Novi petrokemijski procesi na temelju izravne pretvorbe metana

Abstract

Zavod za tehnologiju nafte i petrokemiju Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije Sveučilišta u Zagrebu Marulićev trg 19, 10 000 Zagreb Sažetak Petrokemija je grana kemije i kemijskog inženjerstva koja proučava reakcije i procese dobivanja i svojstva proizvoda iz naftnih prerađevina i prirodnoga plina, a koji ne služe kao goriva ili maziva. U svojim početcima petrokemija, odnosno organska kemijska industrija, temeljila se na etinu i Reppeovim sintezama. Danas su osnovne petrokemikalije olefini i aromatski ugljikovodici, s težnjom razvoja novih procesa i sve veće uporabe sinteznog plina, metana i drugih alkana kao ishodnih sirovinskih komponenti. U ovom radu dan je pregled reakcija i novih procesa izravne pretvorbe metana u vrjednije petrokemijske proizvode. Kroz pojedina poglavlja u radu su detaljnije opisane reakcije parcijalne oksidacije metana, dehidroaromatizacije metana te oksidacijskog i neoksidacijskog spajanja metana u više ugljikovodike. Ključne riječi 28F. FARAGUNA i A. JUKIĆ: Novi petrokemijski procesi na temelju izravne pretvorbe metana, Kem. Ind. 64 (1-2) (2015) 27−37 iskoristi, teži se proizvodnji vrjednijih kemikalija na samom nalazištu.Metan je simetrična i stabilna molekula kojoj treba dovesti energiju da bi došlo do pucanja stabilne C−H veze (435 kJ mol −1 ) i daljnje reakcije za dobivanje željenog produkta. S obzirom na način dovođenja energije, reakcijski put može biti izravna (slika 1) i neizravna (slika 2) pretvorba metana u petrokemijske proizvode.Izravna pretvorba metana obuhvaća sljedeće reakcije: parcijalnu oksidaciju metana u metanol ili formaldehid, dehidroaromatizaciju metana u aromatske ugljikovodike (aromate) te oksidacijsko i neoksidacijsko spajanje metana u više ugljikovodike. Dobiveni petrokemijski proizvodi mogu se dalje prevesti u benzin, katalitičkim procesima pretvorbe metanola (engl. Methanol to Gasoline, MTG) i olefinskom oligomerizacijom viših ugljikovodika.Kod neizravne pretvorbe metana najprije se iz metana parnim reformiranjem proizvodi sintezni plin, smjesa CO i H 2 , koji je osnova za daljnju sintezu petrokemijskih proizvoda. Iz sinteznog plina Fischer-Tropschovom sintezom mogu se proizvesti alkani (parafini) i benzin, dimetil-eter, selektivnom sintezom olefini, selektivnom hidrogenacijom i oksosintezom viši alkoholi i karboksilne kiseline te metanol. Iz navedenih primarnih petrokemijskih proizvoda daljnjim reakcijama prema slici 2 mogu se proizvesti benzin i olefini iz metanola i dimetil-etera, dok se hidrokrekiranjem i hidroizomerizacijom iz parafina proizvodi benzin. Viši alkoholi i kiseline proizvode se iz metanola. Izravna pretvorba metanaRazvoj postupaka izravne pretvorbe metana od velikog je interesa jer bi se za dobivanje korisnih petrokemijskih proizvoda navedenim postupcima izbjegla uporaba energetski zahtjevnog procesa parnog reformiranja. Također bi se smanjila potreba za proizvodnjom olefina procesima parnog i katalitičkog krekiranja. Metan je kao stabilnu molekulu nepolarnog karaktera i bez funkcijskih skupina teško destabilizirati i potaknuti na ...