11.8.
Производство метанола
Метанол − метиловый спирт, химическая формула СН
3
ОН, бесцветная ядовитая жидкость с запахом, подобным запаху этилового спирта, один из ос- новных продуктов на мировом и региональных рынках нефтехимической про- дукции.
Метанол является одним из важнейших по значению и масштабам произ- водства органическим продуктом, выпускаемым химической промышленно- стью. Транспортируется метанол в железнодорожных цистернах.
Таблица 21
Основные характеристики метанола
Характеристика
Значение
Внешний вид
Бесцветная прозрачная жидкость без нерастворимых примесей
Массовая доля метанола, %, не менее
99,95
Массовая доля воды, %
0,02−0,05
Массовая доля этанола, %
0,001−0,01
Испытания с перманганатом калия, мин., не менее
75
Описание технологии производства
Способы получения метилового спирта могут быть различны:
− сухая перегонка древесины;
− термическое разложение формиатов;
− гидрирование метилформиата;
220
− омыление метилхлорида;
− каталитическое неполное окисление метана, каталитическое гидриро- вание окиси и двуокиси углерода.
До промышленного освоения каталитического способа метанол получали в основном сухой перегонкой древесины. «Лесохимический метиловый спирт» загрязнен ацетоном и другими трудноотделимыми примесями. В настоящее время этот метод получения метанола практически не имеет промышленного значения.
По причинам технического и главным образом экономического характера промышленное развитие получил метод синтеза метанола из окиси углерода и водорода. Сырьем для производства метанола служил водяной газ, полученный газификацией кокса. В настоящее время основное количество метанола выраба- тывается на базе природного газа.
Технология получения метанола достаточно хорошо опробована на дей- ствующих производствах и не несет в себе каких-либо технологических рисков.
В промышленности метанол получают из окиси углерода (СО) и водорода (Н
2
).
В свою очередь, окись углерода и водорода получают путем каталитической конверсии природного газа. После очистки от механических примесей и серо- водорода природный газ поступает в реактор риформинга, где в присутствии никелевого катализатора и водяного пара происходит следующая реакция:
СН
4
+ Н
2
О = СО + ЗН
2
Образовавшийся в реакторе конверсии синтез-газ охлаждается и поступа- ет в реактор синтеза метанола, где в присутствии медного катализатора проис- ходит следующая реакция:
СО + 2Н
2
=
СН
3
ОН.
Процесс синтеза осуществляется при 250−300 кгс/см
2
и 380 °С.
После реактора
синтеза метанол поступает в колонну ректификации, где его концентрация доводится до 95−96 %. Метанол, доведенный до требований
ГОСТ 2222-95, направляется в товарно-сырьевой парк и далее отгружается по- требителям.
221
Процесс получения бензина осуществляется по технологии «Цеосит».
Метанол поступает в реактор синтеза бензина, где в присутствии фирменного катализатора происходит реакция образования бензина из метанола.
Суммарный выход бензина составляет 40 % от массы поданного мета- нола. Выделившаяся в ходе технологического процесса вода проходит очистку и вновь направляется на технологию. В процессе производства бензина и мета- нола образуются газообразные побочные продукты, состоящие из смеси Н
2
, СО,
СО
2
и углеводородов C
i
−С
4
, которые используется на газотурбинной установке
(ГТУ). Полученная электроэнергия позволяет обеспечить до 80 % потребностей в энергопотреблении технологической установки.
Сферы применения метанола Бурный рост производства метанола обусловлен постоянно возрастаю- щим количеством многообразных сфер его применения. Основные отрасли промышленности, применяющие метанол:
− химическая и нефтехимическая промышленность;
− газо- и нефтедобывающая промышленность;
− газо- и нефтеперерабатывающая промышленность.
Метанол является сырьем для получения таких продуктов, как формальде- гид (около 50 % от всего выпускаемого метанола), синтетический каучук
(11 %
), метиламин (9 %), а также диметилтерефталат, метилметакрилат, пен- таэритрит, уротропин. Его используют в производстве фотопленки, аминов, по- ливинилхлоридных, карбамидных и ионообменных смол,
красителей и полупро- дуктов, в качестве растворителя в лакокрасочной промышленности. В большом количестве метанол потребляют для получения различных химикатов, например хлорофоса, карбофоса, хлористого и бромистого метила и различных ацеталей.
В газовой промышленности метанол применяется для предупреждения гидратообразования в технологических трубопроводах при добыче и подготов- ке природного газа. Сырьем для получения метанола является природный газ.
222
Сырье для производства метанола
Технологический исходный газ для синтеза метанола получается в ре- зультате конверсии (превращения) углеводородного сырья: природного газа, синтез-газа после производства ацетилена, коксового газа, жидких углеводоро- дов (нефти, мазута, легкого каталитического крекинга) и твердого топлива (уг- ля, сланцев).
Исходный газ для синтеза метанола можно получить почти из всех видов сырья, которые используют при получении водорода, например, в процессах синтеза аммиака и гидрирования жиров. Поэтому производство метанола мо- жет базироваться на тех же сырьевых ресурсах, что и производство аммиака.
Использование того или иного вида сырья для синтеза метанола опреде- ляется рядом факторов, но, прежде всего, его запасами и себестоимостью в вы- бранной точке строительства.
Природный и попутный газы представляют наибольший интерес как с экономической точки зрения, так и с точки зрения конструктивного оформле- ния процесса подготовки исходного газа (конверсия, очистка и компримирова- ние). Кроме того, они содержат меньше нежелательных примесей, чем газы, полученные газификацией твердого топлива.
Состав природного газа в зависимости от месторождения различен. Ос- новным компонентом природного газа является метан; наиболее значительно меняется содержание гомологов метана (этан, пропан, бутан) и инертных газов.
Большинство крупных производств метанола базируется на использовании природного газа. Для получения исходного газа углеводородное сырье подвер- гают конверсии различными окислителями: кислородом, водяным паром, дву- окисью углерода и их смесями.
В зависимости от используемых видов окислителей или их смесей разли- чают следующие способы конверсии:
− паро-углекислотная при атмосферном или повышенном давлениях;
− паро-углекислотная с применением кислорода;
− высокотемпературная и паро-углекислородная газификация жидких или твердых топлив.
223
Выбор окислителя или их комбинации определяется назначением получа- емого исходного газа (для синтеза метанола на цинк-хромовом или медьсодер- жащем катализаторах) и технико-экономическими факторами.
В качестве сырья для производства метанола используют также синтез- газ после производства ацетилена методом окислительного пиролиза (на 1 т ацетилена обычно образуется до 10 000 м
3
газа). Этот газ
содержит водород и окись углерода в соотношениях, близких к стехиометрическому для реакции синтеза метанола. Остаточный метан является нежелательной примесью, по- этому до поступления в отделение синтеза газ проходит и каталитическую кон- версию.
Выпуск метанола Предприятия по выпуску метанола размещены в различных экономиче- ских районах страны, поэтому и виды используемого сырья различны. Наибо- лее дешевый метанол получают при использовании в качестве сырья природно- го газа (рис. 35). Это и стимулирует перевод предприятий по производству ме- танола на природный газ.
Выпуск метанола значительно превышает темпы роста производства мно- гих продуктов химической промышленности. Увеличение выпуска метанола проводится путем интенсификации процесса, расширения существующих и строительства новых производств. Строительство крупных однолинейных установок с использованием турбоциркуляционных компрессоров вместо поршневых машин и применение новых катализаторов позволяет проводить процесс при относительно низком давлении (50−150 кгс/см
2
).
Несмотря на достигнутые успехи, производство метанола продолжает со- вершенствоваться. Разрабатываются более активные и селективные катализато- ры, совершенствуются цинк-хромовые катализаторы, методы получения и под- готовки исходного технологического газа, аппаратурное оформление процесса.
Более полно используется тепло, выделяющееся при синтезе метанола.
Разрабатываются технологические схемы на основе прогрессивной тех- ники. Новые мощные агрегаты синтеза метанола производительностью до
224 30 тыс. т/г в энергетическом отношении будут автономны – для ведения про- цесса практически не потребуется подводить извне энергию и пар.
Рис. 35. Принципиальная схема получения метанола и бензина из природного газа
225
12. ПРОБЛЕМЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОЙ ПОЛИТИКИ В РОССИИ Бесценный опыт получен многими, особенно развитыми энергодефицит- ными странами после повышения в разы стоимости нефти арабскими постав- щиками в 70-е годы XX века. Был дан старт повсеместному энергосбережению как индикатору конкурентоспособности, значимость которого растет с ростом цен на топливно-энергетические ресурсы (ТЭР). Беды развитых стран, небога- тых энергоресурсами, практически не коснулись тогдашнего СССР, естествен- но, как и резкий рост потребности в энергоэффективных технологиях, меха- низмах финансирования энергосбережения и пр. Проблемы энергоэффектив- ности и энергосбережения в РФ имеют ряд причин. Остановимся лишь на неко- торых.
1.
На фоне масштаба российских ресурсов
сложилась твердая уверен- ность в том, что у нас в России всего много, в том числе и ископаемых углево- дородов.
2.
Наличие мощного российского ТЭКа и, главное, соответствующего могучего лобби, желающего сохранить свои прибыли и влияние, породило не- принятие энергосбережения и возобновляемых источников энергии. Был запу- щен такой термин, как нетрадиционные источники энергии (при этом к ним от- несли энергию солнца, ветра и воды).
3.
Присутствующая в энергосбережении коррупционная составляющая, например, при проведении тендеров на энергетические обследования. Когда выигрывают не профессионализм и знание, а демпинг и сговор. Удивительно, что это срабатывало при ФЗ № 94 от 21 июля 2005 года, сохранилось и при вве- дении ФЗ № 44 от 5 апреля 2013 года. Даже «победители» тендеров те же.
4.
Отсутствие стройной системы управления энергосбережением как на национальном, так и на региональном уровне. Классика энергосбережения под- разумевает наличие следующих четырех составляющих: закон по энергосбере- жению, программа по энергосбережению, механизм финансирования энерго- сбережения и создание управляющей структуры (организации) с правами ми-
226 нистерства, отвечающей за энергосбережение рублем. Если на сегодня в РФ существуют вполне современные закон и программа по энергосбережению и энергоэффективности, то с финансированием нет ясной картины, всем правит тендер, не
учитывающий ни региональную составляющую, ни качество выпол- нения работ по энергоэффективности. Не до конца понятна роль Российского энергетического агентства. Видимо, нужна стратегическая программа энер- гоэффективности России, по значимости соответствующая ГОЭЛРО.
5.
Недостаточное понимание глобальности и комплексности энергосбе- режения и сопутствующих ему эффектов, его роли в снижении нагрузки на окружающую среду и изменение климата при реализации проектов энергосбе- режения (энергоэффективности).
На рис. 36 представлена схема комплексного экономического эффекта от энергосбережения. Он предполагает к рассмотрению, кроме экономического вклада от экономии энергоресурсов, экологическую, и подход является базой низкоуглеродной (зеленой) экономики – той, в которой экономический рост со- провождается повышением энергоэффективности, снижением нагрузки на окружающую среду и климат за счет предотвращенного экологического ущерба и сокращения выбросов парниковых газов. То есть, занимаясь энергосбереже- нием, мы улучшаем экологическую и климатическую ситуацию своего региона, нашей страны, планеты.
6.
Ну, и еще одна беда нашей современности − это воинствующий диле- тантизм и безответственность в энергосбережении и энергоэффективности.
Так, заказчики выполнения энергоаудита или схемы теплоснабжения объекта бюджетной сферы и ЖКХ очень отдаленно представляют ту работу, которую заказывают и будут принимать у исполнителя. А 70 % исполнителей распола- гают аналогичным, с позволения сказать, опытом и знаниями. И здесь, конеч- но же, главным мерилом выступают цена и демпинг. Огромный вред наносят электронные торги. К примеру, в ходе электронных торгов на проведение энергетического обследования объектов УМВД России по Тюменской области в апреле 2013 года цена была снижена с 2 500 000 до 11 750 рублей, после чего
227 аукцион развернулся на повышение. В итоге победившая в аукционе контора должна была заплатить 11 000 предприятию за право бесплатно выполнить работы. В такой ситуации, естественно, профессионалы-энергоаудиторы чув- ствуют себя лишними.
7.
По словам Председателя Правительства Д.А. Медведева, ежегодно только из федерального бюджета тратится на энергосбережение 7 млрд рублей, а результата нет. По классике энергосбережения, каждый вложенный рубль должен давать 3–4 рубля. Надо попытаться с научной точки зрения разобраться, почему не идет в России энергосбережение? Видимо, необходимо выполнить серьезное социологическое исследование на эту тему по разным направлениям с точки зрения поставщика и потребителя, ученого,
чиновника и бизнесмена, студента, рабочего, фермера, домохозяйки. И многое станет ясным.
Рис. 36. Синергетический эффект энергосбережения
228
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.
Ануфриев, В.П. Теория и практика энерго-ресурсосбережения: учеб- ное пособие / В.П. Ануфриев, Ю.В. Лебедев, Ф.М. Черномуров ; под общей ред.
Ф.М. Черномурова. – Екатеринбург, 2006. – 405 с.
2.
Ануфриев, В.П. Энергоэффективность и экономическое развитие.
Книга 1 / В.П. Ануфриев, В.Д. Кулик, Ф.М. Черномуров [и др.]. – Екатерин- бург, 2002. – 203 с.
3.
Ануфриев, В.П. Региональная стратегия низкоуглеродного развития на примере Свердловской области: монография / В.П. Ануфриев, А.Ю. Галено- вич, А.П. Кулигин [и др.]. – Екатеринбург : УРФУ, 2012. – 135 с.
4.
Ануфриев, В.П. Региональная стратегия низкоуглеродного развития на примере Свердловской области: монография / В.П. Ануфриев, А.Ю. Галено- вич, А.П. Кулигин [и др.]. – Екатеринбург : УРФУ, 2012. – 135 с.
5.
Ануфриев, В.П. Держим курс на энергоэффективность / В.П. Ануфри- ев, В. Лобанов // ЭнергоStyle. – 2014. – № 3 (28). – С. 18−24.
6.
Башмаков, И. Региональная политика повышения энергетической эф- фективности: от проблем к решениям / И. Башмаков. – М. : ЦЭНЭФ, 1996.
7.
Бесков, В.С. Общая химическая технология и основы промышленной экологии: учебник / В.С. Бесков, В.С. Сафронов. – М. : Химия, 1999. – 472 с.
8.
Гуреева, М.А. Экономика нефтяной и газовой промышленности: учебник / М.А. Гуреева. 2-е изд. – М. : Академия, 2012. – 240 с.
9.
Данилов, Н.И. Энергосбережение – от слов к делу / Н.И. Данилов. 2-е изд. – Екатеринбург : Энерго-пресс, 2000. – 305 с.
10.
Кулик, В.Д. Управление энергетикой города / В.Д. Кулик, В.П. Ануф- риев, Ф.М. Черномуров. – Екатеринбург, 2001. – 144 с.
11.
Степанов, В.С. Анализ энергетического совершенства технологиче- ских процессов / В.С. Степанов. – Новосибирск : Наука, 1984. – 217 с.
229 12.
Черномуров, Ф.М. Элементы энерготехнологических комплексов в цветной металлургии / Ф.М. Черномуров. – М. : Изд. Красноярского Универси- тета, 1984. – 175 c.
13.
Эдди, Патрик Т. РИТЭК гасит факелы и обеспечивает промыслы энергией / Патрик Т. Эдди // Нефть и газ ЕВРАЗИЯ, декабрь – январь,
2003−2004 г.
230
ПРИЛОЖЕНИЕ
Утилизация попутного нефтяного газа (ПНГ) в Кондинском районе
(ХМАО-Югра, Россия)
Владелец проекта: ОАО «Юкон-Газ»
Разработчик PIN: ОАО «Уральский центр энергосбережения и экологии»
1.
Резюме
Цель проекта:
− утилизация ПНГ путем сжижения и разделения на фракции;
− поставка продуктов разделения ПНГ для нужд Кондинского и Ок- тябрьского районов (коммунальное теплоснабжение, замещение топлива на промышленных котельных, бытовые нужды);
− снижение стоимости теплоснабжения для жителей Кондинского райо- на ХМАО-Югра.
Описание проекта и предлагаемой деятельности
На сегодняшний день очень остро стоит вопрос обеспечения объектов
ЖКХ тепловой энергией и горячим водоснабжением в Кондинском районе. Ос- новным топливом для котельных Кондинского района являются твердое топли- во (уголь, дрова) и жидкое (нефть). Себестоимость тепловой энергии велика и составляет от 750 до 4000 руб./Гкал. Это обусловлено малоэффективным обо- рудованием котельных, большими потерями в тепловых сетях, низкой эффек- тивностью использования топлива. В результате расходы на выработку тепло- вой энергии в 1,5 раза превышают нормативные.
В то же время в Кондинском районе ХМАО-Югра важной проблемой яв- ляется сжигание ПНГ в факелах. В районе ежегодно сжигается на факелах око- ло 130 млн. м
3
нефтяного попутного газа. В связи с этим ОАО «Юкон-Газ» совместно с Администрацией Кондинского района и при поддержке Департа- мента инвестиций, науки и технологий ХМАО инициировал проект, который предусматривает утилизацию ПНГ с помощью криогенных технологий и пере- вод системы теплоснабжения района на ССОГ.
231
Деятельность по проекту: 1.
Установка на Даниловском месторождении криогенной установки и разделение с ее помощью попутного нефтяного газа на три фракции: – метан- этановая смесь (ССОГ), сжиженное пропан-бутановое топливо (СПБТ) и ста- бильный газовый бензин (СГБ).
2.
Поставка ССОГ от криогенной установки для нужд коммунального теплоснабжения тягачами в криогенных танках.
3.
Поставка СПБ для нужд ООО «Лесопромышленная компания МДФ».
Скачать 3.68 Mb.