Saada oma head tööd teadmistebaasi on lihtne. Kasutage allolevat vormi

Üliõpilased, magistrandid, noored teadlased, kes kasutavad teadmistebaasi oma õpingutes ja töös, on teile väga tänulikud.

Majutatud aadressil http://www.allbest.ru/

ABSTRAKTNE

Fischer-Tropschi protsess

Sissejuhatus

süsivesiniku katalüsaatori protsess

Ajalugu teab palju näiteid, kui tungiva vajaduse tõttu sündisid uued originaalsed lähenemised kaua eksisteerinud eluliste probleemide lahendamisele. Nii et sõjaeelsel Saksamaal, kellel puudus juurdepääs naftaallikatele, tekkis tõsine kütusepuudus, mis oli vajalik võimsa energiaallika toimimiseks. sõjavarustus. Oluliste fossiilse kivisöe varude tõttu oli Saksamaa sunnitud otsima võimalusi selle muutmiseks vedelkütus. See probleem on edukalt lahendatud suurepäraste keemikute jõupingutustega, kellest kõigepealt tuleb mainida Kaiser Wilhelmi söeuuringute instituudi direktorit Franz Fischerit.

1926. aastal ilmus Franz Fischeri ja Hans Tropschi töö "Naftasüsivesinike otsesest sünteesist tavarõhul". Selles teatati, et süsinikmonooksiidi redutseerimine vesinikuga atmosfäärirõhul erinevate katalüsaatorite (raud-tsinkoksiid või koobalt-kroomoksiid) juuresolekul temperatuuril 270 ºC annab vedela ja isegi tahke metaani homoloogid.

Nii tekkis kuulus süsivesinike süntees süsinikmonooksiidist ja vesinikust, mida on sellest ajast peale nimetatud Fischeri-Tropschi sünteesiks (FT). Erinevates vahekordades CO ja H 2 segu, mida nimetatakse sünteesgaasiks, võib saada nii kivisöest kui ka mis tahes muust süsinikku sisaldavast toorainest. Pärast protsessi leiutamist Saksa teadlaste poolt tehti palju täiustusi ja parandusi ning nüüd kasutatakse nimetust "Fischer-Tropsch" paljudele sarnastele protsessidele.

Ausalt öeldes tuleb märkida, et Fischer-Tropschi süntees ei tekkinud nullist - selleks ajaks olid olemas teaduslikud eeldused, mis põhinesid orgaanilise keemia ja heterogeense katalüüsi saavutustel. Veel 1902. aastal said P. Sabatier ja J. Sanderan esimestena CO-st ja H 2 -st metaani. 1908. aastal avastas E. Orlov, et süsinikmonooksiidi ja vesiniku juhtimisel üle kivisöele ladestunud niklist ja pallaadiumist koosneva katalüsaatori tekib etüleen.

Esimene tööstuslik reaktor käivitati Saksamaal 1935. aastal, kasutades Co-Th sadestatud katalüsaatorit. 1930. ja 1940. aastatel valmistati Fischer-Tropschi tehnoloogial põhineva sünteetilise bensiini (kogazin-I ehk süntiin) oktaanarvuga 40h55, sünteetilise kvaliteetse diislikütuse fraktsiooni (kogazin-II) tootmine tsetaanarvuga 75h100 ja lasti käima tahke parafiin. Protsessi tooraineks oli kivisüsi, millest gaasistamise teel saadi sünteesgaas, millest saadi süsivesinikke. Tehislik vedelkütusetööstus saavutas haripunkti Teise maailmasõja ajal. 1945. aastaks oli maailmas 15 Fischer-Tropschi sünteesitehast (Saksamaal, USA-s, Hiinas ja Jaapanis), mille koguvõimsus oli umbes 1 miljon tonni süsivesinikke aastas. Nad toodavad peamiselt sünteetilisi mootorikütuseid ja määrdeõlisid. Saksamaal kattis sünteetiline kütus peaaegu täielikult Saksa armee vajadused lennukibensiini järele. Sünteetiliste kütuste aastane toodang siin riigis on jõudnud enam kui 124 000 barrelini päevas, s.o. umbes 6,5 miljonit tonni 1944. aastal.

Pärast 1945. aastat puudus naftatootmise kiire arengu ja naftahinna languse tõttu vajadus sünteesida CO-st ja H 2 -st vedelkütuseid. Naftakeemia buum on saabunud. 1973. aastal aga puhkes naftakriis – OPECi naftat tootvad riigid (Naftat Eksportivate Riikide Organisatsioon, Naftat Eksportivate Riikide Organisatsioon, Naftat Eksportivate Riikide Organisatsioon, Naftat Eksportivate Riikide Organisatsioon) tõstsid järsult nafta hinda. toornafta ja maailma üldsus oli sunnitud mõistma tõeline oht odavate ja kättesaadavate naftavarude ammendumine lähitulevikus. 70ndate energiašokk äratas teadlaste ja töösturite huvi naftale alternatiivsete toorainete kasutamise vastu ja siin on esikohal kahtlemata kivisüsi. Maailma kivisöevarud on tohutud, erinevatel hinnangutel üle 50 korra naftavarudest suuremad ja neid võib jätkuda sadadeks aastateks.

Lisaks on maailmas märkimisväärne hulk süsivesinikgaaside allikaid (nii otseselt maagaasimaardlad kui ka nendega seotud naftagaas), mida ühel või teisel põhjusel majanduslikel põhjustel ei kasutata (oluline kaugus tarbijatest ja sellest tulenevalt). , kõrged transpordikulud). gaasilises olekus). Maailma süsivesinike varud on aga lõppemas, energiavajadused kasvavad ning nendes tingimustes on süsivesinike raiskav kasutamine lubamatu, mida tõendab nafta maailmaturuhinna pidev tõus 21. sajandi algusest.

Nendel tingimustel muutub Fischeri-Tropschi süntees taas aktuaalseks.

1. Protsessi keemia

1.1 Süsivesinike moodustumise põhireaktsioonid

Süsivesinike sünteesireaktsioone süsinikoksiididest ja vesinikust võib sõltuvalt katalüsaatorist ja protsessi tingimustest esitada erinevate võrranditega, kuid need kõik taanduvad kaheks peamiseks võrrandiks. Esimene peamine reaktsioon on Fischeri-Tropschi süntees ise:

(1)

Teine peamine reaktsioon on vesigaasi tasakaal. See protsess kulgeb eriti lihtsalt raudkatalüsaatoritel kui sekundaarsel katalüsaatoril:

(2)

Võttes arvesse seda sekundaarset reaktsiooni rauakatalüsaatorite FT-sünteesi jaoks, saadakse üldvõrrand:

(3)

Reaktsioonid (1) ja (3) stöhhiomeetrilise ammendava muundamisega võimaldavad saada maksimaalse saagise 208,5 g süsivesinikke 1 m 3 CO + H 2 segu kohta, moodustades ainult olefiine.

Reaktsiooni (2) saab maha suruda madalatel temperatuuridel, lühikestel kokkupuuteaegadel, sünteesgaasi tsirkulatsioonil ja vee eemaldamisel ringlevast gaasist, nii et süntees saab toimuda osaliselt võrrandi (1) järgi vee moodustumisega ja osaliselt võrrandi järgi. (3) CO 2 moodustumisega.

Võrrandist (1) saadakse topeltkonversiooniga vastavalt võrrandile (2) CO-st ja H2O-st süsivesinike sünteesi koguvõrrand Kölbel-Engelhardti järgi:

(4)

Stöhhiomeetriline saagis on 208,5 g [-CH2-] 1 m3 CO + H2 segu kohta.

Süsivesinike moodustumine CO2-st ja H2-st tuleneb võrrandist (1) ja pöördreaktsioonist (2):

(5)

Stöhhiomeetriline saagis 156,25 g [-CH2-] 1 m3 CO2 + H2 segu kohta.

Üldiselt näevad võrrandid välja järgmised:

Parafiinide sünteesiks

(6)

(7)

(8)

(9)

Olefiinide sünteesiks

(10)

(11)

(12)

(13)

1.2 Kõrvaltoimed

CO hüdrogeenimist metaaniks, CO lagunemist ja metalli oksüdeerimist vee või süsinikdioksiidiga tuleks pidada soovimatuteks reaktsioonideks.

Metaan moodustub koobalti ja nikli katalüsaatorite juuresolekul:

(14)

Stöhhiomeetriline saagis on 178,6 g CH4 1 m 3 CO + H2 segu kohta. Sel juhul moodustunud vesi muundatakse seejärel (eriti raudkatalüsaatoritel) CO juuresolekul CO 2 + H 2 seguks, mistõttu metaani moodustumise kogureaktsioon on erinev:

(15)

Stöhhiomeetriline saagis on 178,6 g CH4 1 m 3 CO + H2 segu kohta. Temperatuuridel üle 300°C tekib CO 2 hüdrogeenimisel ka metaan vastavalt üldvõrrandile:

(16)

Stöhhiomeetriline saagis 142,9 g CH4 1 m 3 CO 2 + H 2 segu kohta. Sünteesiprotsessi raskendab süsiniku moodustumine Buduaari reaktsiooni käigus:

(17)

FT sünteesi saab suunata valdavalt alkoholide või aldehüüdide tekkele, mis tekivad süsivesinike sünteesi käigus kõrvalsaadusena. Alkoholide puhul on põhivõrrandid järgmised

(18)

(19)

(20)

ja aldehüüdid moodustuvad järgmiselt:

(21)

(22)

Muude väikestes kogustes moodustunud toodete (ketoonid, karboksüülhapped, estrid) võrrandid jäetakse välja.

1.3 Reaktsioonide mehhanism

Süsinikmonooksiidi hüdrogeenimine FT-protsessis on komplekssete, paralleelsete ja järjestikuste reaktsioonide kompleks. Esimene etapp on süsinikmonooksiidi ja vesiniku samaaegne kemisorptsioon katalüsaatoril. Süsinikoksiid on sel juhul süsinikuaatomi kaudu metalliga ühendatud, mille tulemusena see nõrgeneb C-O ühendus ning hõlbustab CO ja vesiniku koostoimet primaarse kompleksi moodustumisega. Sellest kompleksist saab alguse süsivesinike ahela kasv ("ahela algus"). Ühe süsinikuaatomiga pinnaühendi edasise astmelise sidumise tulemusena süsinikuahel pikeneb ("ahela kasv"). Ahela kasv lõpeb desorptsiooni, hüdrogeenimise või kasvuahela koostoime sünteesiproduktidega ("ahela lõpetamine") tulemusena.

Nende reaktsioonide peamised produktid on küllastunud ja küllastumata alifaatsed süsivesinikud ning kõrvalsaadusteks alkoholid, aldehüüdid ja ketoonid. Reaktiivsed ühendid (küllastumata süsivesinikud, aldehüüdid, alkoholid jne) võivad järgnevate reaktsioonide käigus sattuda kasvuahelatesse või moodustada pinnakompleksi, millest tekib ahel. Edasised reaktsioonid saadud toodete vahel põhjustavad happeid, estreid jne. Kõrgematel sünteesitemperatuuridel toimuvad dehüdrotsüklistamise reaktsioonid toovad kaasa aromaatsed süsivesinikud. Algselt moodustunud ja katalüsaatorist desorbeeruvate kõrgema keemistemperatuuriga süsivesinike krakkimist või hüdrokrakkimist ei tohiks välistada, kui need katalüsaatorile uuesti adsorbeeritakse.

Vaatamata aastakümnete pikkusele uuringule jääb reaktsioonimehhanism üksikasjalikult ebaselgeks. See olukord on aga tüüpiline heterogeense katalüüsi jaoks. Tuntuim on kasvumehhanism ahela lõpus. Molekulid või aatomid, mis lähevad ergastatud olekusse süsinikmonooksiidi ja vesiniku samaaegsel kemisorptsioonil katalüsaatoril, reageerivad enooli primaarse kompleksi moodustumisega (skeem A 1), mis samuti tekitab ahela. Ahela kasv (skeem A 2) algab H 2 O molekuli elimineerimisega kahest primaarsest kompleksist (koos C-C sideme moodustumisega) ja C-aatomi eraldumisega metalliaatomist hüdrogeenimise tulemusena. Saadud C 2 kompleks, lisades ühe primaarse kompleksi, vabastab H 2 O molekuli ja hüdrogeenimise tulemusena vabaneb metallist. Seega toimub iga järgneva C-aatomi ahela astmeline kasv kondensatsiooni ja hüdrogeenimise teel. Keti algust saab esitada järgmiselt:

Skeem A 1

Äärmuslike C-aatomite ahela kasv toimub järgmiselt:

Skeem A 2

ja nii edasi kuni:

Teine võimalus on see, et algselt hüdrogeenitakse primaarses adsorptsioonikompleksis olev Me-C side osaliselt ja seejärel kondenseerub saadud ühend primaarse kompleksiga, mis viib ahela kasvuni vastavalt skeemile (A 3) või vastavalt skeemile (A). 4) ja selle tulemusena sekundaarne metüülhargnenud adsorptsioonikompleks:

Skeem A 3

Skeem A 4

Primaarse adsorptsioonikompleksi, mis sisaldab alati hüdroksürühma, desorptsioon viib aldehüüdideni ja järgnevates reaktsioonides alkoholide, hapete ja estritega:

Majutatud aadressil http://www.allbest.ru/

Majutatud aadressil http://www.allbest.ru/

Süsivesinikud võivad tekkida dehüdratsiooni või adsorptsioonikomplekside lõhenemise tulemusena:

Skeem A 5

Ahela algusosa võib anda ka alkohole ja aldehüüde pärast nende adsorptsiooni katalüsaatoril fenoolsel kujul.

või olefiinid, mis on tõenäoliselt seotud enooli kujul katalüsaatoriga pärast reaktsiooni veega.

Teise võimalusena ahela kasvuks käsitletakse CH2 rühmade polümerisatsiooni. Primaarse kompleksi hüdrogeenimisel tekivad HO-CH2- ja CH2-pinnakompleksid:

Skeem B

Hüdrogeenitud pinnakompleks interakteerub sarnase kompleksiga, eemaldades vett (B 1):

Skeem B 1

Majutatud aadressil http://www.allbest.ru/

Majutatud aadressil http://www.allbest.ru/

Sarnaselt võivad tekkivad pinnakompleksid interakteeruda primaarse hüdrogeenimata kompleksiga (koos skeemi B 2 järgi C2-lisandikompleksi moodustumisega) või reageerida kompleksiga pärast selle hüdrogeenimist (vastavalt skeemile B 1):

Skeem B 2

Majutatud aadressil http://www.allbest.ru/

Majutatud aadressil http://www.allbest.ru/

Ahel võib kasvada ka algselt moodustunud CH2 rühmade polümerisatsiooni teel vastavalt skeemile B (laengu muutusega Me suhtes):

Skeem B

Majutatud aadressil http://www.allbest.ru/

Majutatud aadressil http://www.allbest.ru/

Polümerisatsiooni panus ahela kasvuprotsessi sõltub kondensatsiooni- ja polümerisatsioonikiiruste vahelisest suhtest.

2. Katalüsaatorid

FT süntees algab CO ja H2 samaaegse kemisorptsiooniga metalliaatomitel. Sellise kemisorptsioonsideme moodustamiseks sobivad eriti hästi siirdemetallid 3d ja 4f elektronidega või nende interstitsiaalsed ühendid (karbiidid, nitriidid jne). Katalüsaatoritena toimivad VIII rühma metallid: Ru on kõige aktiivsem, järgnevad Co, Fe, Ni. Pinna suurendamiseks kantakse neid sageli poorsetele kandjatele, nagu silikageel ja alumiiniumoksiid. Tööstuses on kasutatud ainult Fe ja Co. Ruteenium on liiga kallis, pealegi on selle varud Maal liiga väikesed, et seda suuretonnaažilistes protsessides katalüsaatorina kasutada. Nikkelkatalüsaatoritel tekib atmosfäärirõhul peamiselt metaan, rõhu tõusuga aga moodustab nikkel lenduva karbonüüli ja pestakse reaktorist välja.

Koobaltkatalüsaatorid olid esimesed katalüsaatorid, mida tööstuses kasutati (Saksamaal ja hiljem Prantsusmaal ja Jaapanis 1930.–1940. aastatel). Nende töö jaoks on tüüpiline rõhk 1h50 atm ja temperatuur 180h250°C. Nendes tingimustes moodustuvad peamiselt lineaarsed parafiinid. Koobaltil on märkimisväärne hüdrogeenimisaktiivsus, mistõttu osa CO-st muutub paratamatult metaaniks. See reaktsioon kiireneb järsult temperatuuri tõustes, nii et koobaltkatalüsaatoreid ei saa kasutada kõrge temperatuuriga FT protsessis.

Raudkatalüsaatoreid on Lõuna-Aafrikas FT sünteesitehastes kasutatud alates 1950. aastate keskpaigast. Võrreldes koobaltiga on need palju odavamad, töötavad laiemas temperatuurivahemikus (200-360°C) ja võimaldavad saada laiemat valikut tooteid: parafiine, madalamaid β-olefiine, alkohole. FT sünteesi tingimustes katalüüsib raud vesigaasi reaktsiooni, mis võimaldab efektiivselt kasutada kivisöest saadavat sünteesgaasi, milles CO:H2 suhe jääb alla stöhhiomeetrilise 1:2. on nende jaoks suureks probleemiks. Kuid sama madala hüdrogeenimisaktiivsuse tõttu karboniseerub rauakontaktide pind kiiresti. Koobaltkontaktid on võimelised töötama palju kauem ilma regenereerimiseta. Raudkontaktide teine ​​puudus on nende vee pärssimine. Kuna vesi on sünteesiprodukt, on CO konversioon ühe läbimise kohta madal. Saavutuse eest kõrge asteümberkujundamine, on vaja korraldada gaasi ringlussevõtt.

Nii raud- kui ka koobaltkatalüsaatorid on väävlimürgistuse suhtes äärmiselt tundlikud. Seetõttu peab sünteesgaas olema väävlist eelnevalt puhastatud, vähemalt tasemeni 2 mg/m 3 . Jääkväävel adsorbeerub katalüsaatori pinnale, nii et selle tulemusena FT sünteesi produktid seda praktiliselt ei sisalda. See asjaolu muudab FT-tehnoloogia abil saadud sünteetilise diislikütuse väga atraktiivseks, pidades silmas tänapäeval transpordile esitatavaid rangeid keskkonnanõudeid.

Erinevate ainete toimel värskelt valmistatud rauarühma katalüsaatoritele muutub katalüsaatorite koostis ja struktuur ning tekivad FT sünteesis tegelikult aktiivsed faasid. Kui koobalti ja nikli puhul on selliseid faase suhteliselt vähe, siis raua puhul on neid palju, mistõttu katalüütiline süsteem muutub keerulisemaks. Raud moodustab süsiniku või muude metalloididega (lämmastik, boor jne) erineva koostisega interstitsiaalseid ühendeid, kaotamata seejuures FT sünteesiks vajalikku "metallilist" olemust.

Paljud uuringud on kinnitanud, et FT sünteesi ajal muutuvad rauakatalüsaatorid faasi koostises, oksüdatsiooniastmes ja süsiniku interstitsiaalsetes struktuurides. Sünteesi alguseks muutub redutseeritud katalüsaatori raud Fe 2 C karbiidiks (Hagg karbiidiks). Samaaegselt, kuid aeglasemalt tekib oksiid Fe 3 O 4, mille osakaal (arvestatuna algse raua kohta) pidevalt suureneb, samas kui Fe 2 C karbiidi sisaldus varieerub olenevalt tööajast ja temperatuurist vähe. Vaba süsiniku sisaldus suureneb sünteesiaja pikenedes. Töötingimustes on katalüsaatori faasiline koostis reaktsioonisegu koostisega tasakaalus ja ainult vähesel määral sõltub selle valmistamise või eeltöötlemise meetodist (redutseerimine, karbidiseerimine).

Bartholomew' töö näitab, et Co- ja Ni-katalüsaatoritel hüdrogeenitakse CO metaaniks kahel viisil, millest igaüks on seotud teatud pinnapiirkondadega. A.L. Lapidus jt pakkusid välja FT sünteesiks mõeldud katalüsaatori kahekeskuselise mudeli. Nende kontseptsioonide kohaselt on esimest tüüpi tsentriteks metallilised Co-kristalliidid. CO adsorbeeritakse neile dissotsiatiivselt ja seejärel hüdrogeenitakse metaaniks. CO disproportsioonireaktsioon toimub samades tsentrites, mis viib katalüsaatori karboniseerumiseni. Teist tüüpi keskused tähistavad piiri metallilise Co ja oksiidifaasi vahel katalüsaatori pinnal. Nad vastutavad süsivesinike ahela kasvu eest. Süsinikmonooksiid adsorbeerub CoO-le nõrgalt seotud assotsiatiivsel kujul, seejärel liigub toele, kus moodustab vesinikuga CH x O tüüpi pinnakompleksid, mis interakteeruvad üksteisega, moodustades pinnal polümeerseid struktuure. Nende hüdrogeenimine CoO-ga annab süsivesinikke.

CO termiliselt programmeeritud desorptsiooni (TPD) spektri abil tuvastatakse pinnal kahte tüüpi CO adsorptsiooni, milles esimese tüübi tsentrid vastavad piigile, mille T max on vahemikus 250–350 ° C, keskpunktid teisest - T max< 250°C. По соотношению площадей пиков можно судить о доле каждого из типов центров и, соответственно, предсказывать каталитическое действие контакта.

Katsed on näidanud head korrelatsiooni süsivesinike saagise ja nõrgalt seotud CO adsorptsiooni tsentrite arvu vahel kontaktpinnal.

Kokakatalüsaatorite oksiidfaas moodustub tavaliselt nende eelkuumtöötlemise (kaltsineerimise ja/või redutseerimise) käigus oksiidikandja (SiO 2, Al 2 O 3 jne), koobaltoksiidi ja promootori koostoime tõttu. Katalüsaatorid, mis ei sisalda oksiidfaasi, ei ole võimelised katalüüsima vedelate süsivesinike moodustumist CO-st ja H2-st, kuna nende pinnal ei ole polümerisatsioonitsentreid.

Seega mängib FT sünteesikatalüsaatorite oksiidfaas otsustavat rolli vedelate süsivesinike moodustumisel ning selleks, et luua selle protsessi jaoks tõhusaid katalüsaatoreid, tuleb erilist tähelepanu pöörata kandja valikule ja katalüsaatori eelkuumtöötlemisele. . Mõjutades katalüsaatori aktiivset osa eelneva kuumtöötlusega, mis suurendab aktiivse faasi ja kandja vastasmõju, või lisades katalüsaatorisse modifitseerivaid oksiidlisandeid, on võimalik parandada katalüsaatori polümerisatsiooniomadusi. katalüsaator ja sellest tulenevalt suurendada reaktsiooni selektiivsust vedelate süsivesinike moodustumise suhtes.

Promootorid jagunevad vastavalt tegevuspõhimõttele kahte rühma – struktuursed ja energeetilised.

Struktuuripromootoritena kasutatakse raskemetallide oksiide, mida on raske redutseerida, nagu Al 2 O 3, ThO 2, MgO ja CaO. Need aitavad kaasa arenenud katalüsaatori pinna moodustumisele ja takistavad katalüütiliselt aktiivse faasi ümberkristalliseerumist. Sarnast funktsiooni täidavad kandjad - kobediatomiit, dolomiit, ränidioksiid (värskelt sadestunud hüdroksiidgeeli või kaaliumsilikaadi kujul).

Energiapromootorid, mida vastavalt reaktsiooni elektroonilisele mehhanismile nimetatakse ka keemilisteks, elektroonilisteks või aktiveerivateks lisanditeks, suurendavad selle kiirust ja mõjutavad selektiivsust. Reaktiivsed struktuursed promootorid võivad toimida ka energeetiliste promootoritena. Energiapromootorid (eriti leelised) mõjutavad oluliselt ka katalüsaatori tekstuuri (pind, pooride jaotus).

Raudkatalüsaatorite energiapromootoritena kasutatakse kõige sagedamini karbonaate (olenemata valmistamismeetodist). leelismetallid. Erinevate meetoditega saadud raudkatalüsaatorid vastavad leeliselisandite erinevatele optimaalsetele kontsentratsioonidele. Sadestunud katalüsaatorid ei tohiks sisaldada üle 1% K 2 CO 3 (arvutatud Fe-na); teatud sadestatud katalüsaatorite puhul on optimaalne 0,2% K 2 CO 3 (hälve 0,1% mõjutab oluliselt aktiivsust ja selektiivsust). Kas sulatatud katalüsaatorite jaoks on näidatud optimaalne kontsentratsioon? 0,5% K 2 O.

Vase võib omistada promootoritele, mis määravad nii struktuurse kui ka energiamõju. Vask hõlbustab raua redutseerimist ja see protsess võib sõltuvalt vase kogusest kulgeda madalamal temperatuuril (kuni 150°C) kui ilma lisandita. Lisaks soodustab see lisand raudhüdroksiidi (II ja III) kuivatamisel selle oksüdeerumist Fe2O3-ks. Vask soodustab raud-süsinik ühendite teket ning kiirendab koos leelisega raua redutseerimist, karbiidi ja süsiniku teket. Vask ei mõjuta FT sünteesi selektiivsust.

3. Protsessi mõjutavad tegurid

3.1 Tooraine kvaliteet

FT sünteesiproduktide saagis ja koostis sõltuvad suuresti CO:H2 suhtest algsünteesgaasis. See suhe omakorda sõltub oluliselt sünteesgaasi saamiseks kasutatavast meetodist. Praegu on viimase saamiseks kolm peamist tööstuslikku meetodit.

1. Söe gaasistamine. Protsess põhineb kivisöe ja veeauru koostoimel:

See reaktsioon on endotermiline, tasakaal nihkub paremale temperatuuril 900-1000ºC. Välja on töötatud tehnoloogilised protsessid, mis kasutavad auru-hapniku puhumist, milles koos ülaltoodud reaktsiooniga toimub söe põlemise eksotermiline reaktsioon, mis tagab vajaliku soojusbilansi:

2. Metaani muundamine. Metaani ja veeauru interaktsiooni reaktsioon viiakse läbi nikkelkatalüsaatorite (Ni / Al 2 O 3) juuresolekul kõrgendatud temperatuuril (800 h 900 ° C) ja rõhul:

Metaani asemel võib lähteainena kasutada mis tahes süsivesinikust lähteainet.

3. Süsivesinike osaline oksüdatsioon. Protsess seisneb süsivesinike mittetäielikus termilises oksüdatsioonis temperatuuril üle 1300ºС:

Meetod on rakendatav ka mis tahes süsivesinike toite puhul.

Söe gaasistamise ja osalise oksüdatsiooni korral on CO:H2 suhe ligilähedane 1:1, metaani muundamise korral aga 1:3.

Üldiselt võib täheldada järgmisi mustreid:

- vesinikuga rikastatud algsegu puhul saadakse eelistatavalt parafiine, mille tekkimise termodünaamiline tõenäosus väheneb reas metaan > madala molekulmassiga n-alkaanid > suure molekulmassiga n-alkaanid;

- suure süsinikmonooksiidi sisaldusega sünteesgaas põhjustab olefiinide ja aldehüüdide moodustumist ning aitab kaasa ka süsiniku ladestumisele. Alkeenide moodustumise tõenäosus väheneb reas suure molekulmassiga n-olefiinid > madala molekulmassiga n-olefiinid.

3.2 Temperatuur

FT süntees on väga eksotermiline reaktsioon. Saadud soojus moodustab kuni 25% sünteesgaasi põlemissoojust. Sünteesi kiirus ja samal ajal saaduse saagis katalüsaatori ruumalaühiku kohta ajaühikus suurenevad temperatuuri tõustes. Samas suureneb ka kõrvalreaktsioonide määr. Seetõttu piirab FT sünteesi ülemist temperatuuri eelkõige soovimatu metaani ja koksi moodustumine. Eriti tugevat metaani saagise suurenemist temperatuuri tõustes täheldatakse Co katalüsaatorite puhul.

Reeglina viiakse protsess läbi temperatuuril 190-240°C (madalatemperatuuriline versioon, Co ja Fe katalüsaatorite puhul) või 300-350°C (kõrgtemperatuuriline versioon, Fe katalüsaatorite puhul).

3.3 Surve

Nii nagu temperatuuri tõusuga, suureneb ka rõhu tõusuga reaktsioonide kiirus. Lisaks aitab rõhu suurendamine süsteemis kaasa raskemate toodete moodustumisele. Tööstusprotsesside tüüpilised rõhud on 0,1 h5 MPa. Kuna suurenenud rõhk võimaldab suurendada sünteesi tootlikkust, viiakse protsess majandusliku efektiivsuse huvides läbi rõhul 1,2-4 MPa.

Temperatuuri ja rõhu, samuti katalüsaatori olemuse kombineeritud mõju erinevate toodete saagisele rahuldab valemiga kirjeldatud Anderson-Schulz-Flory (ASF) jaotust

kus P n - süsivesiniku massiosa süsinikuarvuga n;

b=k 1 /(k 1 +k 2), k 1 , k 2 - vastavalt kasvu ja ahela lõppemise kiiruskonstandid.

Metaani (n=1) esineb alati suuremas koguses, kui ASF jaotus ette näeb, kuna see tekib iseseisvalt otsese hüdrogeenimisreaktsiooni käigus. B väärtus väheneb temperatuuri tõustes ja reeglina suureneb rõhu tõustes. Kui reaktsioonis moodustuvad erineva homoloogse seeria saadused (parafiinid, olefiinid, alkoholid), siis võib nende jaotusel olla oma väärtus b. ASF-i levik seab piirangud süsivesinike või peenosakeste maksimaalsele selektiivsusele.

Graafiliselt on ASF-i jaotus näidatud joonisel 1.

Majutatud aadressil http://www.allbest.ru/

Majutatud aadressil http://www.allbest.ru/

3.4 Ruumikiirus

Gaasi ruumikiiruse suurendamine (või kokkupuuteaja vähendamine) ei soosi väiksema kiirusega kulgevaid reaktsioone. Nende hulka kuuluvad katalüsaatori pinnal toimuvad reaktsioonid - hapniku eemaldamine, olefiinide hüdrogeenimine ja süsinikuahela kasv. Seetõttu suureneb sünteesiproduktide keskmise kokkupuuteaja vähenemisega alkoholide, olefiinide ja lühikese ahelaga ühendite (gaasilised süsivesinikud ja süsivesinikud bensiini fraktsiooni keemispiirkonnast) hulk.

4. Tehnoloogiliste skeemide sordid

Fischer-Tropschi sünteesi peamiseks tehniliseks probleemiks on vajadus eemaldada suur hulk väga eksotermiliste keemiliste reaktsioonide tulemusena vabanevat soojust. Reaktori konstruktsiooni määrab suuresti ka toodete tüüp, mille jaoks see on ette nähtud. FT sünteesi jaoks on mitut tüüpi reaktori konstruktsioone, mis määravad protsessi ühe või teise tehnoloogilise skeemi.

4.1 Skeem mitmetorureaktori ja fikseeritud katalüsaatorikihiga

Sellistes reaktorites toimub madala temperatuuriga protsess gaasifaasis. Mitmetorureaktori konstruktsioon on näidatud joonisel 2.

Majutatud aadressil http://www.allbest.ru/

Majutatud aadressil http://www.allbest.ru/

Mitme toruga reaktoreid on lihtne kasutada, need ei tekita probleeme katalüsaatori eraldamisega ja neid saab kasutada mis tahes koostisega toodete saamiseks. Siiski on neil mitmeid puudusi: valmistamise keerukus, suur metallikulu, katalüsaatori ümberlaadimisprotseduuri keerukus, märkimisväärne rõhulangus piki pikkust, hajus piirangud suurtele katalüsaatoriteradele ja suhteliselt madal soojuse eemaldamine.

Üks võimalikest tehnoloogilistest skeemidest suure jõudlusega FT sünteesiks mitmetorureaktoris on näidatud joonisel 3.

Majutatud aadressil http://www.allbest.ru/

Majutatud aadressil http://www.allbest.ru/

Tehnoloogilised parameetrid on esitatud tabelis 1, saadud toodete koostis - tabelis 2.

Tabel 1. Statsionaarsel katalüsaatorikihil gaasifaasilise Fischer-Tropsch sünteesiga tööstusseadmete töötingimused

Tabel 2. Statsionaarsel katalüsaatorikihil tööstuslikul Fischer-Tropschi sünteesil saadud süsivesinike tüüpiline koostis

Iseloomulik	Tähendus
Toote koostis (keskmised andmed), massiprotsenti
süsivesinikud:
CO + H 2 segu konversiooniaste,%
Süsivesinike saagis С 2+, g 1 m 3 CO + H 2 segu kohta

4.2 Keevkihi skeem

Keevkihtreaktorid tagavad hea soojuse hajumise ja protsessi isotermilise voolu. Difuussed piirangud neis on gaasi suure lineaarkiiruse ja peendispersse katalüsaatori kasutamise tõttu minimaalsed. Selliseid reaktoreid on aga raske tööle panna. Probleemiks on katalüsaatori eraldamine toodetest. Üksikud sõlmed on tugeva erosiooni all. Keevkihtreaktorite põhipiiranguks on võimatus toota neis raskeid parafiine. Joonisel 4 on kujutatud keevkihtreaktoris FT sünteesi protsessi vooskeem.

Joonis 4. Fischer-Tropschi protsessi skeem keevkihtreaktoris:

1, 3 - kütteseadmed; 2 - sünteesgaasi generaator; 4 - soojusvahetid; 5 - pesukolonn; 6 - reaktor; 7 - tsüklon; 8 - eraldaja.

Protsessi tehnoloogilised parameetrid vaadeldava skeemi järgi töötamisel on esitatud tabelis 3, saadud toodete koostis - tabelis 4.

Tabel 3. Keevkihtreaktoris tööstusliku Fischer-Tropschi sünteesitehase töötingimused

Tabel 4 – Keevkihtreaktoris toodetud süsivesinike tüüpiline koostis

4.3 Skeem tsirkuleeriva suspendeeritud pulberkatalüsaatoriga

See diagramm kehtib ka kõrge temperatuuriga F-T protsessi kohta. Fischer-Tropschi protsessi tehnoloogiline skeem suspendeeritud pulbrilise katalüsaatori voolus on näidatud joonisel 5.

Joonis 5. FT-sünteesi skeem suspendeeritud pulbrilise katalüsaatori voolus:

1 - ahi; 2 - reaktor; 3 - külmikud; 4 - eralduskolonn õliga pesemiseks; 5 - kondensaator; 6 - eralduskolonn; 7 - kolonn saadud bensiini pesemiseks; 8 - kolonn gaasipesuks.

Sünteesi tehnoloogilised parameetrid protsessi läbiviimisel kaalutud pulbrilise katalüsaatori voolus on toodud tabelis 5, saadud toodete koostis on tabelis 6.

Tabel 5 – tööstuslike Fischer-Tropschi sünteesitehaste töötingimused suspendeeritud pulbrilise katalüsaatori voolus

Tabel 6 – Fischer-Tropschi sünteesiseadmes tahkete osakeste katalüsaatorivoolus toodetud süsivesinike tüüpiline koostis

4.4 Lägareaktori skeem

Majutatud aadressil http://www.allbest.ru/

Majutatud aadressil http://www.allbest.ru/

Mullitavat tüüpi reaktorit, mida nimetatakse ka mullideks (slurry), peetakse FT sünteesi jaoks kõige tõhusamaks. Selles aparaadis liigub sünteesgaas alt üles läbi kõrge keemistemperatuuriga lahusti kihi, milles on suspendeeritud peendispersne katalüsaator. Nagu keevkihtreaktorid, tagavad mullreaktorid tõhusa massiülekande ja soojuse eemaldamise. Samal ajal on selles võimalik saada raskeid tooteid, nagu torukujulises seadmes. Joonisel 6 on kujutatud sellise reaktori töö skeem.

Mullireaktorit kasutav tehnoloogiline skeem on näidatud joonisel 7.

Joonis 7. FT sünteesi skeem mullireaktoris:

1 - kompressor; 2 - voolumõõturid;.3 - membraanid; 4 - proovivõtjad; 5 - reaktor: 6 - aurukollektor; 7 - soojusvaheti; 8 - toidumahutid; 9 - eralduspaagid; 10 - pumbad; 11 - külmik; 12 - CO 2 eraldamise rajatis; 13 - filter; 14 - seade katalüsaatori suspensiooni valmistamiseks; 15 - tsentrifuug; 16 - õlimahuti.

Selle skeemi näitel võib märkida FT sünteesi suurt tehnoloogilist paindlikkust, kui tooraine kvaliteeti ja tehnoloogilisi näitajaid varieerides on võimalik saada vajaliku fraktsioonilise koostisega saadus (tabel 7).

Tabel 7. Toodete koostis erinevate FT-sünteesi läbiviimise viiside jaoks mullireaktoris

Näitajad	Erinevate toodete hankimine
	madala mooliga. kaal	keskmise mol. kaal	kõrge mol. kaal
Kogusaaduse saagis C 3+, g 1 m 3 CO + H 2 segu kohta

Vaadeldava skeemi tehnoloogiliste parameetrite väärtused on toodud tabelis 8.

Tabel 8 – Fischer-Tropschi sünteesi mullireaktoriga tööstusrajatiste töötingimused

Parameeter	Tähendus
Rõhk, MPa
Temperatuur, ° С
H 2:CO suhe lähtegaasis
Mahuline kiirus, h -1
Konversiooni aste NII CO + H 2 segud,%	89h92
Süsivesinike väljund С 1+, g 1 m 3 CO + H 2 segu kohta

Madala molekulmassiga süsivesinike saamiseks kasutatakse kõrgemat temperatuuri ja ruumikiirust, kuid madalamat rõhku. Kui on vaja suure molekulmassiga parafiine, muudetakse neid parameetreid vastavalt.

5. Kaasaegne tootmine

Suhteliselt madalad nafta maailmaturuhinnad, mis kõikusid pärast II maailmasõda kuni 1970. aastateni veidi 20 dollari ümber (2008. aasta USA dollari väärtuses), muutsid Fischeri-Tropschi sünteesil põhinevate suuremahuliste tootmisrajatiste ehitamise pikaks ajaks kahjumlikuks. aega. Sünteesgaasist sünteetiliste süsivesinike tootmine suures tonnides eksisteeris ja arenes välja ainult Lõuna-Aafrikas, kuid selle põhjuseks ei olnud majanduslik kasu, vaid riigi poliitiline ja majanduslik isoleeritus apartheidirežiimi ajal. Ja praegu on Sasoli (South African Coal, Oil and Gas Corporation) tehased endiselt maailma tootlikumad.

IN kaasaegsed tingimused FT protsessi kasutavad ettevõtted suudavad kasumlikult töötada naftahinnaga üle 40 dollari barreli kohta. Kui tehnoloogiline skeem näeb ette püüdmise ja ladustamise või kõrvaldamise süsinikdioksiid sünteesi käigus tekkinud, tõuseb see näitaja $50h55-ni. Kuna nafta maailmaturuhinnad ei ole 2003. aastast allapoole langenud, ei lasknud sünteesgaasist sünteetilisi süsivesinikke tootvate suurettevõtete ehitamine kaua oodata. Tähelepanuväärne on, et enamik projekte viiakse läbi maagaasirikkas Kataris.

Allpool on kirjeldatud FT sünteesil põhinevaid suurimaid tegutsevaid ja ehitatavaid GTL (Gas to liquid, "gas to liquid") ettevõtteid.

5.1 Sasol 1, 2, 3. Petro SA

Lõuna-Aafrika ettevõte Sasol on kogunud tohutuid kogemusi FT sünteesi tööstuslikul kasutamisel. Esimene piloottehas Sasol 1 käivitati 1955. aastal, kasutades toorainena söe gaasistamisel tekkivat sünteesgaasi. Seoses 20. sajandi 50-80ndatel Lõuna-Aafrika vastu kehtestatud kaubandusembargode mõjuga võeti 1980. ja 1984. aastal kasutusele kaks suuremat tootmisrajatist Sasol 2 ja Sasol 3, et varustada riiki energiakandjatega.

Lisaks on Sasol Lõuna-Aafrika riikliku naftaettevõtte PetroSA GTL-protsessi litsentsiandja. Tema ettevõte, tuntud ka kui Mossgas, on tegutsenud alates 1992. aastast. Tooraineks on avamerel toodetud maagaas.

Sasoli tootmishoonete aastatepikkuse tegutsemise jooksul püüdsid ettevõtte insenerid sünteesitehnoloogiat täiustada, töös testiti kõiki nelja punktis 4 kirjeldatud reaktoritüüpi, alustades atmosfääri- ja hiljem kõrgendatud rõhul töötavatest multitorureaktoritest ning lõpetades mullitavate reaktoritega.

Sasoli ettevõtted varustavad turgu nii mootorikütuste kui ka naftakeemiatoodete toorainega (olefiinid, alkoholid, aldehüüdid, ketoonid ja happed, aga ka fenool, kresoolid, ammoniaak ja väävel).

5.2 Oryx

See ettevõte käivitati 2007. aastal Kataris. Sasol ja Chevron tegutsesid ühiselt litsentsiandjana, moodustades rahvusvahelise ühisettevõtte Sasol Chevron Limited.

Algne maagaas allutatakse aurureformimisele, mille järel saadud sünteesgaas juhitakse mullireaktorisse, kus toimub madalatemperatuuriline FT süntees. Sünteesiproduktid on vesinikuga töödeldud ja hüdrokrakitud.

Turustatavad tooted on keskkonnasõbralik diislikütus (väävlisisaldus alla 5 ppm, aromaatsed süsivesinikud alla 1%, tsetaaniarv umbes 70), samuti pürolüüsi toorainena kasutatav tööstusbensiin.

5.3 SMDS

Shell käivitas oma Shell MDS (Middle Distillate Synthesis) tehase Malaisias 1993. aastal. Protsess põhineb FT protsessi kaasaegsel modifikatsioonil. Sünteesgaas FT-reaktsiooni läbiviimiseks saadakse maagaasi osalise oksüdeerimise teel. Protsess viiakse läbi mitme toruga reaktorites, mis on täidetud suure jõudlusega katalüsaatoriga. Sünteesiproduktid (peamiselt suure molekulmassiga alkaanid) läbivad hüdrokrakkimise ja hüdroisomerisatsiooni.

Tootmine on suunatud kvaliteetse sünteetilise diislikütuse ja petrooleumi ning parafiinide saamisele.

5.4 Pärl

Pearli rajatis sisaldab maailma suurimat GTL-i rajatist, mille ehitas Shell koostöös Qatar Petroleumiga. Kompleksi esimene etapp võeti kasutusele 2011. aasta mais, täisvõimsus on planeeritud 2012. aastasse. Tehnoloogiline protsess on üldiselt SMDS-i tehases kasutatavate tehnoloogiate arendamine. Protsesside ahel on identne: avamereväljadel toodetud maagaas läbib osalise oksüdatsiooni, mille tulemusena tekib H 2 ja CO segu; seejärel muundub sünteesgaas mitme toruga reaktorites (24 seadet) pika ahelaga parafiiniks. Viimased annavad hüdrokrakkimise ja eraldamise tulemusena kaubanduslikke tooteid: mootorikütuseid, tööstusbensiini (naftakeemia lähteaine), samuti baasmäärdeõlisid ja parafiine kõrvalsaadusena.

5,5 Escravos

Selle Nigeeria GTL projekti töötasid algselt välja Sasol ja Chevron Corporation, nagu ka Oryx. Projekti oluliselt suurenenud kulude tõttu Sasol sellest aga lahkus. Praegu ehitatakse rajatist Chevron Nigeria Limited ja Nigerian National Petroleum Company osalusel. Tehase kasutuselevõtt on kavandatud 2013. aastal. Lähteaineks on maagaas. Tegelikult viiakse FT-süntees läbi mullireaktorites. tunnusmärk tehnoloogiline skeem on Chevroni patenteeritud ISOCRACKING-protsessi kasutamine, mis purustab kergeteks ja keskmisteks destillaatideks ning rafineerib sünteetilisi parafiine – FT sünteesi saadusi.

Turustatavad tooted on mootorikütused (peamiselt diisel), tööstusbensiin, aga ka hapnikku sisaldavad tooted - metanool ja dimetüüleeter.

Tabel 9 võtab kokku üldteabe ülalkirjeldatud sünteetiliste süsivesinike tootmise kohta.

Tabel 9 - Kaasaegsed GTL võimsused maailmas

Ettevõte	Tehnoloogiaarendaja	Asukoht	Võimsus, tünnid / päevas
		Sasolburg, Lõuna-Aafrika Vabariik
		Secunda, Lõuna-Aafrika Vabariik
Petro SA (endine Mossgas)		Mosseli laht, Lõuna-Aafrika Vabariik
		Bintulu, Malaisia
		Eskravos, Nigeeria	34000 (projekt)
		Ras Laffan, Katar
		Ras Laffan, Katar

Lisaks on paljulubav FT-sünteesitehaste ehitamine Alžeeriasse (kuni 33 tuhat barrelit päevas) ja Iraani (kuni 120 tuhat barrelit päevas).

Teavet on Sasoli ja Norra Statoili ühise arendamise kohta avamereplatvormidel või isegi ujuvates tehastes maagaasi ja sellega seotud gaasi töötlemiseks vedelateks süsivesinikeks. Selle projekti elluviimisest pole aga midagi teada.

Põhiprojekt on välja töötatud ja käimas on edasised läbirääkimised GTL-i tehase ehitamiseks Usbekistani. Shurtani gaasikeemiakompleksis toodetud metaani plaanitakse töödelda Sasoli ja Petronase ettevõtete tehnoloogiat kasutades.

GTL protsesside valdkonna uuringutega tegelevad ettevõtted ExxonMobil, Syntroleum, ConocoPhillips, kuid nende ettevõtete käsutuses on seni vaid teadusuuringuteks kasutatavad piloottehased.

Järeldus

Fischer-Tropschi süntees võimaldab saada kvaliteetseid mootorikütuseid ja väärtuslikke tooraineid looduslikest fossiilkütustest, mida praegu kasutatakse peamiselt soojus- ja elektrijaamade kütusena (kivisüsi, maagaas) või täielikult põletatakse või paisatakse atmosfääri (seotud nafta). gaas). järgnevaks keemiliseks sünteesiks. Shelli tehnoloogiate areng kulgeb valdavalt esimest teed pidi, samas kui Sasoli protsessid ühendavad mõlemad suunad. Joonis 8 näitab võimalikud variandid FT-sünteesi esmaste saaduste töötlemine.

Joonis 8. Sünteetiliste süsivesinike töötlemise juhised.

Sasol Chevron tehnoloogial FT protsessis saadud diislikütuse kvaliteet on toodud tabelis 10.

Tabel 10 - Sünteetilise diislikütuse omadused

Iseloomulik	Sünteetiline diislikütus	Standardnõuded
Tihedus temperatuuril 15ºС, kg/m3
95% fraktsiooni keemistemperatuur, °С
Kinemaatiline viskoossus 40ºС, mm 2 /s
Leekpunkt, єС
tsetaaniarv
pilvepunkt

Kaasaegsete GTL-i toimingute, eelkõige Pearli kõige kaasaegsema ja suurima GTL-operatsiooni edu või ebaõnnestumine määrab tõenäoliselt FT-tehnoloogia ja tehaste edasise arengu. GTL-tehnoloogial on lisaks ebastabiilsetele naftahindadele ka muid olulisi probleeme.

Esimene neist on väga kõrge kapitalimahukus. 80 000 barrelit päevas sünteetiliste süsivesinike (sünteetilised süsivesinikud päevas) tehas, mis kasutab lähteainena kivisütt, maksab hinnanguliselt 7–9 miljardit dollarit. Võrdluseks – sama võimsusega rafineerimistehas maksaks 2 miljardit dollarit. %) langeb sünteesgaasi tootmise kompleksil. Tegelikud arvud kinnitavad arvutusi: Nigeerias ehitatava Escravos GTL-i maksumus tõusis kavandatud 1,7 miljardilt dollarilt 5,9 miljardile.Pearl GTL-i ehitamine läks Shellile maksma 18-19 miljardit dollarit.Sünteetiliste süsivesinike barrelit päevas lükkas arendaja tagasi Exxon Mobil. Projekti plaaniti investeerida 7 miljardit dollarit, millest ilmselgelt poleks piisanud. Ettevõte selgitas projektist loobumist aga "ressursside ümberjagamisega" samuti Kataris asuva Barzani gaasitöötlemistehase ehitamise kasuks.

Teine oluline probleem on mõju keskkonnale. Nagu on näidatud jaotises 1, toodab FT-protsess süsinikdioksiidi, mis on kasvuhoonegaas. Arvatakse, et globaalsete kliimamuutuste põhjuseks on CO 2 emissioonid ning süsinikdioksiidi eralduvat kogust piiravad kasvuhoonegaaside saastekvoodid. Ülesvoolu-rafineerimine-tarbimisahelas eraldavad sünteetilised mootorikütused umbes kaks korda rohkem süsinikdioksiidi heitkoguseid kui naftakütused. Olemas erinevaid tehnoloogiaid süsihappegaasi utiliseerimiseks (alates maa-alustes reservuaarides hoidmisest kuni gaasi- või õlihoidlasse süstimiseni), kuid need tõstavad oluliselt niigi kallite GTL-projektide maksumust. Samas tuleb märkida, et muud kahjulikud heitmed sünteetiliste kütuste otsepõletamisel sisepõlemismootorites on 10-50% väiksemad kui naftakütustel (tabel 11).

Tabel 11 – Sünteetilise ja traditsioonilise diislikütuse põletamisel tekkivad kahjulikud heitmed

Keskkonnaprobleem hõlmab ka vajadust suure vee järele söe gaasistamise läbiviimiseks, kui viimast kasutatakse lähteainena. Sageli on kivisöerikaste, kuid naftavaeste riikide kliima kuiv. Kuid GTL-i tootmise teises etapis - FT tegelikul sünteesil - on vesi kõrvalsaadus, mida saab pärast puhastamist kasutada tehnoloogiline protsess. Seda tehnikat kasutatakse Pearli tehases. Kuna selles jaamas pole sünteesgaasi tootmiseks vett vaja, kasutatakse seda kõrgsurveauru tekitamiseks FT reaktorite jahutamisel. Saadud veeaur juhib kompressoreid ja elektrigeneraatoreid.

GTL turg on kasvav turg. Peamised seda turgu mõjutavad tegurid on tungiv vajadus rahaks muuta suured loodusliku naftagaasi ja söevarud, mida on raske muul viisil (torutransport või veeldamine) kasutada, arvestades pidevalt kasvavat ülemaailmset nõudlust vedelate süsivesinike järele. ja süsivesinikkütuste keskkonnatoime nõuete karmistamine. GTL-tehnoloogiate arendamine on hea turuvõimalus neile riikidele ja ettevõtetele, kellel on suured maa- või sellega seotud gaasi- ja kivisöe varud. GTL-tootmine ei suuda konkureerida, vaid täiendab selliseid valdkondi tööstuses nagu LNG (vedelgaas, veeldatud maagaas), keskkonnasõbralike kütuste tootmine, kvaliteetsed baasõlid.

Kasutatud allikate loetelu

1. Kemikaalid kivisöest. Per. temaga. / Toim. I.V. Kalechitsa - M.: Keemia, 1980. - 616 lk., ill.

2. Karakhanov E.A. Sünteesgaas alternatiivina naftale. II. Metanool ja sellel põhinevad sünteesid // Soros Educational Journal. - 1997. - nr 12. - S. 68.

3. The Early Days of Coal Research [Elektrooniline ressurss]. - Juurdepääsurežiim: http://www.fe.doe.gov/aboutus/history/syntheticfuels_history.html

4. Fisher-Tropschi protsess [Elektrooniline ressurss]. - Juurdepääsurežiim: http://ru.wikipedia.org/wiki/Fischer_-_Tropsch protsess

5. Fischeri-Tropschi sünteesi katalüsaatorite ülevaade [Elektrooniline ressurss]. - Juurdepääsurežiim: http://www.newchemistry.ru/letter.php? n_id=7026&cat_id=5&page_id=1

6. Kuiv M.E. Rakenduskatalüüs A: Üldine. - 2004. - nr 276, - R. 1.

7. 11. Storch G., Golambik N., Golambik R. Süsivesinike süntees süsinikmonooksiidist ja vesinikust. - M.: I.L., 1954. - S. 257.

8. Lee W.H., Bartholomew C.H.J. katal. - 1989. - nr 120. - R. 256.

9. Wisam Al-Shalchi. Gaasist vedelikeks tehnoloogia (GTL). - Bagdad - 2006.

10. Õli [Elektrooniline ressurss]. - Juurdepääsurežiim: http://ru.wikipedia.org/wiki/Oil

11. Matthew Dalton Big Coal üritab turgu avamiseks värvata sõjaväelasi. // The Wall Street Journal. - 2007. - september üksteist.

12. Uurige Sasoli – Sasoli ajalugu [Elektrooniline ressurss]. - Juurdepääsurežiim: http://www.sasol.com/sasol_internet/frontend/navigation.jsp? navid=700006&rootid=2

13. PetroSA GTL Refinery & LTFT tehnoloogiaarendus [elektrooniline ressurss]. - Juurdepääsurežiim: http://www.petrosa.co.za/

14. Oryx GTL [Elektrooniline ressurss]. - Juurdepääsurežiim: http://www.oryxgtl.com/Englishv3/index.html

15. Shell MDS tehnoloogia ja protsess [elektrooniline ressurss]. - Juurdepääsurežiim: http://www.shell.com.my/home/content/mys/products_services/solutions_for_businesses/smds/process_technology/

16. Shelli Bintulu GTL tehase sees [elektrooniline ressurss]. - Juurdepääsurežiim: http://www.consumerenergyreport.com/2010/11/14/inside-shells-bintulu-gtl-plant/

17. Katarist saadetakse Pearl GTL toodete esimene last [elektrooniline ressurss]. - Juurdepääsurežiim: http://www.shell.com/home/content/media/news_and_media_releases/2011/first_cargo_pearl_13062011.html

18. Gas-to-liquids (GTL) protsessid [Elektrooniline ressurss]. - Juurdepääsurežiim: http://www.shell.com/home/content/innovation/meeting_demand/natural_gas/gtl/process/

19. Escravos Gas-to-Liquids Project, Niger Delta [Elektrooniline ressurss]. - Juurdepääsurežiim: http://www.hydrocarbons-technology.com/projects/escravos/

20. Ülevaade GTL turust [Elektrooniline ressurss]. - Juurdepääsurežiim: http://www.newchemistry.ru/letter.php? n_id=5331

21. Usbekistan arendab koostööd ettevõtetega "Sasol" ja "Petronas" [Elektrooniline ressurss]. - Juurdepääsurežiim: http://www.anons.uz/article/politics/5042/

22. Pearl GTL [Elektrooniline ressurss]. - Juurdepääsurežiim: http://www.rupec.ru/blogs/? ID=3048

23. Exxon Mobil, Qatar Unplug GTL Project [Elektrooniline ressurss]. - Juurdepääsurežiim: http://www.imakenews.com/lng/e_article000760746.cfm? x = b96T25P, bd1Rfpn

Majutatud saidil Allbest.ru

Sarnased dokumendid

Küllastunud süsivesinike vedelfaasi oksüdatsiooni uurimine. Vahepealsete hüdroperoksiidide lagunemisprotsess radikaalideks. Muutuva valentsiga metallide soolade oksüdatsiooniprotsess. Radikaalide koostise mõjumehhanism keerulise ahelreaktsiooni kiirusele.

abstraktne, lisatud 13.03.2010


Üldine kontseptsioon katalüsaatorite kohta. Kaasaegsed tendentsid uute hüdrogeenimiskatalüsaatorite väljatöötamisel ja kasutamisel. Katalüsaatorite dehüdrogeeniva toime variandid. Dehüdrogeenimisprotsess ja dehüdrogeenimiskatalüsaatorite aktiivse pinna olemus.

kursusetöö, lisatud 21.10.2014


Katalüsaatorite põhifunktsioonide, omaduste ja tööpõhimõtte uurimine. Katalüsaatorite väärtus nafta ja gaasi töötlemisel. Nafta rafineerimise peamised etapid, katalüsaatorite kasutamise omadused. Nafta rafineerimiseks kasutatavate tahkete katalüsaatorite valmistamise alused.

abstraktne, lisatud 10.05.2010


IN orgaaniline süntees kõik molekulid, millel on küllastumata sidemed, osalevad hüdrogeenimisreaktsioonides. Fischer-Tropschi süntees. Hüdrogeenimise pöördreaktsioon on tööstusliku orgaanilise sünteesi ja nafta rafineerimise protsesside dehüdrogeenimine.

abstraktne, lisatud 28.01.2009


Sünteesgaasi nafta alternatiivse toorainena kasutamise võimaluste uurimine, selle roll kaasaegses keemiatehnoloogias. Metanooli saamine, kogu moodustumise reaktsioon. Fischer-Tropschi sünteesi saadused. Olefiinide hüdroformüülimise mehhanism.

abstraktne, lisatud 27.02.2014


CO redutseerimine heterogeensetel metalli sisaldavatel katalüsaatoritel põhjustab erinevate saaduste CH4 moodustumist. Süsivesinike süntees Fischer-Tropschi ja metanooli järgi. Süsivesinike moodustumise reaktsioonid CO-st ja H2-st on eksotermilised protsessid.

abstraktne, lisatud 28.01.2009


Aminohapete ja suhkrute vaheliste reaktsioonide uurimise ajalugu. J. Hodge'i välja pakutud melanoidiini moodustumise mehhanism. Melanoidiini moodustumise reaktsiooni mõjutavad tegurid. Inhibeerimise kasutamine toiduainetes pruunistumisreaktsiooni mahasurumiseks.

abstraktne, lisatud 19.03.2015


Perkloorhappe tootmismeetodi põhjendus, valikut mõjutavad tegurid. Lähteaine omadused ja lõpetatud toode. Kirjeldus vajalik varustus. Tehnoloogiliste arvutuste tegemise järjekord ja etapid, bilansi koostamise mehhanism.

kursusetöö, lisatud 02.05.2017


Bioloogiliste katalüsaatorite mõiste, ensüümide toime elussüsteemides ja nende klassifikatsioon. Bioloogiliste katalüsaatorite aktiivsust mõjutavad tegurid. Ained, mida nimetatakse koensüümideks. Ensümaatilise katalüüsi kineetika, Michaelis-Menteni võrrand.

esitlus, lisatud 03.04.2014


Alkaanide (küllastunud süsivesinike) olemus, nende peamised allikad ja rakendused. Metaani, etaani, propaani ja butaani molekulide struktuur. Alkaanide sünteesi tööstuslike ja laboratoorsete meetodite tunnused. Halogeenimise, põlemise ja pürolüüsi mehhanism.

F.Fischer-G.Tropschi sünteesi võib pidada süsinikmonooksiidi redutseerivaks oligomerisatsiooniks heterogeensetel katalüsaatoritel, mille tulemusel moodustub erinevate alkeenide ja alkaanide segu.

Katalüsaatoritena kasutati koobaltit, rauda ja ruteeniumi, mida soodustati erinevate lisanditega. Toodete koostis sõltub katalüsaatori olemusest, reaktsioonitingimustest ja varieerub väga laias vahemikus. Kui CO ja H 2 interakteeruvad koobaltil, mis on ladestunud kiiselguurile ja mis sisaldab promootoritena tooriumdioksiidi ThO 2 ja MgO, on temperatuuril 200 °C ja rõhul 1–1,5 MPA (10–15 atm) umbes 80% normaalse struktuuriga parafiinidest. saadakse 15% sirge ahelaga alkeene ja umbes 5% hargnenud ahelaga alkaane. Saadud süsivesinike segu koosneb 45% madala kvaliteediga bensiinist, 23% diislikütusest, 3% mootoriõlist ja 27% kõrgemast tahketest parafiinidest. Teise maailmasõja ajal sünteesiti mootorikütust sel viisil Saksamaal ja Jaapanis. Kogu tootmisvõimsus aastatel 1943-1944 ulatus 1 miljoni tonnini aastas. Odavamad ja kättesaadavamad raudkatalüsaatorid on aktiivsed ja stabiilsed laias temperatuuri- ja rõhuvahemikus. SiO 2, K 2 O ja vaske sisaldavatel sadestatud raudkatalüsaatoritel saadakse bensiini (32%), 20% diislikütuse ja kõrgemate parafiinide (48%) segu ning nende suhe muutub temperatuuri tõustes. Raudkatalüsaatoritel toodetud bensiinil on paremad mootoriomadused kui koobaltkatalüsaatoritel toodetud bensiinil. Kõrgmolekulaarsete parafiinide ("polümetüleen") - lineaarsete alkaanide, mille molaarmass oli kuni 10 6, saamiseks osutus tõhusaks peeneks dispergeeritud ruteenium.

umbes 150-200 ja rõhul kuni 1000-2000 atm. Kõva parafiini, mida nimetatakse tseresiiniks, kasutamine mikrobioloogia- ja meditsiinitööstuses on piiratud.

Pärast II maailmasõja lõppu demonteeriti Fischer-Tropschi bensiini- ja diislitehased Euroopas ja Jaapanis söe kui kütuseallika kõrge hinna ja Fischer-Tropschi protsessi kõrge hinna tõttu. Praegu toimub bensiini ja diislikütuse tööstuslik tootmine selle meetodiga ainult Lõuna-Aafrikas, kus pole oma naftaressursse ja juurdepääsu maailma naftaallikatele. Naftatootmine saavutab esialgsete hinnangute kohaselt haripunkti 21. sajandi alguses ja hakkab seejärel pidevalt vähenema. Tulevikus peaks söe tootmine ületama naftatootmist ning erinevate klasside süsivesinike süntees hakkab põhinema kivisöel. Pole aga kahtlust, et söest vedelkütuse tootmise tehnoloogia on tulevikus põhimõtteliselt erinev Fischeri-Tropschi protsesside omast.

28.8.3. metanooli tootmine

Süngaasil põhinevat metanooli toodeti esmakordselt Saksamaal 1920. aastate alguses.

Algselt kasutati katalüsaatorina ZnO ja Cr 2O 3 segu ning reaktsioon ise viidi läbi temperatuuril 350-400° ja kõrgel rõhul kuni 300 atm. See andis sünteesgaasi 10–15% konversiooni metanooliks, retsirkulatsiooni tulemusena saab saagist suurendada kuni 85%. Protsessi tingimused ja seadmed on sel juhul samad, mis ammoniaagi sünteesil, mistõttu metanooli ja ammoniaagi tootmine on sageli kombineeritud (lämmastikväetise tehased).

1960. aastal töötas ICI välja protsessi, mis kasutab katalüsaatorina alumiiniumoksiidile kantud CuO ja ZnO segu.

Praegu saadakse põhiline metanoolikogus CO katalüütilise hüdrogeenimisega madalal rõhul vask-tsink-katalüsaatoril.

Traditsioonilised, ammu väljakujunenud metanooli kasutusjuhised on formaldehüüdi, metüülamiinide, metüülkloriidi, metüüli tootmisel. tert-butüüleeter, dimetüültereftalaat. Umbes 40% toodetud metanoolist muudetakse dehüdrogeenimise või oksüdeerimise teel formaldehüüdiks.

Metanooli dehüdrogeenimine on endotermiline ja oksüdatsiooniga kaasneb soojuse eraldumine, seetõttu kombineeritakse tööstuses reeglina mõlemad need protsessid. Üleliigne õhu ja metanooli segu juhitakse 600-650° juures üle hõbeda. Reaktorist väljuvad gaasid jahutatakse ja lahustatakse vees. Metanool eraldatakse ja taaskasutatakse, formaldehüüdi saagis on 86-90%. Formaldehüüd saadakse 37% veelahusena. Formaldehüüdi kasutatakse fenool-formaldehüüdvaikude tootmisel.

Metanooli interakteerumisel ammoniaagiga temperatuuril 350-500 o C ja rõhul 20 atm Al 2 O 3 juuresolekul tekib metüül-, dimetüül- ja trimetüülamiini segu.

Metüülkloriid moodustub metanooli ja vesinikkloriidi interaktsioonil gaasifaasis temperatuuril 300 ° C ZnCl 2 või CuCl 2 juuresolekul katalüsaatorina.

Dimetüültereftalaadi ja metüül- tert-butüüleetrit kirjeldatakse selle peatüki teistes osades.

Viimase kahekümne aasta jooksul on selgelt ilmnenud suur ja kasvav huvi metanooli kui mitmesuguste keemiliste transformatsioonide lähtereagendi vastu. See huvi on tingitud asjaolust, et see on odav ja seda on võimalik saada peaaegu igast süsinikku sisaldavast allikast - naftast, gaasist, kivisöest, turvast ja isegi olmejäätmetest, mida saab muuta CO ja H 2 seguks. Tööstuslikes tingimustes metanoolist saab nii heterogeense kui ka eriti homogeense katalüüsi abil saada suure hulga praktiliselt olulisi aineid. Loetleme vaid mõned kõige lootustandvamad metanoolil põhinevad tootmisvaldkonnad. Need on äädikhappe, äädikhappe anhüdriidi, etanooli, etüleenglükooli, metüülmetakrülaadi, metüülformiaadi, dimetüülformamiidi, teatud tüüpi kütuse jne tootmine. Mõned neist on juba tööstuslikus mastaabis töös, teised on juurutamisel ning ülejäänuid arendavad paljud uurimisrühmad ja need leiavad ilmselt lähiajal kasutust. Võib-olla saab 21. sajandil metanoolist koos etüleeniga suuremahulise orgaanilise sünteesi üks peamisi pooltooteid.

Kviitungi protsess

Fischer-Tropschi protsessi kirjeldatakse järgmise keemilise võrrandiga

CO + 2 H 2 ----> --CH 2 -- + H 2 O

2 CO + H 2 ----> --CH 2 -- + CO 2 . Vingugaasi ja vesiniku segu nimetatakse sünteesgaasiks või sünteesgaasiks. Saadud süsivesinikud puhastatakse, et saada sihtsaadus - sünteetiline õli.

Pärast sõda osalesid vangi võetud Saksa teadlased operatsioonis Paperclip, jätkates samal ajal tööd sünteetiliste kütuste kallal USA-s büroos. mäetööstus USA.

Esimest korda viidi süsivesinike süntees CO ja H 2 segust läbi 20. sajandi alguses: metaani sünteesisid Sabatier ja Sanderens, etüleeni aga E. I. Orlov. 1913. aastal võttis BASF välja patendi sünteesgaasist sünteesgaasist ja leelistatud Co-Os katalüsaatoritel süsivesinike ja alkoholide segude tootmiseks (hiljem viis see suund metanooli sünteesiprotsessi loomiseni). 1923. aastal teatasid ettevõtte Ruhrchemie töötajad Saksa keemikud F. Fischer ja G. Tropsch hapnikku sisaldavate toodete valmistamisest sünteesgaasist üle Fe katalüsaatorite ja 1926. aastal süsivesinike tootmisest. Esimene tööstuslik reaktor käivitati Saksamaal 1935. aastal, kasutades Co-Th sadestatud katalüsaatorit. 1930.-40. aastatel valmistati Fischer-Tropschi tehnoloogial põhineva sünteetilise bensiini (kogazin-I ehk süntiin) oktaanarvuga 40-55, sünteetilise kvaliteetse diislifraktsiooni (kogazin-II) tootmine tsetaanarvuga. arv 75-100 ja tahke parafiin. Protsessi tooraineks oli kivisüsi, millest gaasistamise teel saadi sünteesgaas ja sellest süsivesinikud. 1945. aastaks oli maailmas (Saksamaal, USA-s, Hiinas ja Jaapanis) 15 Fischer-Tropschi sünteesitehast, mille koguvõimsus oli umbes 1 miljon tonni süsivesinikke aastas. Nad toodavad peamiselt sünteetilisi mootorikütuseid ja määrdeõlisid.

Teise maailmasõja järgsetel aastatel pöörati FT sünteesile kogu maailmas suurt tähelepanu, kuna arvati, et naftavarud on lõppemas ja tuleb leida asendus. 1950. aastal käivitati Brownsville'is (Texas) tehas 360 tuhande tonni aastas. 1955. aastal ehitas Lõuna-Aafrika ettevõte Sasol omatoodang endiselt olemas ja arenev. Alates 1952. aastast töötab Novocherkasskis umbes 50 000 tonni aastas võimsusega käitis, mis kasutab Saksamaalt eksporditud seadmeid. Tooraineks oli esmalt Donetski basseinist pärit kivisüsi ja seejärel maagaas. Saksa Co-Th katalüsaator asendati lõpuks algse Co-Zr-ga. Tehas paigaldas peendestilleerimiskolonni, nii et tehase tootevalikusse kuulusid kõrge puhtusastmega üksikud süsivesinikud, sealhulgas paaritu numbriga α-olefiinid. Üksus töötas Novocherkasski sünteetiliste toodete tehases kuni 1990. aastateni ja peatati majanduslikel põhjustel.

Kõik need ettevõtted laenasid suures osas Saksa keemikute ja inseneride 1930.–1940. aastatel kogutud kogemusi.

Suurte naftaväljade avastamine Araabias, Põhjameres, Nigeerias ja Alaskas vähendas järsult huvi FT sünteesi vastu. Peaaegu kõik olemasolevad tehased suleti, ainuke suuremahuline tootmine säilis Lõuna-Aafrikas. Tegevus selles valdkonnas taastus 1990. aastatel.

1990. aastal käivitas Exxon 8000 tonni aastas katsetehase Co katalüsaatoriga. 1992. aastal ehitas Lõuna-Aafrika ettevõte Mossgas tehase, mille võimsus on 900 tuhat tonni aastas. Erinevalt Sasoli tehnoloogiast kasutati lähteainena avamereväljalt pärit maagaasi. 1993. aastal käivitas Shell 500 ktpa tehase Malaisias Bintulus, kasutades Co-Zr katalüsaatorit ja originaalset "keskmise destillaadi" tehnoloogiat. Tooraine on sünteesgaas, mis saadakse kohaliku maagaasi osalisel oksüdeerimisel. Shell ehitab praegu Kataris tehast, mis kasutab sama tehnoloogiat, kuid suurusjärgu võrra suuremat. Chevronil, Conocol, ENI-l, Statoilil, Rentechil, Syntroleumil ja teistel on ka oma projektid FT sünteesi vallas erineva arenguastmega.

Protsessi teaduslik alus

FT sünteesi võib pidada süsinikmonooksiidi redutseerivaks oligomerisatsiooniks:

nCO + (2n+1)H2 → CnH 2n+2 + nH2O

nCO + 2nH 2 → C n H 2n + nH 2 O

Termiline efekt on märkimisväärne, 165 kJ/mol CO.

Katalüsaatoritena toimivad VIII rühma metallid: Ru on kõige aktiivsem, järgnevad Co, Fe, Ni. Pinna suurendamiseks kantakse neid sageli poorsetele kandjatele, nagu silikageel ja alumiiniumoksiid. Tööstuses on kasutatud ainult Fe ja Co. Ruteenium on liiga kallis, pealegi on selle varud Maal liiga väikesed, et seda suuretonnaažilistes protsessides katalüsaatorina kasutada. Nikkelkatalüsaatoritel tekib atmosfäärirõhul peamiselt metaan (n=1), rõhu tõustes aga moodustab nikkel lenduva karbonüüli ja uhutakse reaktorist välja.

Süsivesinike sünteesi CO ja H2 kõrvalreaktsioonid on järgmised:

• süsinikmonooksiidi hüdrogeenimine metaaniks: CO + 3H 2 → CH 4 + H 2 O + 214 kJ / mol
• Bell-Boudoir reaktsioon (CO disproportsioon): 2CO → CO 2 + C
• vesigaasi tasakaal: CO + H 2 O ↔ CO 2 + H 2

Viimane reaktsioon on eriti oluline rauapõhiste katalüsaatorite puhul, koobaltil seda peaaegu ei toimu. Lisaks moodustuvad raudkatalüsaatoritel märkimisväärses koguses hapnikku sisaldavaid ühendeid - alkohole ja karboksüülhapped.

Tüüpilised protsessitingimused on: rõhk 1 atm (Co-katalüsaatorite puhul) kuni 30 atm, temperatuur 190–240 °C (madala temperatuuri variant, Co- ja Fe-katalüsaatorite puhul) või 320–350 °C (kõrge temperatuuriga variant, Fe puhul).

Vaatamata aastakümneid kestnud uuringutele jääb reaktsiooni mehhanism üksikasjalikult ebaselgeks. See olukord on aga tüüpiline heterogeense katalüüsi jaoks.

FT sünteesiproduktide termodünaamilised seaduspärasused on järgmised:

1. CO-st ja H2-st on võimalik moodustada mis tahes molekulmassi, tüübi ja struktuuriga süsivesinikke, välja arvatud atsetüleen.
2. Süsivesinike tekke tõenäosus väheneb reas: metaan > teised alkaanid > alkeenid. Normaalsete alkaanide moodustumise tõenäosus väheneb ja normaalsed alkeenid suurenevad ahela pikkuse suurenemisega.
3. Üldrõhu tõus süsteemis soodustab raskemate saaduste teket ning vesiniku osarõhu tõus sünteesgaasis soodustab alkaanide teket.

CO ja H2 süsivesinike sünteesi produktide tegelik koostis erineb oluliselt tasakaalulisest. Enamasti kirjeldatakse produktide molekulmassi jaotust statsionaarsetes tingimustes valemiga p(n) = n(1-α)²α n-1, kus p(n) - massiosa süsivesinik süsinikuarvuga n, α = k 1 /(k 1 +k 2), k 1, k 2 on vastavalt kasvu ja ahela lõppemise kiiruskonstandid. See on nn. Anderson-Schulz-Flory jaotus (ASF jaotus). Metaani (n=1) esineb alati suuremas koguses, kui ASF jaotus ette näeb, kuna see tekib iseseisvalt otsese hüdrogeenimisreaktsiooni käigus. α väärtus väheneb temperatuuri tõustes ja reeglina suureneb rõhu tõustes. Kui reaktsioonis moodustuvad erineva homoloogse seeria saadused (parafiinid, olefiinid, alkoholid), siis võib igaühe jaotusel olla oma väärtus α. ASF-i levik seab piirangud mis tahes süsivesinike või kitsa fraktsiooni maksimaalsele selektiivsusele. See on FT sünteesi teine ​​probleem pärast soojuse eemaldamist.

Kasutamine

Kaks ettevõtet turustavad praegu oma Fischer-Tropschi protsessil põhinevaid tehnoloogiaid. Malaisias Bintulus asuv Shell kasutab lähteainena maagaasi ja toodab valdavalt madala väävlisisaldusega diislikütust. Lõuna-Aafrika Vabariigis asuv Sasol kasutab kivisütt lähteainena mitmesuguste turustatavate sünteetiliste naftatoodete tootmiseks. Seda protsessi kasutatakse Lõuna-Aafrikas siiani, et toota Sasoli poolt kivisöest suurem osa riigi diislikütusest. Protsessi kasutati Lõuna-Aafrikas energiavajaduste rahuldamiseks apartheidirežiimi aegse sulgemise ajal. Tähelepanu sellele protsessile on taas hakatud otsima võimalusi saada madala väävlisisaldusega diislikütuseid, et vähendada diiselmootorite tekitatud kahju. keskkond. Väike Ameerika firma Rentech keskendub praegu lämmastikväetise tehaste muutmisele maagaasilt lähteainena kivisöe või koksi ja vedelate süsivesinike kasutamisele kõrvalsaadusena.

2005. aasta septembris teatas kuberner Edward Rendell jäätmekäitluse ja -töötlejate asutamisest. - Shelli ja Sasoli litsentsitud tehnoloogiate kasutamine. Philadelphia loodeosas Mahanoy linna lähedal asuvas kohas ehitatakse Fischer-Tropschi sünteesitehas, et muuta niinimetatud süsinikujääk (söekaevandamise jäägid) madala väävlisisaldusega diislikütuseks. Pennsylvania osariik on kohustunud ostma märkimisväärse protsendi tehase toodangust ja koos USA energeetikaministeeriumiga (DoE) on pakkunud rohkem kui 140 miljonit dollarit maksukrediiti. Ka teised kivisütt tootvad riigid töötavad välja sarnaseid plaane. Montana kuberner Brian Schweitzer on teinud ettepaneku ehitada tehas, mis kasutab Fischer-Tropschi protsessi, et muuta osariigi söevarud kütuseks, et vähendada USA sõltuvust naftaimpordist.

2006. aasta alguses kaalus USA 9 kaudse kivisöe veeldamise tehase ehitusprojekte koguvõimsusega 90 000-250 000 barrelit päevas.

Hiina plaanib aastaks 2010–2015 investeerida 15 miljardit dollarit. kivisöest sünteetiliste kütuste tootmise tehaste ehitamisel. Riiklik Arengu- ja Reformikomisjon (NDRC) teatas, et söe veeldamistehaste koguvõimsus ulatub 16 miljoni tonnini sünteetilise kütuseni aastas, mis moodustab 5% 2005. aasta naftatarbimisest ja 10% naftaimpordist.

Kivisöe vedelkütusteks muutmise tehnoloogiad tekitavad keskkonnakaitsjates palju küsimusi. Kõige tõsisem probleem on süsinikuheide. Viimased tööd USA riiklik taastuvenergia labor on näidanud, et söest toodetud sünteetiliste kütuste täistsükli kasvuhoonegaaside heitkogused on umbes kaks korda suuremad kui nende bensiinil põhinevad ekvivalendid. Ka teiste saasteainete heitkogused on oluliselt suurenenud, kuid paljusid neist saab koguda tootmisprotsessi käigus. Süsinikmonooksiidi heitkoguste vähendamise viisina on pakutud süsiniku matmist. lae alla CO 2 naftareservuaaridesse toomine suurendab naftatootmist ja pikendab maardlate kasutusiga 20-25 aasta võrra, kuid selle tehnoloogia kasutamine on võimalik vaid stabiilse naftahinna korral üle 50-55 dollari barreli kohta. Oluliseks probleemiks sünteetiliste kütuste tootmisel on suur veekulu, mille tase on 5–7 gallonit iga toodetud kütuse galloni kohta.

Ajalugu teab palju näiteid, kui tungiva vajaduse tõttu sündisid uued originaalsed lähenemised kaua eksisteerinud eluliste probleemide lahendamisele. Nii et sõjaeelsel Saksamaal, kellel puudus juurdepääs naftaallikatele, tekkis tõsine kütusepuudus, mis oli vajalik võimsa sõjavarustuse toimimiseks. Oluliste fossiilse kivisöe varudega oli Saksamaa sunnitud otsima võimalusi selle vedelkütuseks muutmiseks. See probleem on edukalt lahendatud suurepäraste keemikute jõupingutustega, kellest kõigepealt tuleb mainida Kaiser Wilhelmi söeuuringute instituudi direktorit Franz Fischerit.

1926. aastal avaldati F. Fischeri ja G. Tropschi töö "Naftasüsivesinike otsesest sünteesist tavarõhul", milles teatati süsinikmonooksiidi redutseerimisest vesinikuga atmosfäärirõhul erinevate katalüsaatorite juuresolekul. (raud - tsinkoksiid või koobalt - kroomoksiid) 270 ° C juures saadakse vedelad ja isegi tahked metaani homoloogid.

Nii tekkis kuulus süsivesinike süntees süsinikmonooksiidist ja vesinikust, mida on sellest ajast peale nimetatud Fischeri-Tropschi sünteesiks. Erinevates vahekordades CO ja H2 segu, mida nimetatakse sünteesgaasiks, saab kergesti saada nii kivisöest kui ka mis tahes muust süsinikku sisaldavast toorainest.

Franz Fischer sündis 19. märtsil 1877 Freibergi äärelinnas - Breizgaus. Ta õppis kõrgkoolis keemiat õppeasutused München, Freiberg ja Giessen. Pärast lõpetamist oli ta esmalt A. Moissani assistent Pariisis ja seejärel W. Ostwaldi assistent Leipzigis. Lõpuks, pärast ühte aastat Emil Fischeriga Berliini ülikoolis, asus Fischer õpetama Freibergi kaevandusakadeemias. Olles sooritanud seal eksamid keemiakursuse lugemise õiguse saamiseks, sai temast Akadeemia Eramees. Pärast Emil Fischeri naasmist Berliini sai Franz Fischer 1908. aastal professoriks ja kolm aastat hiljem Berliini Charlottenburgi eeslinnas asuva Kõrgema Tehnikakooli elektrokeemia osakonna juhatajaks.

1913. aastal kutsusid Kaiser Wilhelmi Seltsi asutajad Franz Fischeri selle seltsi korraldatud Söeuuringute Instituudi direktori ametikohale Mülheimi (Ruhri) linnas. See instituut loodi Franz Fischeri arvukate ja põhjendatud ettepanekute elluviimise tulemusena seltsi juhatusele. Söeuuringute Instituudis kohtus Franz Fischer Hans Tropschiga (1916).

Hans Tropsch sündis 9. oktoobril 1889 Plani linnas (Böömimaa, praegune Tšehhi territoorium). Pärast keemiakõrghariduse omandamist Prahas 1907-1913. kaitses ta väitekirja ja sai kraadi arst-insener. Pärast mitmeaastast töötamist erinevates keemiaettevõtetes sai Hans Tropschist Franz Fischeri juhitud Söeuuringute Instituudi assistent. Järgnevatel aastatel töötas Tropsch ettevõtetes erinevatel ametikohtadel keemiatööstus. 1920. aastal naasis ta uuesti Mulheimi Söeuuringute Instituuti, kus töötas aastani 1928. Nende aastate jooksul viisid Fischer ja Tropsch läbi silmapaistva teadusliku ja tehnilise arengu – lõid süsivesinike tootmise meetodi.

Kuigi laboratoorse tööetapi lõpetasid teadlased juba 1925. aastal, siis alles üheksa aastat hiljem loodi nende toodete suurkeemiline tootmine. 1928. aastal organiseeris Hans Tropsch Praha ülikooli söeuuringute instituudi, mille direktoriks jäi ta kuni 1931. aastani. Seejärel kolis ta USA-sse, kus temast sai Chicago hiiglasliku naftakontserni teaduskonsultant ja samal ajal. Chicago ülikooli professor. 1935. aastal naasis Hans Tropsch raskelt haigena Saksamaale ja suri vahetult pärast naasmist vaid neljakümne kuue aasta vanusena.

Ammu enne seda, kui Fischer ja Tropsch 1922. aastal süsivesinike sünteesi protsessi uurima hakkasid, tundsid selle probleemi vastu huvi paljud teised keemikud. Nii said Sabatier ja Sanderan 1902. aastal katalüütilise sünteesi abil süsinikmonooksiidist ja vesinikust metaani ja vee. 1913. aastal saadi BASF-i laboris teiste katalüsaatorite ja kõrgendatud rõhu abil küllastunud ja küllastumata süsivesinike ja muude orgaaniliste ühendite segu.

Fischer ja Tropsch viisid hiljem läbi ka süsinikmonooksiidi reaktsiooni vesinikuga kõrgendatud rõhul (100 atm), kuid kasutasid rauapõhiseid leeliselisi katalüsaatoreid. Samal ajal said Fischer ja Tropsch reaktsioonisegu, mis sisaldas üsna vähe süsivesinikke. See koosnes peamiselt alkoholidest, ketoonidest ja orgaanilistest hapetest. Teadlased nimetasid seda segu süntooliks.

Olles süntooli tootmisprotsessi iseärasusi süvitsi uurinud, pöörasid Fischer ja Tropsch erilist tähelepanu reaktsioonisegu koostise sõltuvusele kasutatud katalüsaatorite olemusest, temperatuurist ja rõhust. Nende tulemuste põhjal suutsid nad välja töötada tõhusama süsivesinike tootmise protsessi.

Süsinikmonooksiidi reaktsioon vesinikuga õnnestus raudrühma metallidel põhinevate segakatalüsaatorite (raud, koobalt, nikkel koos teatud lisanditega) juuresolekul normaalrõhul ja soodsal temperatuuril läbi viia nii, et saadi ainult süsivesinikud ja vesi. protsessitoodetena. Süsivesinike segu koosnes peamiselt bensiini ja keskmistest õlifraktsioonidest. Nii panid Fischer ja Tropsch ühise gaasistamise meetodi füüsikalis-keemilised alused.

Ligikaudu samaaegselt Fischeri ja Tropschi tööga uurisid Keiserliku Värvide Tootmise Ühingu laborid sünteetilise kütuse saamise meetodit. Seal töötanud keemikud ja tehnoloogid lähtusid ammoniaagi tööstusliku sünteesi põhimõtetest ning viisid läbi kivisöe hüdrogeenimist kõrgel temperatuuril. Selle meetodi järgi, mille patent sai 1913. aastal Hannoveri Kõrgema Tehnikakooli Privatdozent Friedrich Bergius, korraldati 1927. aastal esimest korda suurtonnaažiline tööstuslik tootmine.

Kui süsivesinike segu saamisel Bergiuse meetodil oli algproduktiks pruunsüsi, siis ühise gaasistamise meetodil kivisüsi. Seetõttu tekkis Ruhri jões asuvate söekaevanduste omanikel peagi huvi ühise gaasistamise meetodi vastu.

Ettevõtte laborites Aktsiaselts kivisöe veeldamise ja täiustamise teemal töötati välja ühise gaasistamise suuretonnise tööstusliku protsessi alused. 1934. aastal alustati selle meetodiga sünteetiliste kütuste tootmist korraga mitmes Ruhri piirkonna suurettevõttes.

Sest selles protsessis saab veerikka koksiahju gaasi asemel kasutada ka gaasistamisest tekkivat vesigaasi pruunsüsi, tekkisid seejärel Kesk-Saksamaa pruunsöe leiukohtade läheduses asuvate ettevõtete kõrvale kaasgaasistamisüksused.

Alates asutamise lõpetamisest uurimistöö sel meetodil tootmise loomisest oli möödunud üheksa aastat. Selle põhjuseks oli katalüsaatorite otsimine, mis ennekõike ei oleks mürgitatud; Oma osa meetodi tööstusesse juurutamise edasilükkamisel mängis ka maailma majanduskriis. Kütuse saamise uute sünteetiliste meetodite aeglast arengut mõjutas ka asjaolu, et pikka aega sünteetilised tooted olid palju kallimad kui looduslikust toorainest saadud vastavad ained.

"Värvide tootmise keiserliku ühingu" aktsionärid tajusid süsivesinike tootmismeetodit Fischeri ja Tropschi meetodil tõsise konkurendina. Alles pärast pikki läbirääkimisi mõlema kontserni esindajate vahel jõuti kokkuleppele.

1937. aastal töötas Franz Fischer koos Helmut Pichleriga välja meetodi süsivesinike sünteesiks keskmisel rõhul. Teadlased kasutasid katalüsaatoreid, mis põhinesid rauaühenditel, kõrgetel temperatuuridel ja umbes 10 atm rõhul. Need katsed olid suur tähtsus süsivesinike suuremahulise keemilise tootmise korraldamiseks. Selle protsessi tulemusena saadi põhitoodetena kõrge oktaanarvuga bensiin ja parafiinid.

Akudes toimuvate protsesside uurimisest doktoritöö kaitsnud Franz Fischer oli üks silmapaistvamaid füüsikakeemikuid, kes uuris katalüütilisi protsesse maailmakuulsas Wilhelm Ostwaldi laboris. Ostwaldi, Sabatieri, Sanderandi ja Mittashi töö tulemuste põhjal laiendas Fischer märkimisväärselt heterogeensete katalüütiliste reaktsioonide tööstusliku kasutuse valdkonda. Tänu Fischeri ja Tropschi tööle sai Söeuuringute Instituut laialdaselt tuntuks kogu maailmas.

Aastatel 1917–1937 ilmunud kaheteistkümnes instituudi tööde kogumikus oli artikleid selle töötajatelt, kes uurisid kütuse sünteesi ja muid kivisöe praktilise kasutamise küsimusi. Alates 1920. aastast võttis Fischer aktiivselt osa ka ajakirja Chemistry of Combustible Substances väljaandmisest, millel oli oluline koht keemiaalases kirjanduses. Fischer oli üle kolme aastakümne Mulheimi Söeuuringute Instituudi direktor. Alles 1944. aastal läks ta pensionile ja suri 1. detsembril 1947 Münchenis.

Franz Fischer ja Hans Tropsch nägid oma peamist ülesannet uute tooraineallikate leidmises ja nende olemasolevate kasutusmeetodite täiustamise võimaluste väljatöötamises. Kui meenutada, et koefitsient, mis kivisöe kütusena kasutamisel oli 15%, tõusis kivisöe hüdrogeenimisel peaaegu 90%-ni, on hästi näha, kui suur majanduslik efektiivsus meetod. Süsivesinike tööstusliku sünteesi protsessi väljatöötamine Fischeri-Tropschi meetodil oli tohutu teadus- ja tehnikasaavutus.

Süsivesinike segude tootmine kaasgaasistamise meetodil on pidevalt suurenenud, kuna seda on laialdaselt kasutatud autode ja lennukite kütusena. Nõudluse kasvule sünteetiliste kütuste järele aitas kaasa ka mootorite ümberehitamine merelaevad söest naftani, mis sai alguse 1914. Mõned rahumeelsed majandussektorid pidid muutma ka Fischeri ja Tropschi, aga ka Bergiuse pakutud tehiskütuste saamise meetodeid. Kuid nende meetodite kasutuselevõtt tööstuses taotles peamiselt sõjalisi eesmärke.

Juba 21. sajandil viis Pentagon läbi edukaid katseid strateegiline pommitaja B-52 Stratofortress, mis ei kasutanud kütusena traditsioonilist petrooleumi, vaid alternatiivset maagaasist valmistatud kütust. Kütust nimetatakse FT-ks, see loodi Saksa keemikute Franz Fischeri ja Hans Tropschi tehnoloogia abil, kes tegid selle leiutise juba 1930. aastatel (Saksa väed kasutasid II maailmasõja ajal aktiivselt "sünteetilist bensiini", mis oli toodetud täpselt Fischeri ja Tropschi tehnoloogia abil). .

B-52 tegi oma esimese lennu 1954. aastal ja 1955. aastal läks see USA õhujõudude teenistusse. Viimane 744 pommitajast toodeti aastal 1962. Selle aja jooksul on strateegiline keskkond (B-52 mõeldud tuumasõjaks NSV Liidu ja tema liitlastega) ja majanduslik reaalsus tõsiselt muutunud. Ühe lennu ajal kasutab pommitaja 47 000 gallonit (177,9 kuupmeetrit) kütust. 1950. aastate keskel. üks gallon lennukikütust maksis ligikaudu 0,25 dollarit.

Aastakümnete jooksul on nafta aga tõsiselt kallinenud, mistõttu maksab B-52 üks lend nüüd üle 200 000. Vaatamata sellele, et USA sõjavägi kasutas sõdade algperioodil B-52 aktiivselt Iraagis ja Afganistanis väheneb vajadus selle lennuki järele järk-järgult. 2006. aasta oktoobri alguses kiitis USA Kongress heaks plaani vähendada B-52 laevastikku kahe aasta jooksul olemasolevalt 94 laevastikult 56-le – selle üheks põhjuseks oli lihtsalt külma sõja veterani "ablakus" (kulu). ühe pommitaja 1998. aasta hindades on 53,4 miljonit dollarit).

2006. aasta suvel teatas USA õhujõudude lahinguvägede väejuhatus, et plaanib 2018. aastal kasutusele võtta uue pommitaja, mis asendab lisaks B-52-le ka moodsama "stealth-lennuki" B-1 Lanceri. Selle üheks põhjuseks on olemasolevate mudelite suhteline haavatavus, mis ei suuda ületada küllastunud õhutõrjesüsteeme ilma hävitajate toetuseta. USA kaitseministeerium plaanib 2016. aastaks toota poole oma lennukikütusest alates alternatiivsed allikad energiat. FT kütuse töötas välja ja tootis Syntroleum, mis näitab, et seda saab toota mitte ainult gaasist, vaid ka kivisöest. Alanud on katsed FT kasutamise kohta sõjaväesõidukite ja soomukite tankimiseks.

Ilmselt täitub ajalugu jätkuvalt näidetega, kui vajadusest tulevad uued originaalsed lähenemised ammu eksisteerinud probleemide lahendamisele.

Franz Fischer ja Hans Tropsch nägid oma peamist ülesannet uute tooraineallikate leidmises ja nende olemasolevate kasutusmeetodite täiustamise võimaluste väljatöötamises.

Fischeri-Tropschi süntees on keemiline protsess, mis on võtmesamm kaasaegsel viisil sünteetiliste kütuste tootmine. Miks nad ütlevad "süntees" või "protsess" ja väldivad sõna "reaktsioon"? Teadlaste nimed sel juhul Franz Fischerit ja Hans Tropschi nimetatakse tavaliselt eraldi reaktsioonideks. Fakt on see, et Fischer-Tropschi reaktsiooni kui sellist pole. See on protsesside kogum. Selles protsessis on ainult kolm peamist reaktsiooni ja neid on vähemalt üksteist. Üldiselt on Fischer-Tropschi süntees nn sünteesgaasi muundamine vedelate süsivesinike seguks. Keemik Vladimir Mordkovitš sünteetilise kütuse tootmismeetoditest, uut tüüpi katalüsaatoritest ja Fischer-Tropschi reaktorist.

Vladimir Mordkovitš - keemiadoktor, Moskva Füüsika ja Tehnoloogia Instituudi nanostruktuuride füüsika ja keemia osakonna juhataja, TISNUMi uute keemiliste tehnoloogiate ja nanomaterjalide osakonna juhataja, infratehnoloogiate teadusdirektor.

Kommentaarid: 0

Põlevkivigaas (inglise shale gas) - põlevkivist ammutatud ja peamiselt metaanist koosnev maagaas. Põlevkivi on orgaanilise päritoluga tahke mineraal. Kildad tekkisid peamiselt 450 miljonit aastat tagasi merepõhjas taime- ja loomajäänustest.

Alexandra Poshibaeva

Tänapäeval on nafta tekkeks kaks peamist hüpoteesi: anorgaaniline (abiogeenne) ja orgaaniline (biogeenne, ja seda nimetatakse ka setterändeks). Anorgaanilise kontseptsiooni pooldajad usuvad, et nafta tekkis süsinikust ja vesinikust Fischeri-Tropschi protsessi käigus suurel sügavusel, tohutul rõhul ja üle tuhande kraadise temperatuuri juures. Tavalisi alkaane saab moodustada süsinikust, vesinikust katalüsaatorite juuresolekul, kuid looduses selliseid katalüsaatoreid ei ole. Lisaks sisaldavad õlid tohutul hulgal isoprenaane, tsüklilisi biomarker-süsivesinikke, mida Fischeri-Tropschi protsessiga ei saa tekkida. Keemik Alexandra Pošibajeva räägib uute naftamaardlate otsingutest, selle tekke anorgaanilisest teooriast ning prokarüootide ja eukarüootide rollist süsivesinike tekkes.

Andrei Bychkov

Süsivesinikud on tänapäeval meie tsivilisatsiooni energeetiline alus. Kui kaua aga säilivad fossiilkütuste maardlad ja mida teha pärast nende ammendumist? Nagu teisedki mineraalid, peame välja töötama tooraine, mille kasuliku komponendi sisaldus on väiksem. Kuidas teha õli, mis toorainest? Kas sellest on kasu? Juba täna on meil palju katseandmeid. Loengus käsitletakse küsimusi õlitekke protsesside kohta looduses ja näidatakse uusi katsetulemusi. Sellest kõigest räägib geoloogia- ja mineraloogiateaduste doktor, Venemaa Teaduste Akadeemia professor, Moskva Riikliku Ülikooli geokeemia osakonna professor Andrei Bõtškov.

Jelena Naimark

Ameerika teadlased on õppinud, kuidas saada aldehüüdidel põhinevate ühendite optilisi isomeere, viies lõpuks läbi olulise reaktsiooni, mille kallal keemikud on aastaid töötanud. Katses ühendasid nad kaks töötavat katalüsaatorit erinevad põhimõtted. Nende katalüsaatorite ühistegevuse tulemusena moodustub kaks aktiivset orgaanilist molekuli, mis liidetakse soovitud aineks. Kasutades seda reaktsiooni näitena, näidatakse võimalust sünteesida tervet klassi bioloogiliselt olulisi orgaanilisi ühendeid.

Jelena Naimark

Stanley Milleri järgijad, kes tegid 1950. aastatel kuulsaid katseid, et simuleerida orgaanilise aine sünteesi Maa primaarses atmosfääris, pöördusid taas vanade katsete tulemuste poole. Nad uurisid neist aastatest alles jäänud materjale uusimate meetoditega. Selgus, et katsetes, mis simuleerisid auru-gaasi segu vulkaanilisi emissioone, sünteesiti lai valik aminohappeid ja muid orgaanilisi ühendeid. Nende mitmekesisus osutus suuremaks, kui 50ndatel tundus. See tulemus koondab kaasaegsete teadlaste tähelepanu primaarsete makromolekulaarsete orgaaniliste ainete sünteesi ja akumuleerumise tingimustele: vulkaanilisest tuhast ja tuffidest võib saada bioloogiliste molekulide reservuaar.

Yu. M. Korolev

Küsisime Yu.M. Korolev - A.I. nimelise naftakeemia sünteesi instituudi juhtivteadur. A.V. Topchiev. Rohkem kui kolmkümmend aastat on ta uurinud fossiilsete süsivesinikmineraalide röntgenfaasilist koostist ning nende muundumist aja ja temperatuuri mõjul.

Rodkin M.V.

Vaidlus nafta biogeense (orgaanilise) või abiogeense päritolu üle pakub eriti huvi vene lugejale. Esiteks on süsivesinike tooraine riigi eelarves üks peamisi sissetulekuallikaid ja teiseks on Venemaa teadlased selles vanas, kuid siiski mitte suletud teadusvaidluses paljudes valdkondades tunnustatud liidrid.

Aleksander Markov

Kosmosest on avastatud mitmesuguseid orgaanilisi aineid, kuid nende tekkemehhanismidest on vähe teada. Prantsusmaa, Taani ja Mehhiko astrofüüsikud ja keemikud on eksperimentaalselt näidanud, et tingimustes, mis jäljendavad planeedisüsteemide tekke algstaadiumid, tekivad ultraviolettkiirguse toimel veejääs metanooli ja ammoniaagi seguga igasugused süsivesikud. sealhulgas riboos - kõige olulisem moodustav osa RNA. Autorid viitavad sellele, et nende süsivesikute sünteesini viiv keemiline protsess on sarnane autokatalüütilise Butlerovi reaktsiooniga, kuigi see ei nõua kahevalentse metalliiooni olemasolu.

Jelena Naimark

RNA maailmale eelnes prebioloogilise sünteesi aeg, mil sündisid nii või teisiti replikatsiooniks vajalikud molekulid - nukleotiidid, valgud, lipiidid. Varem käsitlesid keemikud nende sünteesiprotsesse eraldi. Nüüd on John Sutherlandi laboris leitud tee, mis viib korraga suure hulga bioloogiliste molekulide sünteesini. Pole vaja arvata, kumb oli varasem, RNA või valgud – tõenäoliselt sünteesiti need üheaegselt ühes keemiliste reaktsioonide kaskaadis; alguses ilmub vesiniktsüaniid ja vesiniksulfiid koos metallkatalüsaatoritega. Autorid nimetasid seda reaktsioonide võrgustikku tsüanosulfiidi protometabolismiks. Uue uurimuse ilmumisega saame rääkida pöördepunktist elu tekketeaduses.

Dmitri Grištšenko

Palju ja sageli kirjutatakse põlevkiviõli ja -gaasi kaevandamisest. Loengul püüame välja mõelda, mis see tehnoloogia on, millised keskkonnaprobleemid sellega kaasnevad ning millised on vaid ajakirjanike ja keskkonnakaitsjate kujutlusvõime.