گاز سنتز چه مصارفي دارد و بهترين روش توليد آن كدام است؟

واضح آرشیو وب فارسی:سایت دانلود رایگان:

نويسنده: فرهاد محمدي

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:

در اين روش اتيلن گليكول بر اثر تراكم گاز سنتز در فشار بالا و در حضور كاتاليست به دست ميآيد: 2- تهية اتيلن گليكول

در اين نوع واكنش‌ها از اولفين‌ها با استفاده از گاز سنتز، آلدئيد توليد ميشود. اين واكنش اكسو سنتز نيز ناميده ميشود. 3- واكنش‌هاي هيدروفرميلدار كردن

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. 4- سنتز فيشر- تروپش

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. 5- احياي سنگ آهن

از جمله ديگر مصارف گاز سنتز، ميتوان به تهيه الكل‌هاي سنگين، ديمتيل اتر، استرها، كتون‌ها، هيدروكربورها و غيره اشاره كرد. 6- ساير مصارف

روش‌هاي تهية گاز سنتز

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:
1- گازي‌شكل‌كردن زغال سنگ

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.

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: 2- اكسيداسيون جزئي هيدروكربن‌ها

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.

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. 3- رفرمينگ هيدروكربن‌ها

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.
__________________

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: سایت دانلود رایگان]

[مشاهده در: www.freedownload.ir]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 351]