Please use this identifier to cite or link to this item: http://dspace.snu.edu.ua:8080/jspui/handle/123456789/2533
Title: Пряма конверсія пропан-бутанового газу в метанол
Other Titles: Прямая конверсия пропан–бутановогo газa в метанол
Direct-conversion of propane-butane gas into methanol
Authors: Іджагбуджі, А.А.
Иджагбуджи, А.А.
Ijagbuji, A.A.
Keywords: гідроксильний радикал
перекис водню
нітратна кислота
ПБГ
м'які умови
УФ-опромінення
кавітація
реактор
технологічна схема
метанол
гидроксильный радикал
перекись водорода
азотная кислота
мягкие условия
УФ-облучение
кавитация
технологическая схема
метанол
hydroxyl-radical
hydrogen peroxide
nitric acid
PBG,
mild condition
UV-radiation
visible radiation
cavitation
technological scheme
methanol
Issue Date: 2016
Publisher: СНУ ім. В. Даля
Citation: Іджагбуджі А.А. Пряма конверсія пропан-бутанового газу в метанол : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.17.04 / А.А. Іджагбуджі ; СНУ ім. В.Даля. - Сєвєродонецьк, 2016. - 23 с.
Abstract: його взаємодії з пропаном та бутаном з утворенням метанолу та розробці на їх основі нових технологій конверсії ПБГ у метанол в «м'яких» умовах на основі фоторозкладання парів нітратної кислоти (λ = 330 нм) і фотохімічної взаємодії діоксиду азоту з молекулою води (λ ~ 420 нм). Проведено квантово-хімічний розрахунок для реакції взаємодії метильного радикала з молекулою води (у присутності діоксиду азоту). Вперше встановлено, що енергія активації реакції складає Ea = + 16,4 кДж/мoль, a енергія Гіббсa rG0298 = – 163,3 кДж. Розроблено конструкції реакційних апаратів, запропоновані технологічні схеми, які реалізують запропоновані технологічні процеси. Експериментально доведено, що в результаті прямої конверсії алканів у метанол в «м'яких» умовах досягається ступінь конверсії ~10% за один прохід. Техніко-економічними розрахунками показано, що запропоновані способи – фотокаталітичний і кавітаційний – для прямої конверсії ПБГ в метанол є економічно доцільними.
Диссертация посвящена изучению способов получения гидроксильного радикала и его взаимодействия с пропаном и бутаном с образованием метанола и разработке на их основе новых технологий конверсии ПБГ в метанол в «мягких» условиях на основе фоторазложения паров азотной кислоты (λ = 330 нм) и фотохимического взаимодействия диоксида азота с молекулой воды (λ ~ 420 нм). Проведен квантово- химический расчет для реакции взаимодействия метильного радикала с молекулой воды (в присутствии диоксида азота). Впервые установлено, что энергия активации реакции составляeт Ea = + 16,4 кДж/мoль, а энергия Гиббсa rG0298 = – 163,3 кДж. Квантово–химическими расчетами показана высокая эффективность диоксида азота как акцептора атомарного водорода, что может существенно ускорить лимитирующую стадию взаимодействия метильного радикала (•СН3) с молекулой воды в процессе фотохимической конверсии ПБГ в метанол в «мягких» условиях. Разработаны конструкции реакционных аппаратов, предложены технологические схемы, реализующие предложенные технологические процессы. Анализ экспериментальных данных позволил сделать взвод о том, что в результате прямой конверсии алканов в метанол в «мягких» условиях удается достичь степени конверсии ~ 10% за один проход. Анализируя влияние соотношения расходов пар:газ на концентрацию образовавшегося метанола, можно сделать вывод о том, мольное соотношение газ: пар должно быть близким к 1:1, а концентрация азотной кислоты в водном растворе, который подается на испарение, должно быть близким к 5% масс. Установлено, что мольное соотношение газ:пар должно быть близким к 1:1, а концентрация перекиси водорода в водном растворе, который подается на испарение, должна находиться на уровне 3 – 4% масс. При повышении концентрации перекиси водорода до 20% масс. и давлении близком к 19 MПа, концентрация метанола, увеличивается до ~ 1 % масс. По результатам хроматографических исследований другие спирты и органические соединения в жидких продуктах реакции не обнаружены. Сходимость баланса процессов свидетельствуют о достоверности проведенных экспериментов. Проведен aнализ технико-экономических показателей технологии прямой конверсии ПБГ в метанол. Объемное соотношение газ: водяной-пар при осуществлении процесса составляет 1:1. Из приведенного расчета можно сделать вывод o том что расход ~ 22 % оборотного газа на отопление котла вполне достаточен и полностью удовлетворяет энергетическим потребностям установки на парообразование и подогрев реагентов. Потребляемая мощность необходимая для обогрева реактора, а также на обеспечение циркуляции газа и воды составляет ~ 5 кВт/час. Pасчет прямых затрат на производство метанола фотокаталитическим способом из ПБГ на установке производительностью 2000 кг метанола в сутки в ценах 2012 г. Cтоимость прямых материальных затрат на изготовление 1 тонны метанола, которая составляет 1859,06 грн/тонну. Учитывая, что стоимость метанола на украинском рынке составляет 4000 – 4500 грн/тонну (в ценах 2012 г. без учета акцизного сбора). Технико-экономическими расчетами показано, что предлагаемые способы – фотокаталитический и кавитационный – для прямой конверсии ПБГ в метанол являются экономически целесообразными.
The dissertation is devoted to the development of methods for hydroxyl-radical generation via the photolysis of nitric acid (λ = 330 nm), and mixture of nitrogen dioxide and water molecule (λ ~ 420 nm) for the production of methanol, as well as to develop new technologies for the conversion of alkanes to methanol under "soft" conditions (T = 1000C, and P = 0,1 – 0,3 МПа). Quantuм-chemical DFT/B3LYP/6311++G(3df,3pd) calculation results for мethanol formation via the interaction of methyl-radical and water molecule (in the presence of nitrogen dioxide) estimates the value of the activation energy to be intriguingly low (Ea = + 16.4 kJ/mol), and Gibbs-energy: ΔrG0298 = – 163.3 kJ. The designed chemical-reactors, and the reactor flow systems for the conversion of propane-butane fraction to methanol are considered quite-satisfactory for industrial application based on the achieved degree of (propane-butane gas) PBG conversion per pass of 10%. Based on the technical-economic analysis, the proposed methodologies are deemed to be cost-effective, ecologically friendly, and can also serve as useful guides to develop an industrial-plan for the large-scale conversion of propane-butane gas into methanol.
URI: http://dspace.snu.edu.ua:8080/jspui/handle/123456789/2533
Appears in Collections:Aвтореферати дисертацій

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
autoreferat_idjagbudgi.pdf786,57 kBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.