Содержание статьи
    Также по теме

    ГАЗОХИМИЯ

    ГАЗОХИМИЯ – отрасль промышленности, которая представляет собой совокупность крупномасштабных процессов переработки природного, попутного и технологических газов.

    Как и нефть, природный газ, промышленная добыча которого началась в 1920-х, является, прежде всего, энергетическим сырьем. Газ как топливо имеет важные преимущества перед нефтью и, тем более, углем: у него высокая теплотворная способность, с помощью системы газопроводов его можно подвести к любому потребителю, при горении природного газа не остается золы. Необходимо, однако, отметить, что распространенная точка зрения на природный газ как на экологически чистое топливо не вполне верна. Во-первых, в газе обычно содержатся соединения серы, которые при горении превращаются в диоксид серы. Во-вторых, получающийся при горении СО2 усиливает парниковый эффект, приводящий к повышению температуры атмосферы. В-третьих, высокотемпературное горение газа в топках котлов электростанций сопровождается частичным окислением азота воздуха. В результате в дымовых газах электростанций появляются токсичные оксиды азота. Тем не менее, природный газ является более чистым топливом по сравнению с мазутом и, тем более, углем.

    Достоинства природного газа как энергоносителя служат причиной того, что свыше 90% всей его добычи расходуется как топливо на тепловых электростанциях, промышленных предприятиях и в быту, однако в домашнем хозяйстве экономичнее использовать электроэнергию, полученную при централизованном сжигании газа на ТЭЦ, чем газовые кухонные плиты. Это связано с гораздо большим к.п.д. промышленных агрегатов и, следовательно, со значительной экономией газа.

    Несмотря на важное значение газа в топливно-энергетическом балансе, все большая его часть идет на химическую переработку, поэтому все более возрастает роль газохимии, которая в последние десятилетия стала самостоятельной отраслью промышленности, потеснив нефтехимию.

    Основной компонент природного газа – метан. В различных месторождениях содержание метана в природном газе может меняться от 70 до 99%. Обычно природный газ содержит гомологи метана: этан, пропан, бутаны и небольшие количества более тяжелых углеводородов. Очень часто газ содержит сероводород или его органические производные – меркаптаны. Кроме того, в составе газа встречается азот, диоксид углерода, гелий.

    Состав газа специфичен для каждого месторождения. Важнейшей особенностью природного и попутного (т.е сопровождающего нефть) газов является принадлежность их углеводородов к классу алканов, т.е. наименее реакционно-способных углеводородов. Это обстоятельство затрудняет химическую переработку газа.

    Первая стадия обработки извлеченного из недр газа – осушка. В газоносных пластах всегда содержится влага, которая уносится вместе с отбираемым газом. Водяные пары в газе препятствуют многим последующим технологическим операциям транспорту газа по трубопроводам. В основе осушки газа лежат такие процессы как абсорбция специальными жидкостями (гликолями), адсорбция твердыми поглотителями, дросселирование.

    Если в газе есть соединения серы, то его нужно как можно полнее освободить от них, так как сероводород и меркаптаны вызывают интенсивную коррозию трубопроводов, обуславливают появление диоксида серы при сжигании газа, отравляют катализаторы химической переработки газа. Для очистки природного газа от сероводорода наиболее широко применяют процесс Клауса:

    SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O.

    Это позволяет не только избавиться от сероводорода, но и получить серу – сырье для производства серной кислоты. Суть процесса Клауса состоит в том, что часть сероводорода окисляют до диоксида серы, который затем реагирует с сероводородом. Эта реакция протекает при нагревании в присутствии катализатора на основе железа.

    Основные направления химических превращений алканов, входящих в состав природного и попутного газов.

    Метан. Газ, основное промышленное сырье для производства водорода. Более 3/4 всего используемого в промышленности водорода получают методом паровой каталитической конверсии метана:

    CH4 + H2O = CO + 3H2.

    По одному из способов процесс ведут в трубчатых печах в присутствии алюмоникелевого катализатора при температуре 370–450° C и давлении 20 атм.

    Половина получаемого из природного газа водорода идет на производство аммиака, поэтому крупнотоннажный синтез аммиака (а вместе с ним и получение минеральных удобрений, азотной кислоты, красителей, взрывчатых веществ) немыслим без природного газа.

    Смесь СО и Н2 называют синтез-газом, так как она используется в производствах органического синтеза, в первую очередь, метанола:

    СО + 2Н2 = СН3ОН.

    Не менее 2/3 метанола в промышленности получают по этой схеме. Синтез-газ применяют и для получения высших спиртов.