PDA

توجه ! این یک نسخه آرشیو شده میباشد و در این حالت شما عکسی را مشاهده نمیکنید برای مشاهده کامل متن و عکسها بر روی لینک مقابل کلیک کنید : گاز سنتز چه مصارفي دارد و بهترين روش توليد آن كدام است؟



ehsan
26-08-2011, 20:43
شبكه تحليلگران تكنولوژي ايرانگاز سنتز چه مصارفي دارد و بهترين روش توليد آن كدام است؟

استفادة بهينه از گاز طبيعي در جهان به معني پيشرفت تكنولوژي استحصال اين حامل انرژي، توسعة فناوري‌هاي انتقال و تبديل آن و در نتيجه افزايش روزافزون توليد و تجارت آن است. به طور كلي جهت استفاده از گاز طبيعي دو راهكار عمده وجود دارد:
1) پالايش گاز طبيعي و استفاده از آن به عنوان سوخت و واردشدن در بازار تجارت گاز طبيعي

2) استفاده از گاز طبيعي ضمن تبديل آن به فراورده‌هاي باارزش

از جمله فرايند‌هاي مؤثر در استفاده از گاز طبيعي جهت توليد فراورده‌هاي با ارزش مي‌توان به تكنولوژي‌هاي GTL و OCM اشاره نمود.

اهميت گاز سنتز

اكثر روش‌هاي استفاده از گاز طبيعي جهت توليد فراورده‌هاي باارزش، مستلزم توليد گاز سنتز به عنوان حد وسط مي‌باشند متاسفانه با وجود اينكه زمان زيادي از شناخته‌شدن تكنولوژي توليد گاز سنتز در دنيا مي‌گذرد، كلية واحدهاي توليد گاز سنتز در كشور توسط شركت‌هاي خارجي نصب و راه‌اندازي شده‌اند.

با توجه به اين موضوع و اهميت و جايگاه گاز سنتز در صنعت، در پژوهشگاه صنعت نفت فعاليت‌ها و تحقيقات گسترده‌اي جهت شناخت روش‌ها و تكنولوژي‌هاي مناسب توليد، ساخت كاتاليست مربوطه و فرايند‌هاي استفاده از گاز سنتز جهت توليد فراورده‌هاي باارزش آغاز شده و در حال انجام است.

در سال‌هاي اخير تلاش­هاي گستردة جهاني جهت استفاده مؤثر از گاز طبيعي و تبديل آن به محصولات با ارزش و آسان از نظر حمل و نقل نظير متانول، سوخت‌هاي هيدروكربني مايع و مواد اوليه پتروشيمي نظير اتيلن و ساير اولفين‌هاي سبك، انجام شده است كه در اين ميان توليد و استفاده از گاز سنتز جايگاه ويژه­اي در صنعت به خود اختصاص داده است. با توجه به اينكه در پژوهشگاه صنعت نفت، طرحي پژوهشي جهت شناخت تكنولوژيهاي مناسب توليد اين ماده در حال انجام است، در متن زير به معرفي موارد مصرف گاز سنتز و روش‌هاي توليد آن پرداخته مي‌شود

گازسنتز چيست؟


اصطلاح گاز سنتز به مخلوط‌هاي گازي اطلاق مي­شود كه محتوي منوكسيدكربن و هيدروژن به نسبت‌هاي مختلف باشند. هيدروژن و منوكسيدكربن دو مادة مهم در صنايع شيميايي محسوب شده و داراي مصارف و كاربردهاي فراواني مي­باشند. منوكسيدكربن در توليد رنگ‌ها، پلاستيك‌ها، فوم‌ها، حشره­كش‌ها، علف‌كش‌ها، اسيدها و ... به كار مي­رود. از جمله مصارف هيدروژن نيز مي­توان به توليد آمونياك، هيدروژناسيون و هيدروكراكينگ اشاره نمود.

گاز سنتز مادة اوليه بسيار با ارزشي جهت توليد مواد متنوع شيميايي مي­باشد. با استفاده از اين گاز و فرايندهاي مختلف، مي­توان مواد متنوع شيميايي را توليد نمود كه بسته به روش توليد آن نسبت‌هاي مختلف هيدروژن به منوكسيدكربن به دست مي­آيد. همچنين در موارد مصرف در صنعت، بسته به فرايندي كه گاز در آن مورد استفاده قرار مي­گيرد، نسبت‌هاي مختلف لازم است.

موارد مصرف گاز سنتز

عمده موارد مصرف گاز سنتز به شرح ذيل است:

1- تهية متانول


از آنجايي‌كه متانول به مقدار زياد در سنتز استيك اسيد مصرف مي­شود، اهميت فراواني در صنعت دارد. متانول طبق واكنش زير از گاز سنتز تهيه مي­­­شود:



2- تهية اتيلن گليكول

در اين روش اتيلن گليكول بر اثر تراكم گاز سنتز در فشار بالا و در حضور كاتاليست به دست مي­آيد:



3- واكنش‌هاي هيدروفرميل­دار كردن

در اين نوع واكنش‌ها از اولفين‌ها با استفاده از گاز سنتز، آلدئيد توليد مي­شود. اين واكنش اكسو سنتز نيز ناميده مي­شود.



4- سنتز فيشر- تروپش

در اين فرايند گاز سنتز به مولكول‌هاي بنزيني در گستره تبديل مي­شود. در اصل اين واكنش اوليگومريزاسيون منوكيسدكربن به وسيلة هيدروژن جهت تشكيل محصولات آلي مي­باشد.



5- احياي سنگ آهن

جهت احياي سنگ آهن به دست آمده از معادن، از گاز سنتز استفاده مي­شود در اين فرايند آهن يا پودر آن به وسيله احياي مستقيم كاني‌هاي آهن به دست مي­آيند.


6- ساير مصارف

از جمله ديگر مصارف گاز سنتز، مي­توان به تهيه الكل‌هاي سنگين، دي­متيل اتر، استرها، كتون‌ها، هيدروكربورها و غيره اشاره كرد.

روش‌هاي تهية گاز سنتز

1- گازي‌شكل‌كردن زغال سنگ

اين روش، اولين روش توليد گاز سنتز است كه در آن گاز سنتز توسط گازي شكل كردن كك از ذغال سنگ در دماهاي پايين به وسيلة هوا و بخار آب به دست مي­آيد:



اين فرايند غير كاتاليستي بوده و نسبت توليدي توسط آن كم، و در حدود 1 است. با توجه به وجود مواد متنوع در ذغال سنگ، گاز سنتز توليدي از اين روش نيازمند واكنش‌ها و خالص­سازي‌هايي جهت توليد گاز سنتز با خلوص بالا مي­باشد.

2- اكسيداسيون جزئي هيدروكربن‌ها

اين فرايند، غيركاتاليستي بوده و در اصل احتراق جزئي هيدروكربن در حضور اكسيژن و بخار آب مي­باشد. موقعي كه متان به عنوان خوارك مورد استفاده قرار گيرد، واكنش‌هاي لازم به اين صورت است:



واكنش اول شديداً گرما­زا بوده و گرماي لازم براي انجام دو واكنش ديگر كه گرما­گير هستند را توليد مي­كند. واكنش به طور كلي به صورت زير است:



مزيت عمدة اين روش كه يك فرايند توليد گرما مي‌باشد اين است كه طيف گسترده­اي از هيدروكربن‌ها را به عنوان خوراك مي­تواند مورد استفاده قرار دهد. تركيب گاز سنتز توليدي بستگي به نسبت كربن به هيدروژن خوراك و مقدار بخار اضافه شده دارد.

3- رفرمينگ هيدروكربن‌ها

اين فرايند واكنش كاتاليستي هيدروكربن و عامل تغيير شكل دهنده (Reforming agent ) در دماي بالا مي‌باشد. عامل تغيير شكل دهنده مي­تواند بخار آب، دي­اكسيد كربن، اكسيژن و يا مخلوط آنها باشد. تركيب درصد گاز سنتز توليدي بستگي به نوع هيدروكربن به كار رفته، عامل تغيير شكل دهنده و مقدار آن، شرايط عملياتي و نوع كاتاليست دارد.

واكنش‌هاي كلي به صورت زير مي­باشند:



فرايند مناسب جهت توليد گاز سنتز

از آنجايي‌كه گاز سنتز مصرف زيادي در صنايع دارد، لذا براي توليد آن نياز به فرايندي است كه اولاً قادر به توليد فراوان آن بوده و ثانياً مقرون به صرفه باشد. گاز سنتز در ابتدا از مخلوط كك، هوا و بخار آب توليد مي­شد، اما رايج‌ترين و با صرفه­ترين روشي كه از سال 1930 تاكنون مورد استفاده قرار مي­گيرد، رفرمينگ هيدوركربن‌ها مي­باشد. در بين هيدروكربن‌ها نيز فقط هيدروكربن‌هاي سبك به صورت متداول، تجاري و مقرون به صرفه مورد استفاده قرار مي­گيرند كه در اين ميان گاز طبيعي از همه متداولتر و پروپان و بوتان در درجة بعدي هستند. امروزه با تهية كاتاليست‌هاي مخصوص، استفاده از نفتا به عنوان خوراك نيز مورد توجه قرار گرفته است. عمده­ترين دلايل استفاده از فرايند رفرمينگ جهت توليد گاز سنتز و همچنين استفاده از هيدروكربن‌هاي سبك به ويژه گاز طبيعي به عنوان خوراك، به شرح زير است:

1- در سه دهة اخير به علت افزايش قيمت كك و كاهش قيمت گاز طبيعي، فرايند رفرمينگ گاز طبيعي نسبت به فرايند گازي‌شكل‌كردن ذغال سنگ مقرون به صرفه­تر است.

2- ناخالصي موجود در گاز توليدي فرايند رفرمينگ گاز طبيعي، نسبت به ساير فرآيندها كمتر است. در ساير فرايندها به دليل وجود مواد متعدد در خوراك، ناخالصي بيشتر مي­باشد.

3- يكي از مشكلاتي كه در واحدهاي توليد گاز سنتز با آن روبه­رو هستيم، مسالة تشكيل كربن روي كاتاليست است كه به نوبه خود باعث به وجود آمدن مشكلات عديده­اي از جمله كاهش فعاليت كاتاليست، كاهش راندمان توليد، ايجاد نقاط داغ روي راكتور و در نتيجه وارد آمدن صدمات زياد به راكتور، ايجاد گرديان‌هاي شديد درون راكتور و در نتيجه وارد آمدن خسارت به كاتاليست و غيره مي­شود. بنابراين فرايندي مقرون به صرفه­تر و معقول‌تر است كه تشكيل كربن در آن كمترين مقدار باشد. در واحدهاي رفرمينگ تشكيل كربن به نوع كاتاليست و خوراك مصرفي بستگي دارد. طبق تحقيقات به عمل آمده سرعت نسبي تشكيل كربن روي كاتاليزورهاي نيكل كه مهترين كاتاليست مصرفي در فرايندهاي رفرمينگ هستند، به ترتيب زير مي­باشد:

Ethylene>> benzene, toluene>n-heptane>n-hexane>cyclohexane>trimethyle butane,n-butane>methane

بنابراين در فرايند رفرمينگ هيدروكربن‌ها جهت توليد گاز سنتز، استفاده از خوراك‌هاي سبك‌تر به ويژة متان، مقرون به صرفه و مناسب مي­باشد.

با توجه به مطالب فوق‌الذكر پر واضح است كه فرايند رفرمينگ گاز طبيعي جهت توليد گاز سنتز مقرون به صرفه­ترين روش است. گرچه دلايل ويژه­اي مانند دسترسي آسان به مواد اوليه، ارزان بودن يك خوراك نسبت به خوراك ديگر، سادگي تكنولوژي و غيره ممكن است باعث تغيير در انتخاب فرايند شود.

naft.itan.ir?id=746