Бергиус процесі - Bergius process

Фридрих Бергиус

The Бергиус процесі сұйықтықты өндіру әдісі болып табылады көмірсутектер ретінде пайдалану үшін синтетикалық отын арқылы гидрлеу температурасы мен қысымы жоғары ұшпа битуминозды көмір. Оны бірінші болып әзірледі Фридрих Бергиус 1913 жылы. 1931 жылы Бергиус марапатталды Химия саласындағы Нобель сыйлығы жоғары қысымды химияны дамытқаны үшін.[1]

Процесс

Көмір ұсақ ұнтақталып, ыстық газ ағынында кептіріледі. Құрғақ өнім процестен қайта өңделген ауыр маймен араластырылады. A катализатор әдетте қоспаға қосылады. Осы жылдар ішінде бірқатар катализаторлар жасалды, соның ішінде вольфрам немесе молибден сульфидтер, қалайы немесе никель олеат, және басқалар. Сонымен қатар, көмірде болатын темір сульфидтері бастапқы Бергиус процесі болған процесс үшін каталитикалық белсенділікке ие болуы мүмкін.[2]

Қоспа а-ға айдалады реактор. Реакция 400-ден 500 ° C-қа дейін және 20-дан 70-ке дейін болады МПа сутегі қысым. Реакция нәтижесінде ауыр майлар, орташа майлар, бензин және газдар пайда болады. Жалпы реакцияны келесідей қорытындылауға болады:

(мұндағы x = Қанықпау дәрежелері )

Реактордан шыққан өнімді әдеттегі гидротазалау катализаторынан өткізіп тұрақтандыру керек. Өнім ағынында нафтендер мен хош иісті заттар көп, парафиндер аз және олефиндер өте аз. Әр түрлі фракцияларды одан әрі өңдеуге беруге болады (жарылу, реформалау) сапалы синтетикалық отын шығару. Сияқты процестен өткен болса Платформалау, нафтендердің көп бөлігі хош иісті заттарға айналады және қалпына келтірілген сутегі процеске қайта өңделеді. Платформингтің сұйық өнімі 75% -дан астам хош иістендіргіштерден тұрады және құрамында а Октан саны (RON) 105-тен жоғары.

Жалпы алғанда, тікелей көмірсутектің 97% -ы синтетикалық отынға айналуы мүмкін. Алайда сутегі өндіруде қолданылатын кез-келген көміртегі көмірқышқыл газы ретінде жоғалады, сондықтан процестің жалпы көміртектік тиімділігі төмендейді.

Көмір мен катализатордың күлімен араласқан реактивті емес шайырлы қосылыстардың қалдықтары бар. Қалдық ағынында көміртегі шығынын азайту үшін күлі аз қорек болуы керек. Әдетте көмір салмағы бойынша <10% күл болуы керек. Процесске қажетті сутекті көмірден немесе оның қалдықтарынан өндіруге болады буды реформалау. Сутектің әдеттегі қажеттілігі ~ 80 кг[дәйексөз қажет ] бір тонна құрғақ, күлсіз көмірге сутегі. Әдетте бұл процесс гидрогенизацияға ұқсас. Шығарылым үш деңгейде: ауыр мұнай, орташа мұнай, бензин. Ортаңғы май көбірек бензин алу үшін гидрирленеді және ауыр май қайтадан көмірмен араласады және процесс қайта басталады. Осылайша, бұл процесте ауыр мұнай мен орташа мұнай фракциялары да қайта қолданылады.

Бергий жұмысының ең соңғы эволюциясы - бұл 2 сатылы гидролификация қондырғысы Wilsonville AL 1981-85 жылдары жұмыс істеді. Мұнда көмір сығындысы жылу мен сутектің қысымы астында майда ұнтақталған көмірді және донорлық еріткішті қайта өңдеумен дайындалған. Көмір молекуласын ыдыратқан кезде бос радикалдар түзіледі, олар донорлық еріткіштен H атомдарын сіңіру арқылы бірден тұрақталады. Содан кейін сығындысы қосымша сутегімен қоректенетін, төменгі молекулалық көмірсутектер түзетін және бастапқыда көмірде болатын күкірт, оттегі мен азотты бөліп шығаратын каталитикалық эфирлі гидрокрекерге (H-Oil қондырғысы) өтеді. Сұйық өнімнің бір бөлігі гидрирленген донорлық еріткіш болып табылады, ол I кезеңге қайтарылады. Сұйық өнімнің тепе-теңдігі әр түрлі қайнаған өнімдер мен күлдің қалдықтарын шығаратын айдау арқылы бөлшектенеді. Ашының қалдықтары Kerr-McGee CSDA қондырғысына түседі, ол қосымша сұйық өнім және құрамында реакцияланбаған көмір мен ауыр қалдық бар жоғары күлді материал шығарады, оны коммерциялық зауытта процесті тамақтандыруға қажетті H2 жасау үшін газдандырады. Параметрлерді қондырғыға келетін кез-келген көмірді тікелей газдандырмау үшін реттеуге болады. Зауыт конфигурациясының балама нұсқаларында L-C Fining және / немесе еріткішке қарсы тазартқыш қондырғы қолданылуы мүмкін. Донорлық еріткіштегі типтік - сақиналы хош иістендіргіштер (тетрагидронафталин және одан жоғары) немесе ұқсас гетероциклдер.

Тарих

Фридрих Бергиус оның барысында процесті дамытты хабилитация. Құрамында көміртегі бар субстраттардың жоғары қысымды және жоғары температуралы химиясы 1913 жылы патентте берілген. сұйық көмірсутектер ретінде қолданылған синтетикалық отын өндіреді гидрлеу туралы қоңыр көмір (қоңыр көмір). Ол бұл процесті жалпыға белгілі болғанға дейін дамытты Фишер-Тропш процесі. Карл Голдшмидт оны өзінің зауытында өндірістік зауыт салуға шақырды Th. Goldschmidt AG (қазір белгілі Evonik Industries ) 1914 ж.[3] Өндіріс тек 1919 жылы басталды Бірінші дүниежүзілік соғыс жанармайға деген қажеттілік азая бастаған кезде аяқталды. Техникалық мәселелер, инфляция және үнемі сын Франц Джозеф Эмиль Фишер, процестің жеке көрсетілімінен кейін қолдауды өзгертті, бұл прогрессті баяулатып, Бергиус өзінің патентін сатты BASF, қайда Карл Бош жұмыс істеді. Бұрын Екінші дүниежүзілік соғыс жылдық қуаттылығы 4 миллион тонна синтетикалық отынмен бірнеше зауыт салынды. Бұл зауыттар Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде Германияны жанар-жағармаймен қамтамасыз ету үшін кеңінен қолданылды.[4]

Пайдаланыңыз

Екінші дүниежүзілік соғыс кезіндегі синтетикалық бензин зауытындағы көмір элеваторының қирандылары (IG Farben Industrie Полиция, Польша )

Бергиус процесін кең қолданды Брабаг, картельдік фирмасы Фашистік Германия. Процесті қолданған өсімдіктер кезінде бомбалауға бағытталған Екінші дүниежүзілік соғыстың мұнай науқаны. Қазіргі уақытта Bergius Process немесе оның туындыларын коммерциялық мақсатта пайдаланатын зауыттар жоқ. Ең үлкен демонстрациялық зауыт - тәулігіне 200 тонна зауыт Боттроп, Германия, басқарады Рурколь, 1993 жылы жұмысын тоқтатқан. Есептер бар [5] қуаттылығы тәулігіне 4000 тонна зауыт салатын қытайлық компанияның. Ол 2007 жылы пайдалануға беріледі деп күтілуде,[6] бірақ бұған қол жеткізілді деген растау болған жоқ.

Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде АҚШ көмірді бензинге айналдыру бойынша құпия зерттеулер жүргізді Луизиана, Миссури. Луизианадағы операция 1946 жылы басталған неміс технологиясын қолдана отырып басталды. Миссисипи өзенінің бойында орналасқан бұл зауыт 1948 жылға қарай коммерциялық мөлшерде бензин өндіретін болды. Луизиана технологиялық процесінде автомобиль бензині мұнайға негізделген бензинмен салыстырмалы түрде жоғары бағамен өндірілді.[7] бірақ жоғары сапалы.[дәйексөз қажет ] Нысанды 1953 жылы Эйзенхауэр әкімшілігі мұнай өнеркәсібінің қарқынды лоббизмінен кейін жауып тастады.[7]

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ Бергиус, Фридрих (1932 ж. 21 мамыр). «Жоғары қысым кезіндегі химиялық реакциялар» (PDF). Нобель қоры. Алынған 2009-01-23.
  2. ^ Такао Канеко, Фрэнк Дербишир, Эиичиро Макино, Дэвид Грей, Масааки Тамура және Кеджян Ли «Көмірді сұйылту» Ульманның өнеркәсіптік химия энциклопедиясында, 2012, Wiley-VCH, дои:10.1002 / 14356007.a07_197.pub2
  3. ^ «Дегусса Гешихте - Фридрих Бергиус». Алынған 2009-11-10.
  4. ^ Stranges, Anthony N. (1984). «Фридрих Бергиус және немістің синтетикалық отын өнеркәсібінің өрлеуі». Исида. Ғылым қоғамының тарихы. 75 (4): 643–667. дои:10.1086/353647. JSTOR  232411.
  5. ^ [1] Мұрағатталды 19 наурыз 2005 ж Wayback Machine
  6. ^ Қытайдағы алғашқы көмірді сұйылту импорттық жүктемені жеңілдетуге жоспарланған, ЖАҢАЛАНДЫ: 10:28, 24 қаңтар 2005 ж., People Daily Online
  7. ^ а б 1945 жылдан бастап Америкадағы энергетикалық саясат

Сыртқы сілтемелер