Синтез-газ

Оксид углерода СО представляет собой бесцветный трудно сжижаемый газ С воздухом образует взрывоопасные смеси в пределах концентраций 12,5-74% (об.). Оксид угле­рода является весьма токсичным веществом, его предельно до­пустимая концентрация (ПДК) в производственных помеще­ниях составляет 20 мг/м³. Оксид углерода слабо сорбируется не только твердыми телами, но и жидкостями, в которых он мало растворим. Однако неко­торые соли образуют с ним комплексы, что используют для сорбции оксида углерода водно-аммиачными растворами солей одновалентной меди.

Водород - второй компонент синтез-газа - наиболее трудно сжижаемый газ. Образует с воздухом взрывоопасные смеси в пределах 4,0—75 % (об.) H₂. Наряду с высокой взрывоопасностью оксида углерода, это предъявляет повышенные требования к технике безопасности при производстве синтез-газа, а также в цехах, где он служит сырьем для органического синтеза.

Для производства синтез-газа вначале использовали уголь. Затем преобладающее значение получила конверсия углеводо­родов, которую осуществляют в двух вариантах: каталитическом, и высокотемпературном. Сырьем для нее может служить метан: или природный газ, а также жидкие фракции нефти.

Существует 3 метода получения синтез-газа:

1. Конверсия метана водяным паром (Ni, 850 ºС, 3МПа) СО:Н₂=1:2 (СН₄ + Н₂О → СО + 3Н₂)

2. Парциальное окисление тяжелого мазута (процесс газификации выше 1300°) 1:1(С_nН_2n+2 + ½nО₂ → nСО + (n+1)Н₂)

3. Газификация угля 1:1(С + Н₂О ↔ СО + Н₂)

Первый из указанных процессов заключается во взаимодействии метана с водой. В принципе для этого процесса подходит любое УВ сырье, но в промышленности используют в основном метан и в меньшей степени прямогонная бензиновая фракция. 3-ий процесс содержит два первых: конверсию метана и парциальное окисление. Первый процесс - высокоэндотермичен, а второй - экзотермичен. В настоящее время применяется 1 и 2 метод, ожидается, что скоро основным источником будет 3- это связано с растущим дефицитом и удорожанием нефти и природного газа.

Использование синтез-газа:

1. Синтез Фишера-Тропша – получают смесь различных у/в-в – реакция восстановительной олигомеризации монооксида углерода, при которой образуется С-С связь. Со Fe

nСО + (2n+1)Н₂ → С_nН_2n+2 + nН₂О 2nСО + (n+1)Н₂ → С_nН_2n+2 + nСО₂

С кобальтом реакция идет с выделением воды, а с железом – с образованием диоксида углерода.

Продукты реакции: алканы, алкены и кислородсодержащие соединения.

Первичные продукты: α- и β-олефины, которые превращаются в алканы в результате последующего гидрирования.

Синтез газ применяется для получения других продуктов, н-р, метанола и этилена.