Окислительная конверсия природного газа

Description

Настоящая монография представляет собой первую в отечественной научной литературе попытку рассмотреть с единых позиций большую совокупность гомогенно-гетерогенных процессов окислительной конверсии природного газа. В работе представлены основы кинетики газофазных реакций, необходимые для понимания механизма этих процессов. Изложены наиболее важные результаты по конверсии природного газа в оксигенаты, олефины и синтез-газ, оксипиролизу углеводородов, а также современные представления о механизме сажеобразования. Обсуждаются особенности промотирования и катализа высокотемпературных процессов окисления углеводородов, роль гомогенных и гетерогенных стадий; описаны альтернативные подходы к окислительной функциализации и технологическому использованию природного газа. Предисловие Часть I Теоретические основы кинетики газофазных реакций Глава 1 Основные понятия кинетики газофазных реакций 1.1. Понятие «время» в химии. Кинетика как наука о закономерностях протекания химического процесса 1.2. Химическая термодинамика и химическая кинетика. Равновесные и неравновесные процессы в химии 1.3. Развитие представлений о скорости химического процесса. Основные законы химической кинетики 1.4. Роль газофазных реакций в становлении представлений о химическом процессе. Основные понятия химической кинетики Глава 2 Физические основы кинетики газофазных процессов 2.1. Понятие об элементарном акте химического превращения 2.2. Поверхность потенциальной энергии и потенциальный барьер химической реакции 2.3. Физический смысл предэкспоненциального множителя мономолекулярных, бимолекулярных и тримолекулярных реакций. Теория соударений 2.4. Определение энергии активации. Аррениусовские координаты 2.5. Интегральный характер константы скорости химической реакции, влияние внутренних степеней свободы молекул и других факторов Глава 3 Кинетика сложных газофазных процессов 3.1. Сложные химические процессы 3.2. Развитие представлений о свободных радикалах. Радикальные процессы 3.3. Методы регистрации свободных радикалов 3.4. Радикально-цепные реакции Глава 4 Разветвленно-цепные процессы. Окисление углеводородов 4.1. Разветвленно-цепные процессы 4.2. Пределы и полуостров воспламенения 4.3. Роль поверхности. Кинетический и диффузионный обрыв цепи 4.4. Модельные разветвленно-цепные процессы окисления водорода и фосфора Глава 5 Тепловое воспламенение и горение углеводородов 5.1. Основные понятия теории горения 5.2. Тепловое самовоспламенение 5.3. Распространение пламени 5.4. Концентрационные пределы распространения пламени в низших алканах Глава 6 Газофазное окисление углеводородов в среднетемпературной области 6.1. Особенности окисления углеводородов 6.2. Механизм газофазного окисления метана в среднетемпературной области 6.3. Кинетическое моделирование в изучении газофазных процессов 6.4. Механизм возникновения нелинейных явлений при окислении алканов Часть II Газофазная конверсия природного газа в оксигенаты Глава 7 Парциальное окисление метана в метанол. Механизм процесса 7.1. Парциальное окисление низших алканов как единая основа важнейших газохимических процессов 7.2. Перспективы промышленного применения парциального окисления метана в оксигенаты 7.3. Основные продукты процесса 7.4. Влияние давления на процесс ПОММ 7.5. Влияние температуры и времени контакта 7.6. Влияние состава смеси на кинетику и выход продуктов 7.7. Основные закономерности процесса ПОММ 7.8. Механизм влияния давления на процесс Глава 8 Парциальное окисление гомологов метана 8.1. Этан и метан-этановые смеси 8.2. Пропан 8.3. Бутан 8.4. Общие закономерности окисления алканов при высоких давлениях 8.5. Относительное выгорание алканов при их совместном окислении Глава 9 Технологические процессы конверсии углеводородных газов в оксигенаты 9.1. Промышленные процессы парциального окисления природного и попутного газа 9.2. Окисление метана в формальдегид 9.3. Проточный процесс парциального окисления природного газа в оксигенаты 9.4. Циркуляционный процесс окисления природного газа Глава 10 Перспективные технологические процессы на основе парциального окисления природного газа в оксигенаты 10.1. Предупреждение гидратообразования при добыче и транспортировке природного газа 10.2. Очистка природных газов от соединений серы 10.3. Переработка газов деэтанизации газофракционирующих установок 10.4. Производство формальдегида из этансодержащих газов 10.5. Получение уксусной кислоты и других продуктов карбонилирования 10.6. Энергохимическое производство метанола на ТЭЦ. Снижение выброса оксидов азота энергоустановками на природном газе 10.7. Окислительный предриформинг попутных газов 10.8. Утилизация шахтного метана с производством метанольно-угольныхсуспензий 10.9. Перспективы технологии парциального окисления природного газа в оксигенаты Часть III Гомогенно-гетерогенная конверсия природного газа в олефины и синтез-газ Глава 11 Промотирование и катализ в газофазном окислении алканов 11.1. О связи гомогенных и гетерогенно-каталитических процессов окисления алканов и возможности управления нелинейными газофазными процессами 11.2. Роль катализа в реакциях окислительной конверсии углеводородов 11.3. Каталитическое окисление метана в оксигенаты 11.4. Гомогенное промотирование окисления метана в оксигенаты 11.5. Физические методы инициирования окислительной конверсии алканов 11.6. Окисление алканов в сверхкритических условиях Глава 12 Окислительная конденсация метана 12.1. Состояние исследований в области ОКМ 12.2. Кинетический предел выхода этана и этилена при окислительной конденсации метана 12.3. Технология получения этилена из природного газа методом окислительной конденсации метана 12.4. Конденсация метана в присутствии других окислителей, окислительная ароматизация алканов Глава 13 Парциальное окисление метана в синтез-газ 13.1. Методы конверсии метана в синтез-газ 13.2. Парциальное окисление метана в синтез-газ 13.3. Технологическая реализация парциального окисления метана в синтез-газ Глава 14 Альтернативные технологии окислительной конверсии метана в синтез-газ 14.1. Окисление на керамических мембранах 14.2. Микроканальные реакторы 14.3. Окисление метана при миллисекундных временах контакта 14.4. Процессы на основе фильтрационного горения 14.5. Получение синтез-газа на основе энергетических технологий 14.6. Получение синтез-газа и водорода в радиационных горелках 14.7. Электрохимическая конверсия метана в синтез-газ Часть IV Альтернативные методы функциализации и технологического применения природного газа Глава 15 Окислительный пиролиз легких алканов 15.1. Термодинамические основы пиролиза углеводородов 15.2. Термический пиролиз метана 15.3. Окислительный пиролиз метана 15.4. Термический пиролиз легких алканов 15.5. Окислительный пиролиз (окислительное дегидрирование) этана и пропана 15.6. Селективный оксикрекинг тяжелых углеводородов в природном газе Глава 16 Сажеобразование при окислении алканов. Производство техуглерода 16.1. Сажеобразование в окислительных процессах 16.2. Механизм сажеобразования 16.3. Производство техуглерода 16.4. Получение и применение новых углеродных материалов Глава 17 Функциализация легких алканов альтернативными окислителями 17.1. Функциализация легких алканов 17.2. Галоидирование углеводородов 17.3. Оксигалоидирование углеводородов 17.4. Нитрование углеводородов 17.5. Окислительный аммонолиз метана 17.6. Получение сероуглерода 17.7. Гомогенный катализ легких алканов 17.8. Биокаталитическая функциализация легких алканов Глава 18 Восстановительные процессы на основе природного газа и продуктов его конверсии 18.1. Природный газ как восстановитель в металлургических процессах 18.2. Восстановление метаном сернистых газов Заключение Литература