Газохимия

Газохимия - отрасль промышленности, включающая крупномасштабные процессы переработки природного, попутного и технологических газов.
Около 90% добываемого природного газа используется в топливно-энергетическом балансе России, остальные 10% - идут на химпереработку.

Значение газа в топливно-энергетическом балансе велико, но постепенно растет его доля, поступающая на химическую переработку.
Газохимия в последние 10-летия стала самостоятельной отраслью промышленности, наряду с нефтехимией.

Состав газа специфичен для каждого месторождения.
Химическая переработка газа - сложный техпроцесс, поскольку углеводороды, входящие в состав природного газа и попутного нефтяного газа (ПНГ), относятся к классу алканов, которые химически инертны.
Главный компонент природного газа - это метан ( стабильная углеводородная молекула CH₄), доля которого - 92 - 98%.

Поэтому, основное развитие в газохимии приходится на разработку технологий получения более сложных и менее инертных продуктов из метана:

• водород: более 75% используемого в промышленности водорода получают технологией паровой каталитической конверсии метана в трубчатых печах в присутствии алюмоникелевого катализатора при температуре 370 - 450°C и давлении 20 атм:

CH₄ + H₂O = CO + 3H₂

• около 50% водорода используется для производства аммиака, а затем минеральных удобрений, азотной кислоты, красителей, взрывчатых веществ;
• метанол: более 65% получают в технологиях органического синтеза из смеси СО и Н₂, называемого синтез-газом :

СО + 2Н₂ = СН₃ОН.

• ацетилен и сажа: технология окислительного пиролиза:

4СН₄ + 3О₂ = 2С₂Н₂ + 6Н₂О,

Н₄ + О₂ = С + 2Н₂О.

Получение продуктов из этана

• этилен (С₂Н₄₎: для его рентабельного получения природный газ должен содержать не менее 3% этана. Этилен с выходом 70% получают в трубчатых печах, нагретых до 850° С по технологии дегидрирования этана.
• пока этилен в РФ получают пиролизом - термическим разложением, бензина, т.е из нефти.

Получение продуктов из пропана, бутана и пентана.

• гелий: технология низкотемпературной ректификации позволяет выделить из природного газа этановую, пропановую или более тяжелые фракции, предельные углеводороды дегидрируют с получением соответствующих олефинов.

Катализаторы

Текущая задача - разработка катализаторов, позволяющих избирательно и с высоким выходом превращать низшие алканы в целевой продукт.

Перспективы газохимии

Перспективными источниками сырья для газохимии являются:

• каменный уголь. Пропускание водяного пара над раскаленным углем приводит к получению синтез-газа:

С + Н₂О = СО + Н₂.

• гидраты природного газа - твердые нестехиометрические соединения метана с водой.
• биомасса растений. Технология термокаталитической обработки позволяет получить синтез-газ.
• вторичное органическое сырье: автомобильные шины, пластиковая тара, полимерные материалы.
• абиогенный метан, который генерируется в глубинных слоях Земли.
• углекислый газ атмосферы. Технология восстановления СО₂ :

СО₂ + Н₂ = СН₄ + 2Н₂О.

Для этого нужен водород, то есть для получения водорода в газохимии снова нужен водород.

Пути решения:

• фотокаталитическое разложение воды,
• фотосинтез в искусственных условиях.