Топливом называют существующие в природе или искусственно полученные вещества, являющиеся источником тепловой энергии и сырьем для химической промышленности
Роль топлива в народном хозяйстве страны велико и все время возрастает, так как бурное развитие промышленности органического синтеза – производство пластических масс, химических волокон, синтетических каучуков, красителей, растворителей и т.д. – требует огромных количеств углеродного сырья, которое получается в результате химической переработки различных топлив
Все топлива можно разделить по агрегатному состоянию на твердые, жидкие и газообразные, а по происхождению – на естественные и искусственные. В свою очередь естественные топлива делятся на твердые (угли, древесина, сланцы, торф), жидкие (нефть) и газообразные (природные и попутные газы).
Газообразное топливо обладает рядом преимуществ по сравнению с твердым и жидким топливом, которые обусловлены его свойствами. При сгорании газа можно довести до минимума потерю теплоты с уходящими в дымовую трубу продуктами горения; при сгорании газа не образуется золы, шлака, дыма. Газ можно транспортировать самым дешевым видом транспорта – трубопроводом. По этим причинам газообразное топливо находит все более широкое применение в промышленности, а так же в качестве бытового топлива и топлива для автотранспорта.
Данная работа ставит перед собой целью рассмотреть, как именно происходят процессы переработки газообразного топлива. Кроме того, необходимо подробно рассмотреть технологические схемы переработки, конверсии и газификации.
Задачи работы заключаются
- рассмотреть классификацию и состав газообразных топлив
- изучить происхождение видов газообразного топлива
- проанализировать значение и область применения газообразного топлива
- рассмотреть подготовку газообразного топлива
- изучить методы переработки разных видов газообразного топлива
- рассмотреть конверсию углеводородных газов
- проанализировать совершенствование процессов переработки газообразного топлива
Интерес к данной теме связан, прежде всего, с тем, что газообразное топливо может быть использовано не только в качестве обычного энергетического ресурса, но и в качестве сырья. Так, например, изделия и материалы, производимые на основе переработки газообразного топлива имеют место быть в химической, металлургической, горной, пищевой, деревообрабатывающей, медицинской, строительной, топливно-энергетической и текстильной промышленности, а также в машиностроении, сельском хозяйстве, культуре и в быту.
Газообразные топлива
... промышленности, но и в хозяйстве. Газообразное топливо имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с другими видами топлива: ... переработке нефти. Газообразное топливо может быть естественным и искусственным. К естественным относятся легкие газообразные углеводороды, улавливаемые при добыче нефти, и природные газы чисто газовых ... сжиженных газов в качестве топлива главным образом используются ...
Газообразным топливом называется топливо, находящееся в состоянии газа при температуре и давлении его эксплуатации. Таким образом, газообразное топливо может храниться и транспортироваться в жидком (сжиженный газ) и в твердом (например, гидриды водорода) состоянии.
По происхождению газообразное топливо подразделяется на природное (ископаемое топливо) и синтетическое. К газообразному топливу относятся также отходы некоторых металлургических (доменный газ) и химических производств.
К природному газообразному топливу относятся различные природные горючие газы, представляющие собой естественные смеси углеродов различного состава и
- собственно природные газы, месторождения которых не связаны с месторождениями
нефти; - попутные газы, которые растворены в нефти или
находятся над скоплениями ее в виде «газовой шапки», то есть газы, месторождения которых генетически связаны с месторождениями нефти; - газы газоконденсатных месторождений, обогащенные жидкими легкокипящими углеводородами, которые отделяются от газа при
снижении давления в виде жидкой фазы – конденсата.
К синтетическому газообразному топливу относятся разнообразные горючие газы, полученные при переработке твердого и жидкого топлива: газы нефтепереработки, генераторные газы, обратный коксовый газ и другие.
Классификация газообразных топлив представлена на рис. 1.1.
Более наглядно газообразное топливо можно классифицировать иначе:
— пропан C3H8 — органическое вещество класса алканов. Содержится в природном газе, образуется при крекинге нефтепродуктов. Ядовит. Применяется в качестве топлива при: при выполнении газопламенных работ на заводах и предприятиях, при кровельных работах, для обогрева производственных помещений, для газовых плит, водогрейных колонок в пищевой промышленности, в быту. В последнее время широко используется в качестве автомобильного топлива, т.к. дешевле и экологически безопаснее бензина.
- бута́н C4H10— органическое соединение класса алканов. Ядовит, вдыхание бутана вызывает дисфункцию лёгочно-дыхательного аппарата.
Содержится в газовом конденсате и нефтяном газе (до 12 %).
Является
Продуктом каталитического и гидрокаталитического крекинга нефтяных
фракций. При полном сгорании на воздухе образует углекислый газ и воду. Бутан применяется в смеси с пропаном в зажигалках, в газовых баллонах в
сжиженном состоянии, где он имеет запах, так как содержит специально
добавленные одоранты. При этом используются «зимние» и «летние» смеси с
различным составом.
— метан СН4 – простейший углеводород, бесцветный газ без запаха. Малорастворим в воде, легче воздуха. Сам по себе метан не токсичен и не опасен для здоровья человека. Область применения метана: топливо, продукты хлорирования используются в огнетушителях, а так же как снотворное, или растворитель, производство продукта дегидрирования-ацетилена, продукт конверсии-синтез-газ. Используется для производства метанола и формальдегида, а следовательно и полимеров, медикаментов и денатурирующих и дезинфицирующих материалов. Также из синтез-газа изготавливаются аммиак и удобрения.
— водород Н2 — первый элемент периодической системы элементов. Лёгкий бесцветный газ. В смеси с воздухом или кислородом горюч и взрывоопасен. Нетоксичен. Область применения водорода: химическая промышленность, пищевая промышленность, авиационная промышленность, топливо.
— сжатый природный газ — используется в качестве моторного топлива вместо бензина, дизельного топлива и пропана. Не токсичен в малых концентрациях. Не вызывает коррозии металлов. Компримированный природный газ дешевле, чем любое нефтяное топливо, в том числе и дизельное, но по калорийности их превосходит. Низкая температура кипения гарантирует полное испарение природного газа при самых низких температурах окружающего воздуха. Природный газ сгорает практически полностью и не оставляет копоти, ухудшающей экологию и снижающей КПД. Отводимые дымовые газы не имеют примесей серы и не разрушают металл дымовой трубы. Эксплуатационные затраты на обслуживание газовых котельных также ниже, чем традиционных.
— смеси- сжиженные углеводородные газы (СУГ)— смесь сжиженных под давлением лёгких углеводородов с температурой кипения от −50 до 0 °C. Предназначены для применения в качестве топлива. Состав может существенно различаться, основные компоненты: пропан, пропилен, изобутан, изобутилен, н-бутан и бутилен. Производится в основном из попутного нефтяного газа. Транспортируется и хранится в баллонах и газгольдерах. Применяется для приготовления пищи, кипячения воды, отопления, используется в зажигалках, в качестве топлива на автотранспорте.
Состав газообразного топлива зависит от его природы, происхождения и способа получения. Природные газы состоят преимущественно из метана с незначительным содержанием других низших алканов оксида углерода и азота. В попутных газах содержится значительное количество алканов от этана до пентана и выше, при относительно низком содержании метана. Газы газоконденсатных месторождений в них колеблется от 10 до 350 г/м3. Во всех углеводородных газах природного происхождения содержатся в различных количествах азот, оксид углерода (IV), сероводород, аргон и гелий.
Рис.1.1. Классификация газообразного топлива
В состав газов нефтепереработки входят помимо алканов низшие алкены и водород. Горючие газы, получаемые переработкой твердого топлива, существенно различаются по составу, однако общим для них является высокое содержание водорода, азота и оксида углерода (IV), что связано с особенностями их получения.
Средний состав газообразного топлива различного происхождения приведен в табл. 1.1, 1.2 и 1.3.
Таблица 1.1
Состав газов нефтепереработки (% об.)
|
Компонент |
Метод переработки |
||||
|
Термический крекинг |
Пиролиз керосина |
Каталитичес-кий крекинг |
Каталитичес-кий риформинг |
Гидро-крекинг |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
Метан |
16,0 |
41,4 |
3,4 |
13,0 |
6,9 |
продолжение табл. 1.1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
Этан |
17,0 |
8,3 |
2,8 |
21,0 |
14,0 |
|
Пропан |
21,5 |
1,0 |
10,7 |
32,0 |
44,7 |
|
Бутан |
19,5 |
5,4 |
31,0 |
28,0 |
34,4 |
|
Этилен |
2,5 |
22,0 |
4,5 |
— |
— |
|
Пропилен |
9,0 |
14,5 |
23,8 |
— |
— |
|
Бутилены |
14,3 |
11,7 |
23,7 |
— |
— |
|
Водород |
0,2 |
0,6 |
0,1 |
6,0 |
— |
