ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАНОЛА ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ВЫБРОСОВ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА НА ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ

Энергетические потребности человечества, в настоящее время и в ближайшем будущем, по-прежнему будут покрываться в основном за счет горючих ископаемых. Одной из основных экологических проблем, возникающих при производстве электроэнергии из углеводородных ископаемых являются выбросы СО₂. В рамках конвенции ООН об изменении климата, а также Киотского протокола всем странам предписано разрабатывать и внедрять технологические приемы снижающие выбросы углекислого газа в атмосферу [1]. Снижение выбросов можно добиться либо, снижая количество сжигаемого топлива либо путем утилизации или переработки СО₂. Перспективным является направление переработки СО₂ из отработанных газов тепловых электростанций (ТЭС), поскольку в них диоксид углерода содержится в повышенных концентрациях.

С точки зрения развития энергетики оптимальным видится путь не ограничения количества сжигаемого топлива, а качественная его переработка и повторное получение углеводородного сырья, за счет связывания СО₂ с водородом и получение метанола. Наиболее слабым звеном в технологической цепи получения метанола является большая энергоемкость при получении водорода. Однако на ТЭС уже имеются электролизерные установки для получения водорода, поскольку системы охлаждения крупных генераторов, как правило, заполняются водородом. Электролизерные установки включены длительное время, и запасы водорода накапливаются в резервных емкостях, а поскольку водород крайне тяжело удержать в емкости он постоянно пополняется [5].

В России известны установки по производству метанола, например, установка, разработанная В.Н. Махлаем на заводе «ТольяттиАзот», расположенном в г. Тольятти. Данная установка в качестве сырья использует углекислый газ, полученный термическим разложением метана, что не рационально, поскольку метан является не возобновляемым ресурсом [2].

Использование установки по производству метанола на базе ТЭС с переработкой СО₂ дымовых газов даст как технический, так и экологический эффект работы в связи с стабилизацией и возможностью выравнивания графика выработки электрической энергии за счет ее использования в точное время для получения водорода. Данный принцип позволит сократить содержание углекислого газа в атмосфере, а также получить углеводородное топливо, которое можно использовать в автомобильном транспорте на той же ТЭС, в качестве заменителя мазута при розжиге котлов либо для подсветки факелов горелок и даже в химической промышленности.

Идея использования ресурсов ТЭС для получения метанола имеет следующие преимущества [3; 4]:

1.  В качестве сырья используются отходы промышленных предприятий, вследствие чего улучшается экологическая ситуация.

2.  Конечный продукт — метанол можно использовать в различных сферах энергетики.

3.  Не требует больших материальных затрат.

4.  При соблюдении техники безопасности, не наносит вред здоровью человека.

5.  Конструкция представляет собой отдельную установку.

6.  Установка проста в конструкции и легка в использовании.

На основе данных преимуществ была разработана модель по получению метанола. Принцип работы установки заключается в следующем: процесс будет происходить в присутствии катализатора (ZnO — оксид цинка и CuO — оксид меди) при повышенной температуре и давлении. Перед началом процесса в установке должен находиться катализатор, суспендированный в масле. Затем будет поступать углекислый газ и водород, которые будут подаваться через каналы для подачи, в них отмечены клапаны, обеспечивающие герметичность установки.

После подачи газов в нижней части установки будет происходить реакция, в результате которой будут образовываться молекулы метанола по формуле (1).

СО₂+3Н₂ = СН₃ОН+Н₂О                                              (1)

Реакция происходит при следующих условиях:

·     температура 250°С.

·     давление 7 Мпа.

Катализатор будет ускорять процесс взаимодействия углекислого газа и водорода. В результате высокой температуры и давления, вода в трубопроводе будет нагреваться и выделяться в виде пара через канал выхода.

В верхней части установки расположена зона разделения. Сюда в результате давления будут подниматься молекулы газов. Затем молекулы метанола будут отделяться от примесей катализатора. Пары метанола, а также непрореагировавший газ будут выделяться через кран, расположенный вверху конструкции (рис. 1).

Рисунок 1. Установка по получению метанола

Предложено для улучшения экологической обстановки вокруг ТЭС использовать установку по получению метанола. В качестве сырья для которой выбраны СО₂, уходящих дымовых газов, и электролизерная установка по получению водорода электрических станций.

Список литературы:
1.    Киотский протокол к Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата — [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://www.un.org/ru/documents/decl_conv/conventions/kyoto.shtml.
2.    Тольяттиазот, ОАО — [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://www.himtrade.ru/passport-description-224.htm.
3.    Караваев К.Л. «Технология синтетического метанола». — М. — 2001.
4.    Метанол. Свойства, получение, хранение, транспортирование, применение. Справочник. — М, 1994.
5.    Производство водорода. Физико-химические закономерности, современное состояние и перспективы развития // Энергоснабжение и водоподготовка. — 2010. — № 2.