Главная -> Словарь

Производства альтернативных

Рис. 32. Схема производства акролеина из формальдегида и ацетальдегида:

Метод прямого каталитического окисления пропилена на медных катализаторах был внедрен в промышленности лишь в 1959—1960 гг. фирмами Shell Chemical Со. и Union Carbide Co. Поэтому сегодня классический синтез акролеина из формальдегида и ацетальдегида, бывший до 1959 г. основным методом пррмышленного производства акролеина, считается устаревшим.

На рис. 33 представлена схема производства акролеина путем окисления пропилена.

альдегида ~90% получается при окислении над Мо03; при использовании Sn02 селективность в отношении образования альдегида составляет только 20—45%. Оптимальная температура для получения альдегида 430—450 °С, в присутствии окисей кислоты не образуются. Напротив для получения акриловой кислоты хорошо зарекомендовал себя смешанный катализатор окиси Sn—Mo при соотношении Sn : Mo = = 3:1, оптимальная температура 340 СС. Наибольший выход акролеина наблюдается при соотношении Sn : Mo =9:1 или 1 : 9. При повышении температуры выход акролеина повышается, а выход акриловой кислоты понижается. Для совместного производства акролеина и акриловой кислоты самой подходящей температурой будет 360° С, концентрация пропилена 20—30%, соотношение пропилен : кислород : водяной пар =1:1:2.

Процесс проводят при 520° и 3 ата; общий выход акролеина от прореагировавшего диаллилового эфира составляет 86% при степени превращения за один проход, равной 90%. В настоящее время этот способ не используется, так как фирмой «Шелл девелопмент компани» был разработан метод получения акролеина прямым окислением пропилена воздухом . Этот последний метод сейчас следует рассматривать как наиболее экономический для производства акролеина в крупном масштабе.

После 1956 г. были разработаны еще четыре химических процесса, исходным сырьем для которых является пропилен — производства акролеина, перекиси водорода , ал-лилового спирта и высокомолекулярного полипропилена .

Ненасыщенный альдегид, акролеин еще в первую мировую войну производили как слезоточивое отравляющее вещество дегидратацией глицерина нагреванием с кислым сернокислым калием. С окончанием войны интерес к акролеину пропал и возродился лишь в 30-х годах как к потенциальному сырью для быстро развивающейся промышленности пластмасс. Однако экономически приемлемые способы получения акролеина отсутствовали до 40-х годов, когда в Германии фирма Дегусса разработала промышленный метод производства акролеина из формальдегида и ацетальдегида . В настоящее время там существует полупромышленная установка мощностью 10—20 т в месяц . В США акролеин этим методом производит фирма Карбайд энд Карбон Кемикл Корпорейшн . В обоих случаях исходят из каменноугольного сырья, однако в связи с развитием производства ацетальдегида и формальдегида окислением пропана и бутана этот способ становится потенциально нефтехимическим путем получения акролеина. В 1950 г. фирма Шелл Кемикл Корпорейшн соорудила опытную установку по каталитическому окислению пропилена в акролеин мощностью 2 т в месяц ,- а в 1955 г. приступила к строительству крупного завода синтетического глицерина, второй очередью которого должно являться производство акролеина окислением пропилена .

Рис.У.ЗО. Принципиальная технологическая схема производства акролеина альдолъ-ной конденсацией ацетальдегида и формальдегида.

Для производства акролеина альдольной конденсацией необходимо более дорогое сырье, чем для окислительного процесса. Однако высокие степени превращения исходных веществ за один проход , гораздо более высокая концентрация акролеина в продуктах реакции и относительно меньшая сложность его выделения приводят, по-видимому, к тому, что капитальные затраты на единицу продукции в методе альдольной конденсации будут значительно ниже, чем при окислении пропилена.

Если еще добавить, что исходным сырьем для производства акролеина альдольной конденсацией являются не пропилен, который в некоторых местах производства может оказаться дефицитным, а значительно более доступное и дешевое сырье — пропан и бутан, окислением которых получают ацетальдегид и формальдегид, следует прийти к выводу, что в зависимости от конкретных условий в данной географической точке вполне рационально использовать либо тот, либо другой метод.

В последние годы разрабатывается метод производства акролеина окислением пропилена. В отличие от этилена пропилен при окислении не дает окиси. Окись пропилена получают только хлоргидринным методом. Известен метод получения акролеина альдольной конденсацией формальдегида и ацетальдегида с последующей дегидратацией:

5.2. Экономика производства альтернативных топлив 210

На технологию и технико-экономические показатели производства альтернативных моторных топлив большое влияние-оказывают агрегатное состояние и физико-химические свойства исходного сырья. Использование твердых видов сырья — угля, сланцев, битумосодержащих пород, биомассы — требует, помимо особенностей добычи, включения дополнительных стадий его подготовки к переработке, отсутствующих в схемах производства моторных топлив из нефтяного сырья. К таким стадиям относятся сушка, измельчение и фракционирование, разделение углеводородной и минеральной составляющих, отделение-и утилизация шламов и ряд других.

Проведенные в СССР и за рубежом исследования выявили специфические особенности производства и применения альтернативных моторных топлив в двигателях внутреннего сгорания, сложность определения экономических показателей этих процессов. Результаты сравнения экономичности производства синтетических топлив из различного сырья зачастую носят противоречивый характер . В связи с этим возникла необходимость в разработке единой методики оценки эффективности производства и применения альтернативных моторных топлив . Следует подчеркнуть, что если исследования технической возможности производства альтернативных моторных топлив ведутся в течение длительного времени, то экономика их производства носит ориентировочный характер, а влияние социальных и экологических факторов при производстве и применении синтетических топлив исследовано в еще меньшей степени.

Так как затраты на производство моторных топлив дифференцированы для соответствующих плановых и перспективных периодов, предусматривается построение динамической модели ресурсных и экономических оценок производства и применения сравниваемых альтернативных видов сырья и моторных топлив, получаемых из них. Технико-экономическим расчетам должны предшествовать балансовые расчеты по добыче и направлениям использования различного сырья, производства и потребления моторных топлив с учетом обеспечения потребности народного хозяйства и экспорта в котельно-печном топливе, жидком углеводородном сырье для нефтехимического синтеза и других нефтепродуктах . На основе балансовых расчетов определяется срок или расчетный период возникновения дефицита в нефтяных моторных топливах и необходимый объем производства альтернативных топлив. При этом понятие «дефицит» следует рассматривать как балансово-экономическую категорию. В одном случае — это несведение баланса по нефтяным топливам в силу запаздывания ввода мощностей по их производству в нефтеперерабатывающей промышленности к планируемому периоду при наличии достаточных ресурсов нефти или мазута для глубокой переработки. Следовательно, дефицит моторных топлив обусловлен просчетами в планировании инвестиционной политики — недостаточным выделением капитальных вложений, недостатком мощностей строительно-монтажных организаций или предприятий по изготовлению нефтезаводской аппаратуры и оборудования. В то же время производство нефтяных топлив может быть предпочтительнее получения альтернативных моторных топлив из других сырьевых ресурсов.

При вариантных расчетах, направленных на обеспечение потребности в моторных топливах за счет углубления переработки нефти на базе имеющихся ресурсов мазута, или дополнительной добычи нефти, или производства альтернативных топлив, мазут должен иметь «нулевую» оценку, так как он получен из уже добытой нефти и затраты на нее уже осуществлены. Таким образом, мазут, вовлекаемый в глубокую переработку и выбывающий из баланса котельно-печных топлив, должен оцениваться по затратам на добычу и транспорт замещающего его топлива — природного газа, угля и др. На ближайший перспективный период в качестве замещающего мазут топлива принят природный газ.

Общим правилом при определении технико-экономических показателей производства должно быть отнесение всех затрат на получение целевой продукции, т. е. моторного топлива , а в отдельных комплексных процессах и производствах, с учетом их целевой направленности, и на другие продукты — электродный кокс при коксовании, жидкие парафины при депарафинизации топлив, ароматические углеводороды при комплексной переработке угля и сланцев и т. п. При производстве моторных топлив конечные затраты на товарные топлива определяются суммированием затрат по отдельным стадиям. Технико-экономические показатели производства альтернативных топлив из различного сырья должны сопоставляться с таковыми при производстве топлив из нефти для сравнения возможных вариантов топливообеспечения .

5.2. ЭКОНОМИКА ПРОИЗВОДСТВА АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ТОПЛИВ

Для экономики производства альтернативных моторных топлив определяющими факторами являются следующие:

Проектируемые значения себестоимости, капитальных и трудовых затрат являются, по сути дела, производными всех рассматриваемых факторов, т. е. количественным и качественным суммированием всех технико-эксплуатационных и экологических параметров процессов производства альтернативных топлив, приведенных к единой стоимостной оценке.

такого сырья ниже стоимости нефти. В работе отмечается рентабельность известных методов переработки угля в синтетические моторные топлива при цене на уголь 30—50 долл/т и цене на нефть 250— 300 долл/т. При такой же цене на нефть и цене на газ не выше 2,37 долл/ГДж экономически рентабельной может оказаться переработка природного газа в бензин по процессу «Mobil». Физико-химические свойства сырья и технология его переработки определяют термический к.п.д. процессов получения моторных топлив. Как правило, при использовании менее «благородного» с точки зрения содержания гетероатомных соединений и соотношения С : Н сырья термический к. п. д. процессов получения моторных топлив снижается в связи с увеличением расхода сырья и необходимостью подвода значительных количеств энергии в виде технологического топлива, тепло- и электроэнергии, охлаждающей воды. Другими словами, получение высококачественного энергоносителя из низкокачественного требует значительных затрат энергии на ее концентрирование. В конечном счете эти качественные изменения ведут к росту затрат на производство моторных топлив, причем эти изменения коррелируют между собой. Ниже приведены к. п. д. процессов производства альтернативных топлив из различного сырья как по расчетам авторов, так и по данным :

На основе обобщения рассмотренных в настоящем разделе технико-экономических показателей производства альтернативных моторных топлив из различных видов сырья, ниже приведена стоимость их получения в расчете на 1 л и 1 ГДж, что позволяет привести различные по теплоте сгорания топлива к единому энергетическому эквиваленту. В связи с тем, что при использовании многих альтернативных топлив требуется модификация автомобиля, рассмотренные топлива разделены на две группы: первая —• без модификации автомобиля, и вторая — с модификацией автомобиля: