Получение пропана¶
Пропан — это предельный алкан химической формулы C₃H₈, газообразное при нормальных условиях вещество, относящееся к классу простейших парафинов. Пропан является важнейшим компонентом природного и попутного нефтяного газа, а также продуктов переработки нефти. Он применяется как топливо (сжиженный газ, автогаз), сырьё для химической промышленности и в качестве хладагента. Получение пропана осуществляется несколькими принципиально разными способами: из природного газа, из нефти и её фракций, а также синтетическим путём.
¶Состав и источники
Пропан в природе существует преимущественно в виде компонента газовых смесей. В природном газе его содержание обычно составляет от 0,1 до 10 % по объёму, в зависимости от месторождения. Значительно более богаты на пропан попутные нефтяные газы (ПНГ), где концентрация пропана и бутанов может достигать 15–20 %. Пропан также входит в состав нефти и выделяется при её переработке.
¶Добыча из природного и попутного нефтяного газа
Основной промышленный способ получения пропана — глубокая переработка природного и попутного нефтяного газа. Технология включает несколько последовательных стадий:
- Осушка и очистка сырья. Газ очищается от воды, сероводорода, углекислого газа и других примесей, которые могут повреждать оборудование и отравлять катализаторы.
- Конденсация и фракционирование. Газ охлаждают под давлением, при этом тяжёлые компоненты — пропан, бутан, пентан — конденсируются и отделяются от более лёгких (метана и этана). Полученную смесь направляют на установки глубокой переработки.
- Криогенное разделение (криогенная конденсация). Наиболее распространённый метод — охлаждение газа до температур от −25 до −40 °C при давлении 1,5–2,5 МПа, при которых пропан и более тяжёлые компоненты переходят в жидкую фазу. Для получения высокочистого пропана используют также ректификацию — многократную перегонку в колоннах, где компоненты разделяются по разнице в температурах кипения (у пропана она составляет −42,1 °C).
- Адсорбция. Альтернативный метод — пропускание газа через адсорберы с цеолитовыми или угольными сорбентами, которые избирательно удерживают пропан и бутан; затем адсорбент регенерируют нагреванием или снижением давления.
Попутный нефтяной газ, который ранее практически весь сжигался на факелах, в настоящее время активно перерабатывается, и пропан из него является одним из основных продуктов.
¶Получение из нефти
Пропан выделяется при первичной переработке нефти — атмосферной и вакуумной перегонке. В нефти пропан содержится в растворённом виде, и при снижении давления в деэфтораторе он выделяется из сырья. Далее пропан поступает на установки вторичной переработки (крекинга, риформинга), где также образуется дополнительное количество пропансодержащих газов.
¶Синтетические методы
Помимо выделения из природных источников, пропан может быть синтезирован:
- Гидрирование пропена. Пропен (C₃H₆), получаемый из нефтехимического сырья, гидрируется в присутствии никелевых или платиновых катализаторов при температуре 20–200 °C и давлении 0,1–1 МПа. Метод применяется для очистки пропена от примесей и производства особо чистого пропана.
- Фишера — Тропша. Синтез углеводородов из смеси оксида углерода и водорода (синтез-газа) на железных или кобальтовых катализаторах. При определённых условиях катализа и температуре (180–350 °C) в числе побочных продуктов формируется пропан, однако метод экономически целесообразен прежде всего для производства дизельного топлива.
- Пиролиз нефтехимического сырья. При крекинге этана, пропана, бутанов и газойлей в трубчатых печах при 750–900 °C образуется широкая гамма продуктов, включая пропан в небольших количествах.
¶Сжижение и хранение
Пропан сжижают при температуре −42,1 °C при атмосферном давлении либо при комнатной температуре под давлением около 0,4 МПа. Сжиженный пропан хранят и транспортируют в баллонах, цистернах и газгольдерах. Основная марка товарного пропана — пропан технический (ГОСТ 4949-2013 в России), а пропан с высокой степенью очистки используется как хладагент (R-290) в холодильном оборудовании.
¶Экологические и технологические аспекты
Промышленное получение пропана тесно связано с проблемой утилизации попутного нефтяного газа. По данным Минэнерго России, доля ПНГ, направляемого на промышленную переработку, за последние годы существенно выросла, а объёмы сжигания на факелах снижаются. Пропан при этом является относительно экологичным топливом: при его сгорании образуется меньше вредных выбросов по сравнению с дизельным топливом или бензином.
Источники:
- ГОСТ 4949-2013. Пропан технический. Технические условия.
- Лебедев Н. В. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза.
- Справочник «Газовая промышленность России».
- Минэнерго России, статистика переработки попутного нефтяного газа.