ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРИРОДНЫХ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ презентация

Содержание

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

Слайд 1ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРИРОДНЫХ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ МОТОРНЫЕ ТОПЛИВА
Лекция №3

Слайд 2АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ 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 3АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ МОТОРНЫЕ ТОПЛИВА
План лекции № 4
Спиртовые и оксигенатные топлива
Диметиловый эфир
Производство моторных

топлив из возобновляемых источников сырья
Водородные топлива
Топливные элементы


Слайд 4КЛАССИФИКАЦИЯ 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 5Классификация 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 6Общая 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 7Общая 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 8Общая классификация альтернативных топлив (3 группы)
Третья группа: ненефтяные топлива (спирты, природный

и попутный газы, водород)

Слайд 9Критерии оценки эффективности применения различных видов топлива
Уровень вредных выбросов.
Затраты на производство

топлива и инфраструктуру.
Стоимость двигателя.

Слайд 10Оценка 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 11Меры 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 12Классы 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 13Количество автомобилей в России, соответствующих требованиям Евро, %

Слайд 14ГАЗОВОЕ 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 15ГАЗОВОЕ ТОПЛИВО
Трудности применения газового топлива в дизельных двигателях:
Высокая температура самовоспламенения:
метан

-537 ºС,
пропан -510 ºС,
бутан -480 ºС;
для дизельного топлива 230-250 ºС

Слайд 16Способы 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 17Интегральная экологическая опасность моторных топлив

Слайд 18Технология 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 19Обзор 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 21Синтез 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 22Синтез Фишера-Тропша Катализаторы
Ni, Co, Fe


с добавками оксидов Th, Mg, Ti, Zr
носитель:Al2O3, SiO2,

цеолиты
промоторы: соли щелочных металлов

Слайд 23Синтез Фишера-Тропша
Условия процесса:
Т=170-200 ºС Со-катализаторы
Р=0,1-1 МПа
На железосодержащих катализаторах:
Т=200-350 ºС
Р=3-4 МПа


Слайд 24Аппаратурно-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 25Аппаратурно-технологическое оформление
Процесс «Krupp-Kohlechemie» (пилотная установка):
Fe-катализатор
Т=200-215 ºС
Р=1,1 МПа
ОС синтез газа 100 ч-1

Слайд 26Аппаратурно-технологическое оформление
«Ruhrchemie - Lurgi» на заводе «Sasol-1»:
Газификация угля.
Использование стационарного Fe-

катализатора

Слайд 27Аппаратурно-технологическое оформление
Технология СЖУ в газовой фазе на заводах «Sasol-2» и «Sasol-1»:


Кислородная газификация угля
Использование взвешенного слоя Fe-катализатора.

Слайд 28Аппаратурно-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 29Некоторые особенности СЖТ-СФТ
Требования к катализатору:
1) выбор активного компонента
железосодержащие, кобальтсодержащие катализаторы;
Ni –

низкая селективность к высшим углеводородам;
Ru – высокая стоимость


неэффективны

Слайд 30Различие 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 31Различие 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 32Некоторые 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 33Требования 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 34Требования 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 35Требования 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 36Требования 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 37Требования 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 38Состав получаемых продуктов и необходимость их переработки

Слайд 39Разработка технологии получения СЖТ в России (ОАО «Газпром»)

Слайд 41Выбор 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 42Реакторы с псевдоожиженным слоем катализатора
Не перспективны:
сложность и дороговизна конструкции;
низкое содержание катализатора

в реакционном объеме
низкий срок службы катализатора.

Слайд 43Трубчатые 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 44Реакторы 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 45Радиальный реактор (ООО «ВНИИГАЗ, ФГУП НИФХИ им. Л.Я. Карпова»)
Равномерное распределение газа в

слое катализатора, нет локальных перегревов катализатора.
Низкое гидравлическое сопротивление.

Похожие презентации

Метод конкретных ситуаций 331
Agile Cymru - What Happened to Being eXtreme? 184
Государственная политика в области общего образования 245
Пространственное прогнозирование. Детство. Родительские сообщества. Образовательные учреждения 200
Контроль и оценка знаний. Уровни педагогического контроля 221
Итоговое сочинение. Работа над ошибками 256

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.

Для правообладателей

Яндекс.Метрика