Введение
Глава 1. Литературный обзор 12
1.1 Физико-химические закономерности парциального газофазного окисления лёгких алканов в оксигенаты 12
1.1.1 Окисление этана и метан-этановых смесей 14
1.1.2 Окисление пропана и бутана 18
1.1.3 Особенности окисления алканов С2-С4 и их смесей с метаном 23
1.2 Методы активации лёгких алканов в окислительных превращениях 28
1.2.1 Гомогенное промоторование процесса окисления 28
1.2.2 Гетерогенно-каталитическое окисление алканов в оксигенаты 29
1.2.3 Каталитическое окисление алканов в гомогенных системах 33
1.3 Описание тепловых режимов работы химических реакторов методами теории горения.. 35
1.3.1 Проточный реактор идеального перемешивания 37
1.3.2 Гомогенный реактор вытеснения 38
1.4 Конверсия углеводородных газов в химические продукты и топлива для энергетики 41
1.4.1 Проблема рационального использования ПНГ в России 41
1.4.2 Известные методы химического превращения природных углеводородных газов. GTL-технологии 42
1.4.3 Процесс получения метанола через синтез-газ 44
1.4.4 Альтернативные технологии GTL 45
1.5 Парциальное окисление углеводородных газов как способ решения проблемы утилизации
попутного нефтяного газа в России 46
1.5.1 Существующие пути использования попутного нефтяного газа 47
1.5.2 Способы переработки ПНГ в химические продукты и топливо 49
Выводы по главе 1 52
Глава 2. Методическая часть 53
2.1. Используемые реагенты 53
2.1.1 Характеристика используемых газов 53
2.1.2 Приготовление рабочих смесей
2.2. Описание экспериментальной установки 53
2.3. Методика проведения эксперимента
2.3.1 Подготовка установки 56
2.3.2 Проведение эксперимента 56
2.4. Анализ реагентов и продуктов 57
Глава 3. Парциальное газофазное окисление лёгких алканов и их смесей в струевом реакторе при повышенных давлениях 58
3.1 Парциальное окисление пропана 58
3.1.1 Влияние давления 58
3.1.2 Влияние начальной концентрации кислорода 59
3.1.3 Влияние температуры 61
3.1.4 Влияние времени пребывания реакционной смеси в зоне окисления 64
3.1.5 Исследование кинетических закономерностей парциального окисления пропана
3.2 Парциальное окисление смесей алканов С1-С4 67
3.3 Парциальное окисление углеводородных газов с регулируемым соотношением метанола и монооксида углерода в продуктах окисления
3.3.1 Окисление метан-этановых смесей 71
3.3.2 Окисление смесей алканов С1-С4 73
Выводы по главе 3 76
Глава 4. Макрокинетическое моделирование парциального газофазного окисления лёгких алканов в струевом реакторе 77
4.1 Постановка задачи макрокинетического анализа 78
4.2 Описание математической модели 78
4.3 Численное исследование макрокинетических закономерностей парциального окисления пропана 79
Выводы по главе 4 85
Глава 5. Разработка способа окислительной конверсии «жирных» природных и попутных нефтяных газов в топливный газ для энергетических установок 86
5.1 Окислительная конверсия углеводородных газов в топливный газ с высоким метановым индексом для энергетических установок 86
5.2 Парциальное окисление смесей лёгких алканов при повышенных давлениях 88
5.3 Парциальное окисление метан-этановых смесей 94
5.4 Регулирование топливных характеристик смесей лёгких алканов парциальным газофазным окислением углеводородов С2+ 95
5.5 Дополнительная стадия карбонилирования как способ одновременного повышения топливных характеристик смесей углеводородных газов и получения нефтехимической продукции 99
5.6 Сланцевый газ и как топливо для энергетических установок 100
5.7 Преимущества разрабатываемого способа окислительной конверсии попутных нефтяных и «жирных» природных газов для подготовки топливного газа 102
Выводы по главе 5 103
Глава 6. Технологическая проработка процесса окислительной конверсии углеводородных газов
с получением топливного газа и оксигенатов 104
6.1 Технологическая проработка конструкции реакционного аппарата 104
6.2 Разработка технологической схемы одноступенчатого процесса окислительной конверсии попутного нефтяного газа 105
6.3 Разработка технологической схемы двухступенчатого процесса окислительной конверсии попутного нефтяного газа в двух последовательно расположенных реакторах 108
6.4 Разработка технологической схемы циркуляционного процесса окислительной конверсии
попутного нефтяного газа 111
Заключение по главе 6 113
Выводы по диссертации 114
Список литературы
