., РГУ Нефти и газа им. И. М. Губкина, ИОХ им. Н. Д. Зелинского РАН, Нефтегазовое дело, 2006.

Ян Ю. Б., Нефедов Б. К., Синтез на основе углерода. М.: Химия, 1987, 264 с.

Размещено на Allbest.ru