#ТехЖурнал от экспертов "ТопТеха"

В предыдущем посте о производстве аммиака мы упоминали "классическую технологию", основанную на схеме с двухстадийным паровым риформингом природного газа (метана). Как несложно догадаться, паровой риформинг проходит в два этапа.

➡️ Основные задачи секции риформинга — по максимуму конвертировать метан в водород, а также добавить в технологический газ необходимое количество азота.

Паровой риформинг — сильно эндотермическая реакция, и, следовательно, требует подвода большого количества тепла.

Первая стадия, она же первичный риформинг, протекает в трубчатых печах.

🫡Природный газ, предварительно очищенный от сернистых соединений, смешивается с паром, подогревается до 450-550°С и поступает в вертикально расположенные трубы, в которые загружен катализатор. Трубы располагаются в радиантной (топочной) камере печи, подвод тепла осуществляется за счет сжигания топливного газа в горелках, преимущественно посредством излучения от пламени горелок и футерованных стен, которые образуют отражающую поверхность с низким поглощением тепла.

Температура дымовых газов достигает 1100 градусов. Их остаточное тепло используется в конвекционной зоне печи для подогрева других компонентов, участвующих в производстве аммиака (воды, технологического воздуха и природного газа для секции очистки от серы, парогазовой смеси для подачи в реакционные трубы, а также для перегрева пара). Тип и расположение горелок могут меняться в зависимости от особенностей конструкции печи.

➡️На выходе из реакционных труб получается конвертированный газ, состоящий из водорода, оксидов углерода и некоторого остаточного количества непрореагировавшего метана (обычно в интервале 9–13 сухих молярных %). Температура на выходе реакционных труб составляет 780-820°С.

Количество реакционных труб варьируется от нескольких десятков до нескольких сотен, в зависимости от мощности агрегата аммиака. Температура стенок реакционных труб обычно на 70-100°С выше, чем температура технологического газа на выходе.

➡️Далее конвертированный газ подается в реактор вторичного риформинга. Это вертикальный реактор шахтного типа, в нижнюю часть которого загружен катализатор, а в верхней части, как правило, располагается горелка-смеситель. Смесь конвертированного газа и пара подается в горелку, где смешивается с предварительно подогретым воздухом. При этом часть метана и водорода сгорает, обеспечивая высокую температуру – в диапазоне 1100-1200 градусов в зоне горения. На катализаторе протекает реакция парового риформинга оставшейся части метана.

Высокие температуры способствуют более глубокой конверсии. Как правило, остаточное содержание метана на выходе реактора вторичного риформинга не превышает 0,5 сухих молярных % , а температура конвертированного газа на выходе снижается до 950-1050 градусов.

➡️Таким образом, на выходе реактора вторичного риформинга получается конвертированный газ, состоящий из водорода и азота, некоторого количества оксидов углерода, остаточного метана и некоторых других примесей.

#та_самая_база, #тот_самый_аммиак,

➡️ ТопТех в Telegram

#ТехЖурнал

Водород в мировой повестке рассматривается в качестве основного источника энергии, который может прийти на замену ископаемому топливу в промышленности.

Сегодня водород используется в качестве сырья в химической промышленности для производства аммиака, на нефтеперерабатывающих заводах для повышения качества бензина, а также как часть смеси газов при выпуске стали.

В перспективе рассматривается масштабное внедрение водорода в качестве топлива для всех видов транспорта, для генерации электроэнергии. Это потребует кратного роста его производства.

➡️ По данным Hydrogen Council, глобальный портфель водородных инициатив вырос с 228 проектов в 2020 году до 1572 проектов к маю 2024 года. При этом он стал более зрелым, с сильным акцентом на продвижение проектов к выполнению.

В частности, 434 проекта достигли стадии FID (окончательного инвестрешения), показав семикратное увеличение выделенных инвестиций — до $75 млрд. Совокупный объем заявленных инвестиций до 2030 года увеличился примерно на 20% — с $570 млрд до $680 млрд.

Текущее производство водорода в мире оценивается в 100 млн тонн в год.

По данным IRENA, около половины мирового производства основано на технологии паровой конверсии метана, 27% — на переработке угля, 22% — на нефть (в качестве побочного продукта) и только около 4% на электролиз.

Однако цветовая палитра водорода куда глубже и шире, чем принято считать. Здесь у нас как классические цвета, так и богатые настроением — пурпурный, бирюзовый, золотой.

Новые цвета в палитре образуются по мере развития технологий получения водорода, которое сопровождается ускорением реализации проектов по всему миру.

Подробнее о том, какими цветами классифицируется водород и чем отличаются подходы к его получению — в нашей инфографике.

#та_самая_база, #тот_самый_водород

➡️ "ТопТех" в Telegram

С чего начался метанол?

Метанол, или метиловый спирт, является одним из наиболее востребованных органических продуктов. За последние годы его мировое потребление значительно возросло: с 49 млн тонн в 2010 году до порядка 90 млн тонн к 2023 году. При этом глобальная производственная мощность имеет разные оценки — от 120 до 170 млн тонн.

С развитием промышленного производства метанол стал незаменимым компонентом в фармацевтике, производстве пластмасс, текстильной индустрии и даже энергетике. Благодаря своим свойствам ученые и инженеры нашли применение этому соединению в самых неожиданных сферах — от растворителей до альтернативного топлива.

📆 История метанола уходит в XVII век, когда англо-ирландский химик Роберт Бойль впервые получил его методом сухой перегонки древесины. Однако выделить метанол в чистом виде удалось только в 1834 году французским химикам Жан-Батисту Дюма и Эжену Пелиго, которые установили его химический состав и дали ему современное название.

Значительное развитие промышленного производства метанола произошло в XX веке. В 1923 году немецкая компания BASF разработала более эффективный метод синтеза метанола с использованием цинк-хромового катализатора при высоком давлении (250–350 бар) и температуре. Производительность первой установки составляла 20 тонн в сутки.

📄 Однако этот процесс имел недостатки: требовал значительных капитальных вложений в строительство и обслуживание установки, а также характеризовался относительно низкой производительностью катализатора.

📆 В СССР синтез метанола начался в 1934 году на Сталиногорском химическом комбинате (позднее Новомосковский). Здесь были пущены два агрегата с цинк-хромовым катализатором, мощностью около 30 тонн в сутки при давлении 25 МПа.

🫡Важным этапом в развитии химической промышленности стала разработка процесса синтеза метанола при пониженном давлении (50–100 бар) в 1960 году. Этот процесс, основанный на использовании медьсодержащего катализатора, позволил значительно сократить затраты, повысить эффективность производства и расширить применение метанола в различных отраслях. Благодаря этому метанол стал более доступным и востребованным во всем мире.

Сегодня его глобальное потребление выглядит так:

🔹 30% — производство формальдегида;
🔹 23% — производство олефинов из метанола (MTO)
🔹 16% — в качестве добавки в бензин (Gasoline Blending);
🔹 14% — производство метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ);
🔹 17% — прочие применения.

Подробнее о технологиях получения метанола мы расскажем в следующем посте.

#та_самая_база, #тот_самый_метанол, #ТехЖурнал

➡️ ТопТех в Telegram

О чем говорят технологии метанола?

В предыдущем посте мы рассказывали об истории метанола, его применении и развитии производства. Теперь разберем, как именно он производится.

Метанол получают из углеводородного сырья – природного газа, угля, биомассы, а также из CO₂ в сочетании с водородом. В настоящее время около 90% метанола производится на основе природного газа. При этом в Китае, например, сохраняется высокая концентрация мощностей,
использующих в качестве сырья уголь (Coal-to-Methanol).

🔧 Процесс производства метанола включает три этапа:

🔹получение синтез-газа — смеси водорода (H₂), оксида углерода (CO) и диоксида углерода (CO₂);
🔹синтез сырого метанола — превращение синтез-газа в метанол на катализаторах;
🔹очистка и ректификация – отделение примесей и достижение требуемой чистоты продукта.

➡️ Синтез-газ является ключевым сырьем в процессе получения метанола. Наиболее распространенными методами его производства являются паровой и автотермический риформинг природного газа. Также применяются альтернативные технологии, такие как парциальное окисление природного газа и газификация углеродсодержащих материалов.

Паровой риформинг — классическая технология получения синтез-газа. Прежде чем попасть в реактор, природный газ проходит очистку от сернистых соединений. Затем он смешивается с водяным паром и подается в риформер – печь с трубами, заполненными никелевым катализатором.

Процесс требует высоких температур (около 850-900°C) и давления (15–30 бар). Поскольку реакция парового риформинга эндотермическая, для ее поддержания необходимо подводить тепло, сжигая часть углеводородного сырья. В результате получается синтез-газ – смесь водорода, моно- и диоксида углерода и небольшого количества непрореагировавшего метана. Для повышения эффективности и снижения содержания остаточного метана часто применяется двухстадийный риформинг.

Автотермический риформинг (АТР) — более современная и энергоэффективная технология, позволяющая сократить затраты на производство.

В отличие от парового риформинга, процесс не требует дополнительного подвода тепла для реакции. В верхней части реактора проходит экзотермическая реакция горения. В нижней — паровая конверсия остаточного метана.

🫡Преимущество автотермического риформинга — сокращение выбросов CO₂ и возможность получения синтез-газа с оптимальным соотношением водорода и оксида углерода. На следующем этапе синтез-газ превращается в метанол. Этот процесс проходит в реакторе при температуре 200–300°C и давлении 50–100 бар. В качестве катализатора используют медьсодержащие соединения.

Полученный метанол-сырец содержит примеси и побочные продукты реакции. Для их удаления и достижения необходимой степени чистоты продуктового метанола используется ректификация.

Внедрением автотермического риформинга для получения метанола на российском рынке занимается "ТопТех". Эта технология позволяет существенно повысить операционную эффективность предприятия и снизить затраты на сырье.

➡️К примеру, на метанольных установках мощностью 3000 тонн в сутки расход газа благодаря АТР сокращается на 98,55 млн кубометров в год, что эквивалентно снижению затрат на около 650 млн рублей ежегодно.

#тот_самый_метанол, #та_самая_база, #ТехЖурнал

🫡 ТопТех в Telegram