Химические технологии и продукты 14 НефтеГазо

Сравнение способов получения синтез-газа
Паровая конверсия
Парциальное каталитическое 
окисление
Мембранный процесс 
парциального окисления
Хим. реакция 
CH
4 
+ H
2
O = CO + 3H
2
– 236 кДж/моль
CH
4
+ 1/2O
2
= CO+ 2H
2
+ 44 кДж/моль
CH
4
+ 1/2O
2
= CO+ 2H
2
+ 44 кДж/моль
Протекание процесса
Эндотермическая реакция (более 
40% исходного органического 
сырья сжигается для поддержания 
требуемой температуры)
Экзотермическая реакция, 
не требующая дополнительных 
затрат
Экзотермическая реакция не 
требующая дополнительных затрат
Балластность
Получаемый на выходе синтез-газ 
содержит около 50% азота
В случае использования воздуха 
для реакции получаемый синтез-газ 
будет балластным
Балластность отсутствует
Соотношение СО:Н
Получаюемый для производства 
метанола
Соотношение продуктов реакции 
идеально подходит для дальнейшей 
переработки в метанол
Соотношение продуктов реакции 
идеально подходит для дальнейшей 
переработки в метанол
Проблемы реализации 
метода
Невозможна технически 
эффективная реализация в среднем 
и малом масштабе
Низкая селективность, малое 
время жизни катализаторов, 
взрывоопасность
Основные проблемы реализации 
данного метода включают 
разработку мембранных материалов, 
выбор оптимальной конструкции 
реактора и адаптацию катализатора
Экономическая 
эффективность
40(50% исходного органического 
сырья сжигается для поддержания 
требуемой температуры; синтез-газ 
содержит до 50% примесей азота и 
требует очистки; получаемое в ходе 
реакции соотношение СО:Н
2
требует 
корректировки для получения 
метанола. Данные факты снижают 
экономическую эффективность 
метода
Для получения безбалластного 
синтез-газа необходимо 
использование чистого кислорода, 
который широко используется 
в промышленности (для его 
получения используют криогенную 
дистилляцию, электролиз и 
адсорбцию). Однако интеграция этих 
методов с процессом парциального 
окисления приводит к резкому росту 
стоимости производства и потере 
экономической эффективности
Не требуется дополнительных затрат 
на поддержание реакции, а также 
на корректировку соотношения 
СО:Н
2
необходимого для получения 
метанола. Данные факты делают 
метод менее затратным и 
обеспечивают его экономическую 
эффективность

---

ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПРОДУКТЫ
18 НефтеГазоХимия
1 
x 2018
дущими мировыми компаниями (Amoco, BP Chemicals.
Praxair, Sasol, Statoil, Air Productsand Chemicals, ARCO, 
Cheramatec, Chevron) и Аргонской национальной лабора-
торией (Argonne National Lab.) при финансовой поддержке 
правительства США (табл. 3).
Из условий окислительной конверсии углеводородов в 
синтез-газ следует, что мембранные материалы, исполь-
зуемые для изготовления реакторов, должны иметь высо-
кую проводимость кислорода при температуре процесса и 
обладать механической прочностью, достаточной для дли-
тельной эксплуатации. В частности, была показана пер-
спективность материала Sr–Fe–Co–O, обладающего высо-
кой электронной и ионной проводимостью [8]. Мембранный 
трубчатый реактор был изготовлен методом пластической 
экструзии и испытан при 900 °С в течение 1000 ч. При 
сбалансированных количествах кислорода, проходящего 
через мембранные стенки, и метана, который подавали в 
реактор, конверсия СН
4
составила 98% при 90%-й селек-
тивности по СО.
Схема мембранного реактора со стенками из материала 
с электронной и ионной проводимостью представлена на 
рис. 4.
В последние годы проводились не только научные изы-
скания, но и работы по практическому использованию мем-
бранных реакторов. Корпорация Air Productsand Chemicals 
(США) в 2008 году анонсировала свои разработки в обла-
сти мембранных технологий для получения синтез-газа [9]. 
Была создана технологическая платформа, включающая 
узлы получения водорода, чистого топлива и различных 
химических продуктов. Керамические мембраны изготов-
лены из непористых сложных оксидов металлов, которые 
имели исключительно высокую О
2-
проводимость даже при 
больших градиентах кислорода и высоких температурах. 
Приводится также описание разработок по созданию ке-
рамических мембран, размеры которых дадут возможность 
их коммерческого использования [10].
В связи с большой востребованностью метанола на вну-
треннем и внешнем рынке актуальным остается вопрос 
разработки новой ресурсоэффективной технологии его 
производства. Производственные мощности по метанолу в 
РФ на начало 2015 года составили 3,98 млн т, они располо-
жены преимущественно в Приволжском ФО (50%), а также 
Сибирском (23%) и Центральном (20%) округах. Помимо 
России метанол выпускается в четырех странах СНГ: Бело-
руссии, Украине, Азербайджане и Узбекистане, суммарный 
потенциал оценивается в 1 млн т в год.
Прогноз до 2030 года предполагает, что производство 
метанола в России может достигнуть 7,5 млн т.
Таблица 3