CC BY
41
13. Vanden Bussche К. М., Froment G.F. The STAR configuration for methanol synthesis in reversed flow reactors // The Canadian Journal of Chemical Engineering. 1996. V.74(5). P. 729.
14. Catalytic synthesis of methanol from CO/Hj. I. Phase composition. Electronic properties and Activities of the Си&Ю/МгОз / Herman R.O. [ets.] // J. Catal. 1979. V. 56. P. 407.
15. Розовский А.Я., Лиин Г.И. Теоретические основы процесса синтеза метанола. М.: Химия, 1990. 272 с.
16. Энерго- и ресурсосберегающий процесс получения метанола из природного газа. / Е.В. Писаренко [и др.] //Теорет. основы химич. технологии, 2008. Т42. №1. С.14-20.
17. Бахтин А.А., Писаренко Е.В.; Абаскулиев Д.А. Энергохимический способ получения метанола из природного газа // Химич. промышленность сегодня, 2007. №12. С. 27-29.
УДК 002.53:661.9
М. С. Морозова, Е. В. Писаренко, С. В. Дудник
Российский химико-технологический университет им. Д.И.Менделеева, Москва, Россия.
СОЗДАНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ “GASPROCESS” ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА
Создана база данных по известным промышленным технологиям переработки природного газа в ключевые продукты химического синтеза. Разработан пакет программ “GasProcess” для расчета химико-технологических схем. Предложена и рассчитана новая энерго- ресурсосберегающая схема процесса получения метанола и диметилового эфира из природного газа.
Database on known industrial technologies of natural gas conversion to key chemical products has been created. Program “GasProcess” to calculate chemical technological schemes has been developed. New energy- and resource-saving scheme of methanol and dimethyl ether production from natural gas has been suggested and calculated.
Для создания новых эффективных технологий получения метанола и диметилового эфира с себестоимостью, по крайней мере, на 10-15 % меньше, чем себестоимость метанола и диметилового эфира, производимых по традиционным технологиям, проведен системный анализ известных промышленных процессов. Программное приложение “GasProcess” разработано в среде Borland C++ Builder 6, с использованием персональной СУБД Access. Данный программный продукт содержит в себе справочную информацию по переработке природного газа, включающую как традиционные, так и новые технологии производства синтез-газа, технологии получения метанола из синтез-газа, технологии получения ДМЭ из синтез-газа и метанола. Информация представлена в удобном виде таблиц и закладок, что позволяет легко ориентироваться в разделах и быстро находить нужный материал. По каждой технологии дана краткая историческая справка, приведен
список фирм-производителей, указано основное промышленное оборудование, известные промышленные катализаторы, достоинства и недостатки технологии. Реализована возможность расчета новых химикотехнологических схем (ХТС) и отдельных аппаратов в схемах, путем задания входных параметров потока и, последующего расчета выходных параметров штока из аппарата, что создает у пользователя более полное представление о затрагиваемой проблеме. Благодаря большому количеству справочной информации и возможности проводить расчет, как отдельных аппаратов, так и ХТС в делом, приложение может быть использовано в качестве дополнительного учебного пособия.
Для Северных регионов большое значение имеет метанол, так как он используется в качестве ингибитора гидратообразования в магистральных трубопроводах. На стационарных каталитических установках он является сырьем для получения высокооктановых моторных топлив [1]. При этом блочно-модульные установки должны быть собраны из отдельных модулей, опыт эксплуатации которых уже имеется в газовой: промышленности.
В промышленности существуют разработанные технологии переработки природного газа в синтез-газ с последующей конверсией в метанол и ДМЭ. Все они предусматривают на первой стадии этих производств получение синтез-газа различными способами:
• паровой конверсией
СН4 + Н2ОСО + ЗН2, (1)
• парциальным окислением метана кислородом
2СН4+02=2СО + 4Н2, (2)
• углекислотной конверсией метана
СИ, + СОг=2СО + 2Н2. (3)
Реакции (1) и (3) сильно эндотермические, реакция (2) слабо экзотермическая. В зависимости от дальнейшего использования синтез-газа нужно получать смесь СО + Н, разного состава. По реакции (1) получается синтез-газ состава Н2 : СО = 3:1, по реакции (2) - состава 2:1 и по реакции (3) - состава 1:1. Используются также различные комбинации реакций (1), (2) и (3). Новым направлением является совмещение этих, реакций, в особенности эндотермических процессов (1) и (3), с каталитическим или термическим горением.
Произведенный синтез-газ используется в дальнейшем для синтеза метанола [2-3] из оксида углерода и диоксида углерода.
• получение метанола из оксида углерода
СО + 2Н2 = СН3ОН (4)
• получение метанола из диоксида углерода
С02 + ЗН2 = СНзОН + Н20 (5)
• паровая конверсия оксида углерода
СО + Н20 = С02 + Н2 (6)
Все реакции обратимы, и поэтому в реакторе не может быть достигнута 100% конверсия. С понижением температуры и увеличением давления равновесное количество образовавшегося метанола возрастает. Обычно рав-
новесная степень превращения не превышает 30-75 % в диапазоне изменения температур 180-280°С и диапазоне изменения давления 4.0-8.0 МПа.
Реакция синтеза диметилового эфира из метанола является экзотермической. Процесс проводится в температурном интервале 250 - 450°€ на кислотном катализаторе.
2СН3ОН <-+ СН3ОСН3 + Н20 (7)
Одной из актуальных тем исследований на сегодняшний день [4]
является прямой способ получения диметилового эфира из синтез-газа на бифункциональных катализаторах, исключающий промежуточную стадию получения метанола.
• получение метанола
СО+2 Н2 = СНзОН (8)
• получение диметилового эфира
2 СН3ОН = СНзОСНз +Н20 (9)
• паровая конверсия оксида углерода
С0+Н20 = С02 + Н2 (10)
В последние годы наметился значительный спрос на диметиловый эфир. Диметиловый эфир используется как растворитель, компонент дизельных топлив. При использовании диметилового эфира с небольшим содержанием воды в качестве компонента дизельного топлива резко улучшаются характеристики работы мотора, при этом значительно сокращаются вредные выбросы в окружающую среду углеродных компонентов, а также оксидов азота и углерода [5-6]. Применение диметилового эфира в качестве аэрозольного пропеллента вместо хлорфторуглеродов, разрушающих озоновый слой в атмосфере, также более предпочтительно, ибо диметиловый эфир не вызывает подобного эффекта, он растворяется хорошо в воде и фотохимически относительно реакционноспособен. ДМЭ разрушается в тропосфере, не достигая озонового слоя. Диметиловый эфир также применяется в косметике, если он освобожден от нежелательных запахов. Дезодорированный диметиловый эфир производится дегидратацией метанола и его дистил-ляционной очисткой. Общая потребность в диметиловом эфире составляет миллионы тонн в год.
Разрабатываемые новые технологии являются гибкими и в зависимости от конъюнктуры рынка могут быть получены в тех или иных количествах метанол, диметиловый эфир топливного варианта или же диметиловый эфир высокой чистоты, используемый в косметической и парфюмерной промышленности.
Библиографические ссылки
1. Dimethyl ether as fuel for Cl engines - a new technology and its environmental potential. / H. Ofner [ets.] // SAE Technical Paper Series, 1998. N 981158. PP. 1-14.
2. Devinger Mahajan, Goland Allen W. Integrating low-temperature methanol synthesis and C02 sequestration technologies: application to IGCC plants // Catalysis Today. 2003. V.84. P. 71
3. Писаренко Е.В., Писаренко В.Н.Анализ и моделирование процесса конверсии синтез-газа в метанол: новые тенденции в повышении рентабельности метанольных производств // Теоретич. основы химич. технологии, 2007. Т.41. №2. С. 1-11.
4. Qindjie Ge, Youmei Huang. Bifunctional catalysts for conversion of synthesis gas to dimethyl ether // Applied Catalysis A: General, 1998. 167. PP. 23-30.
5. Process to produce DME / US Patent 6,608,114 (2003).
6. Process for the synthesis of a methanoI/DME mixture from synthesis gas. / US Patent 6,191,175 (2001).
УДК 502.55.001.18
В. В. Плужников, С. П. Дударов
Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия
ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПОСТОЯННО ДЕЙСТВУЮЩИХ
ИСТОЧНИКОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ с ПОМОЩЬЮ САМООРГАНИЗУЮЩИХСЯ КАРТ
'the task of identificafion of constantly acting pollution sources by self-organizing Ko-honen maps is solved in the work. The calculations are carried on and the training selection is made. The trained maps are used for identification of pollution sources at different meteorological conditions. The analysis is carried on and the conclusions about dependence of identification quality from map features and training, selection are made.
В работе решена задача идентификации постоянно действующих источников загрязнения с использованием самоорганизующихся карт Кохоиена. Проведены расчеты и составлена обучающая выборка. Обученные карты использованы для идентификации источников загрязнения при различных метеоусловиях. Проведен анализ и сделаны заключения о зависимости качества идентификации от характеристик карты и обучающей выборки.
Задача идентификации постоянно действующих промышленных источников загрязнения является актуальной, однако ее решение сопряжено с рядом трудностей, таких, как сложность математических моделей распространения примесей в атмосфере, неопределенность исходной информации, связанная с изменчивостью метеоусловий в процессе рассеяния загрязняющего вещества в воздухе, и других. Искусственные нейронные сети хорошо зарекомендовали себя при решении подобных задач.
Задача идентификации постоянно действующих источников загрязнения химических производств может быть сформулирована следующим образом. На ограниченной территории сосредоточена группа постоянно действующих источников загрязнения воздуха и станция контроля. Требуется по данным замеров концентрации загрязняющих веществ и информации о метеоусловиях определить один или несколько источников, являющихся наиболее вероятными виновниками нарушения норм предельно допустимых выбросов в случае обнаружения превышения нормальных уровней концен-
