МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ для студентов по курсу «ПРОЦЕССЫ ГЛУБОКОЙ ХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА» При изучении разделов курса рекомендуется такая последовательность проработки материала: 1) Основные источники органических веществ. Изменение источников органических веществ для промышленности с развитием человечества в 19, 20, 21 веках: уголь, нефть, газ; 2) Состав природного и попутных газов. Области потребления. Особенности сырьевой базы процессов глубокой переработки углеводородного сырья; 3) Краткая характеристика основных промышленных процессов глубокой переработки углеводородных газов. Возможности и экономические предпосылки развития глубокой переработки углеводородных газов. Знание поточной или принципиальной технологической схемы процесса предполагает ее описание по эскизу, не содержащему наименований аппаратов и материальных потоков. Необходимо уяснить предназначение каждого элемента схемы, иметь представление о конструкции реакторов и прочего основного оборудования в ней — ректификационных колонн, сепараторов, печей, теплообменников, фильтров и других. Студент должен иметь представление об основных методах синтеза различных непредельных соединений из соответствующих предельных, методах получения сырья и особенностей технологического оформления процессов. Студент должен иметь представление оптимальных способах получения сырья и методах получения требуемого соединения в зависимости от поставленной задачи, а также оценить эффективность процесса. Студент должен получить навыки работы с научно-технической литературой, выполнив аналитический обзор источников за последние годы по заданной преподавателем теме. Следует иметь в виду, что успешное освоение предлагаемого материала предполагает знание предыдущих дисциплин бакалавриата, таких как «Общая и неорганическая химия», «Органическая химия», «Химия нефти», «Физическая и коллоидная химия», «Общая химическая технология», «Процессы и аппараты нефтепереработки и нефтехимии», «Технология переработки нефти и газа». По мере необходимости студент должен самостоятельно восстановить в памяти соответствующие разделы указанных дисциплин. На самостоятельную работу студента в курсе отводится 18 часов. Самостоятельная работа предусматривает подготовку к различным видам внутри семестрового (коллоквиумы, лабораторные работы) и итогового (экзамен) контроля. Ниже приведены вопросы для проверки усвояемости основных разделов курса. Вопросы для самоконтроля по разделам курса. 1. Основные источники органических веществ. Изменение источников органических веществ для промышленности с развитием человечества в 19, 20, 21 веках: уголь, нефть, газ. 2. Состав природного и попутных газов. Области потребления 3. Особенности сырьевой базы процессов глубокой переработки углеводородного сырья. 4. Краткая характеристика основных промышленных процессов глубокой переработки углеводородных газов. 5. Возможности и экономические предпосылки развития глубокой переработки углеводородных газов. 6. Пиролиз как процесс глубокого расщепления углеводородного сырья под действием высоких температур. 7. Первоначальные причины возникновения пиролиза и видоизменение процесса. 8. Сырьё пиролиза. Особенности пиролиза на газовом, бензиновом, смешанном и утяжелённом сырье. 9. Термодинамика и механизм процесса пиролиза. Состав продуктов пиролиза. 10. Технологическое оформление процесса: печи и змеевики пиролиза. 11. Современное развитие процесса: жёсткий режим, змеевики V поколения, печи фирмы Lummus, борьба с коксообразованием, регулирование распределения температур по длине змеевика. 12. Особенности расчёта селективности при пиролизе. Использование жидких продуктов пиролиза. 13. Новые направления в пиролизе. Процесс Миллисеконд. Гидропиролиз. 14. Применение галогенсодержащих и пероксидных соединений. 15. Применение гетерогенных катализаторов (каталитический пиролиз) — преимущества и недостатки процесса. 16. Рациональные схемы разделения газа пиролиза. Компримирование и осушка газов пиролиза. 17. Необходимость ступенчатого компримирования и глубокой осушки газов пиролиза. 18. Технологическая схема компримирования и осушки газов пиролиза. 19. Фракционирование газов пиролиза. Конденсационно-ректификационный и абсорбционно-ректификационный методы. 20. Разделение газов пиролиза при низком и высоком давлении: преимущества и недостатки. 21. Принципиальная схема разделения газа пиролиза при высоком давлении. Схема разделения водорода и метана. Схема работы метановой колонны с турбодетандером. 22. Принцип теплового насоса. Схемы внешнего и внутренненго теплового насоса. 23. Схема этиленовой колонны с внутренним этиленом/этановым тепловым насосом. Разделение газа пироза при низком давлении — схема фирмы Linde. 24. Очистка этилена. Выделение и концентрирование пропилена. Схема концентрирования пропилена с использованием теплового насоса (при низком давлении с компримированием дистиллята, при низком давлении с компримированием остатка). 25. Области применения галогенпроизводных. 26. Хлорпроизводные углеводородов. Методы хлорирования. Метод замещения (субститутивное галогенирование): механизм, сырьё, продукты реакции. 27. Метод присоединения (аддитивное хлорирование): сырьё и продукты реакции, получение фосгена из оксида углерода. 28. Метод расщепления: дехлорирование, дегидрохлорирование, расщепление связи углерод-углерод под действием хлора (хролориз), расщепление связи углеродуглерод под действием температуры (пиролиз). 29. Термическое хлорирование: условия и механизм реакции, побочные реакции. Фотохимическое хлорирование: инициирование и ингибирование реакции. 30. Хлорирование в присутствии свободных радикалов: инициирование реакции органическими пероксидами и азосоединениями, катализаторы хлорирования, ионно-каталитическое хлорирование. Газофазное и жидкофазное хлорирование. 31. Хлорирование насыщенных углеводородов. Получение и использование хлористого метила (метилхлорида), хлороформа и тетрахлоруглерода, зависимости распределения хлорметанов в реакционной массе. 32. Хлорирование этана и этилена, гидрохлорирование этилена. Хлорирование пропана, исчерпывающее хлорирование пропана. Хлорирование жидких парафинов. 33. Хлорирование, гидрохлорирование и хлоргидринирование ненасыщенных углеводородов. 34. Фторпроизводные углеводородов. Термодинамика процессов фторирования. 35. Существенные особенности процессоав фторирования от хлорирования. Механизм фторирования. Технология фторирования: фторирование свободным фтором, металлофторидное фторирование, фторирование фторводородом. 36. Фторсодержащие углеводороды (фреоны). Получение и использование фреонов (хладонов). 37. Сокращённые названия фреонов. Экологические последствия использования фреонов. 38. Газофазное хлорфторирование метана хлором и фторводородом во взвешщенном слое катализатора фторида алюминия (процесс фирмы Montedition). 39. Фторбромсодежащие углеводороды — бромфреоны (бромхладоны). Фторорганические мономеры на основе этилена и пропилена. 40. Нитропроизводные углеводородов. Значение и применение нитропроизводных углеводородов. Нитрование насыщенных углеводородов: в газовой фазе азотной кислотой, в жидкой фазе азотной кислотой, в жидкой или газовой фазе тетраоксидом азота. 41. Научные основы и химия процесса димеризации метана. Катализаторы процесса. Технология и основные особенности проведения процесса, технологическое оформление. 42. Экономическое сопоставление процесса пиролиза, как базового процесса нефтехимии для производства низших олефинов, и процесса димеризации метана. При проработке поставленных вопросов студенту рекомендуется подробно обосновать, почему только данный ответ является правильным. Это будет способствовать более осмысленному и глубокому уровню изучения материала при подготовке к сдаче экзамена.