1-ma’ruza. Sintetik suyuqlik yoqilg‘isini ishlab chiqarish texnologiyasi

9.1-rasm. Metanni sintez-gazga oksidlash konversiyasi uchun reaktorning membranli sxemasi

Bunday turdagi membranlar yaratishni tadqiqotlash 20 asrning oxirida AQSH davlatida olib borilgan. Tadqiqot ishlari ikkita yetakchi kompaniyalar tomonidan (Amoco, BP Chemicals. Praxair, Sasol, Statoil, Air Products and Chemicals, ARCO. Cheramatec, Chevron) va Argon milliy laboratoriyasida (Argonne National Lab.) olib borilgan. Bu tadqiqotlar AQSh davlati tomonidan moliyalashtirilgan. Materialning Sr-Fe-Co-O elektron va ionli о‘tkazuvchanlik istiqbolligiga asoslanilgan. Quvurli membranli reaktor plastik ekstruziya usulida tayyorlangan va 1000 soat davomida 900°S haroratda sinalgan.

Metan uzatiladigan reaktorning devori orqali kislorodning yuqori о‘tkazuvchanligi CH₄ ni CO bо‘yicha 90% maqsadli yо‘naltirilganda uni konversiyasi 98% ta’minlanadi. Sо‘nggi yillarda olib borilgan tadqiqotlardan ma’lumki, panjarali kislorodning harakatchanligi membranning ishlab chiqarish kо‘rsatgichini aniqlaydi, balki seriya + oksidning nanokostruksiyasida uning kо‘rsatgichi oshirilishi mumkin. Lekin reaktorlarning membraniyasini yaratishning bunday harakatlarga qaramasdan sintez – gaz olishning kommersializatsiyalash usuliga tо‘sqinlik qiluvchi muammolar yechilmasdan qolmoqda. Bular membranning mexanik mustahkamligiga bog‘liq bо‘ladi hamda reaktor devorlari oralig‘ida O₂ ionlarining yuqori gradiyenti konsentratsiyaga bog‘liq holda pasayadi, ulardan biri havo bilan kontaktlashadi boshqasi esa tiklanuvchi muhitda joylashadi.

Membranli reaktorning parchalanishi qurilmaning metall detallarini germetik biriktirilganda sodir bо‘ladi qaysiki, metallning va keramikaning kengayish koeffitsiyenti bir-biridan katta qiymatga farq qiladi [4—5]. Shuni kо‘rsatib о‘tish lozimki, sintez-gazni olishning zamonaviy texnologiyasi metan gazini qayta ishlashga mо‘ljallangandir. Yuqorida birinchi bobda keltirilgan ma’lumotlardan ma’lumki, har xil konlardan ajratib olinadigan metanning tarkibida katta miqdorda etan va propan (massasiga nisbatan 40% ga), S_4-5 fraksiyaning massasiga nisbatan 20% gacha bо‘ladi. Bunday uglevodorod aralashmasidan xomashyo sifatida foydalanilganda molekulyar massasining о‘sishi reaksiyalanish xususiyatini oshirib yuboradi. Qattiq sharoitlarda metanni sintez-gazga chuqur konversiya qilganda boshqa uglevodorodlar uglevorod hosil qilishga parchalanadi va katalizatorni faolligini kamaytiradi.

Bu kо‘rib chiqilgan holat NYGlarni tо‘g‘ridan – tо‘g‘ri kon sharoitida qayta ishlash jarayonida asosiy rentabellik talablarini shakllantirish imkoniyatini beradi:

a) kichik va о‘rtacha quvvatdagi qurilmalardan foydalanish;

b) energiyaning iste’molining kichikligi;

v) uglevodorodlarning aralashmasini konversiyasiga yuqori darajada barqaror bо‘lgan katalizatorlarni qо‘llash.

Laboratoriyada obib borilgan kо‘p yillik tadqiqotlar ma’lumotlariga asoslanib shuni aytishimiz mumkinki, RFAning Moskva shahridagi organik kimyo instituti tomonidan oksid metallning nanotuzilmalarini shakllantiradigan tizim yaratilgan.

Boshqa muhim tomoni oksid-metalli tizimning asosiy xususiyati shundaki, agar massasiga nisbatan 20 % kislorod panjarasi hosil qilinganda u uglevodorodlarni sintez-gazga oksidlantirish qobiliyatiga ega bо‘ladi:

CH₄ + Meo_x+1 = 2H₂ + CO + Meo_x.

Havo yordamida keyingi ishlov berishda tiklangan tizim tо‘liq reaksiyalanadi ya’ni, faqatgina faol kislorodning tarkibi dastlabki kо‘rsatgichga qaytmasdan hosil bо‘lgan uglerodni yо‘qotadi:

Meo_x + 0,5O₂ (havo) = Meo_x+^ + azot;

C + O₂ = CO₂

Bunday jarayon orqali sintez-gazni olish jarayonining umumiy issiqlik balansi natijaviy bо‘ladi.