WikiDer > Процесс Бергиуса

Bergius process
Фридрих Бергиус

В Процесс Бергиуса это метод производства жидкости углеводороды для использования в качестве синтетическое топливо к гидрирование легколетучего каменного угля при высоких температуре и давлении. Впервые он был разработан Фридрих Бергиус в 1913 г. В 1931 г. Бергиус был награжден Нобелевская премия по химии за развитие химии высокого давления.[1]

Процесс

Уголь тонко измельчается и сушится в потоке горячего газа. Сухой продукт смешивается с тяжелой нефтью, возвращаемой из процесса. А катализатор обычно добавляется в смесь. За прошедшие годы был разработан ряд катализаторов, в том числе вольфрам или же молибден сульфиды, банка или же никель олеат, и другие. В качестве альтернативы сульфиды железа, присутствующие в угле, могут обладать достаточной каталитической активностью для процесса, которым был первоначальный процесс Бергиуса.[2]

Смесь перекачивается в реактор. Реакция протекает при температуре от 400 до 500 ° C и от 20 до 70 ° C. МПа водород давление. В результате реакции образуются тяжелые масла, средние масла, бензин и газы. Общую реакцию можно резюмировать следующим образом:

(где x = Степени ненасыщенности)

Непосредственный продукт из реактора необходимо стабилизировать, пропустив его над обычным катализатором гидроочистки. Поток продукта содержит большое количество нафтенов и ароматических углеводородов, мало парафинов и очень мало олефинов. Различные фракции можно передавать на дальнейшую обработку (треск, реформирование) выпускать синтетическое топливо желаемого качества. Если пройти через такой процесс, как Платформинг, большая часть нафтенов превращается в ароматические углеводороды, а регенерированный водород возвращается в процесс. Жидкий продукт от Platforming будет содержать более 75% ароматических углеводородов и иметь Октановое число по исследованиям (RON) более 105.

В целом, около 97% входящего углерода, подаваемого непосредственно в процесс, можно преобразовать в синтетическое топливо. Однако любой углерод, используемый при производстве водорода, будет теряться в виде диоксида углерода, что снижает общую углеродную эффективность процесса.

Остаток инертных смолистых соединений смешан с золой угля и катализатора. Чтобы свести к минимуму потери углерода в остаточном потоке, необходимо использовать малозольное сырье. Обычно уголь должен содержать <10% золы по весу. Водород, необходимый для процесса, также может быть получен из угля или остатков путем паровой риформинг. Типичная потребность в водороде составляет ~ 80 кг.[нужна цитата] водорода на тонну сухого беззольного угля. Обычно этот процесс похож на гидрирование. Выпуск осуществляется на трех уровнях: тяжелая нефть, средняя нефть, бензин. Среднее масло гидрируется, чтобы получить больше бензина, а тяжелое масло снова смешивается с углем, и процесс возобновляется. Таким образом, тяжелая нефть и средние нефтяные фракции также повторно используются в этом процессе.

Самым последним развитием работы Бергиуса является установка двухступенчатого гидросжижения в г. Wilsonville AL который работал в 1981-85 гг. Здесь угольный экстракт готовили при нагревании и давлении водорода с использованием тонко измельченного угля и рециркулирующего донорного растворителя. По мере разрушения молекулы угля образуются свободные радикалы, которые немедленно стабилизируются за счет поглощения атомов H из донорного растворителя. Затем экстракт поступает в каталитическую установку гидрокрекинга с кипящим слоем (установка H-Oil), в которую подается дополнительный водород, образуя углеводороды с более низкой молекулярной массой и отделяя серу, кислород и азот, изначально присутствующие в угле. Часть жидкого продукта представляет собой гидрогенизированный донорный растворитель, который возвращается на стадию I. Остаток жидкого продукта фракционируется путем перегонки с получением продуктов с различными интервалами кипения и золы. Зольный остаток поступает в установку Kerr-McGee CSDA, которая дает дополнительный жидкий продукт и высокозольный материал, содержащий непрореагировавший уголь и тяжелый остаток, который на коммерческой установке будет газифицирован для получения H2, необходимого для подачи в процесс. Параметры можно регулировать, чтобы избежать непосредственной газификации угля, поступающего на установку. Альтернативные варианты конфигурации установки могут использовать L-C Fining и / или блок обеззоливания антирастворителем. Типичными соединениями в донорном растворителе являются ароматические соединения с конденсированным кольцом (тетрагидронафталин и выше) или аналогичные гетероциклы.

История

Фридрих Бергиус разработал этот процесс во время своего абилитация. Методика химии углеродсодержащих субстратов при высоком давлении и высоких температурах, на которую был выдан патент в 1913 году. жидкие углеводороды используется как синтетическое топливо производятся гидрирование из лигнит (бурый уголь). Он разработал процесс задолго до общеизвестного Процесс Фишера-Тропша. Карл Гольдшмидт предложил ему построить промышленный завод на его заводе в Чт. Goldschmidt AG (теперь известный как Evonik Industries) в 1914 году.[3] Производство началось только в 1919 году, после Первая Мировая Война закончился, когда потребность в топливе уже уменьшалась. Технические проблемы, инфляция и постоянная критика Франц Йозеф Эмиль Фишер, который изменился на поддержку после личной демонстрации процесса, замедлил прогресс, и Бергиус продал свой патент BASF, куда Карл Бош работал над этим. Перед Вторая Мировая Война Построено несколько заводов мощностью 4 млн тонн синтетического топлива в год. Эти заводы широко использовались во время Второй мировой войны для снабжения Германии горюче-смазочными материалами.[4]

Использовать

Руины угольного элеватора на заводе синтетического бензина времен Второй мировой войны (IG Farben Industrie Полиция, Польша)

Процесс Бергиуса широко использовался Brabagкартельная фирма нацистская Германия. Заводы, которые использовали этот процесс, подверглись бомбардировке во время Нефтяная кампания Второй мировой войны. В настоящее время нет заводов, использующих процесс Бергиус или его производные на коммерческой основе. Самой крупной демонстрационной установкой была установка мощностью 200 тонн в день на Ботроп, Германия, оператор Ruhrkohle, который прекратил работу в 1993 году. Есть сообщения [5] китайской компании, строящей завод мощностью 4 000 тонн в сутки. Предполагалось, что он будет введен в эксплуатацию в 2007 году.[6] но не было подтверждений, что это было достигнуто.

Во время Второй мировой войны Соединенные Штаты проводили секретные исследования по переработке угля в бензин на предприятии в г. Луизиана, штат Миссури. Операция в Луизиане началась примерно в 1946 году с использованием захваченных немецких технологий. Этот завод, расположенный на берегу реки Миссисипи, к 1948 году производил бензин в промышленных количествах. Технологический процесс в Луизиане производил автомобильный бензин по цене немного выше, но сравнимой с бензином на нефтяной основе.[7] но более высокого качества.[нужна цитата] Предприятие было закрыто в 1953 году администрацией Эйзенхауэра якобы после интенсивного лоббирования со стороны нефтяной промышленности.[7]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Бергиус, Фридрих (21 мая 1932 г.). «Химические реакции под высоким давлением» (PDF). Нобелевский фонд. Получено 2009-01-23.
  2. ^ Такао Канеко, Фрэнк Дербишир, Эйитиро Макино, Дэвид Грей, Масааки Тамура и Кеджиан Ли «Сжижение угля» в Энциклопедии промышленной химии Ульманна, 2012, Wiley-VCH, Дои:10.1002 / 14356007.a07_197.pub2
  3. ^ "Degussa Geschichte - Фридрих Бергиус". Получено 2009-11-10.
  4. ^ Стрэнджи, Энтони Н. (1984). «Фридрих Бергиус и рост индустрии синтетического топлива в Германии». Исида. История научного общества. 75 (4): 643–667. Дои:10.1086/353647. JSTOR 232411.
  5. ^ [1] В архиве 19 марта 2005 г. Wayback Machine
  6. ^ Планируется, что первая в Китае установка по сжижению угля снизит бремя импорта, ОБНОВЛЕНО: 10:28, 24 января 2005 г., People's Daily Online
  7. ^ а б Энергетическая политика в Америке с 1945 года

внешняя ссылка