Тема 6. Газификация твёрдого топлива (стр. 5 )

Показатели	Продукты гидрогенизации каменного угля	Продукты гидрогенизации бурого угля
до 180 °С	180-240 °С	240-320 °С	Выше 320 °С	до 180 °С	180-240 °С	240-320 °С	Выше 320 °С
Содержание фракций, %	13,3	21,5	65,2	5,2	8,3	23,7	62,8
nD20	1,4485	1,4800	1,4965	—	1,4413	1,4823	1,4958	—
Плотность р420	0,8165	0,8752	0,8829	0,9875	0,8145	0,8743	0,8834	0,9901
Содержание фенолов, %	—	7,6	5,3	—	—	6,6	6,1	—
Содержание азотистых	—	6,8	3,8	—	—	3,6	3,3	—
оснований, °/о
Йодное число, г I2/100 г	30,0	24,8	18,9	—	27,9	28,2	23,7	—
Содержание ароматиче-	—	32,5	49,1	—	—	38,9	50,1	—
ских углеводородов, %
Т. заст., °С	—	—	—	+9	—	—	—	+6
Коксовое число по Кон-	—	—	—	12,0	—	—	—	13,8
радсону, %
Содержание асфальтенов, %	—	—	—	8,9	—	—	—	7,8
Элементный состав, %
С	83,79	84,80	85,65	86,75	83,60	84,68	85,96	86,96
Н	12,05	12,82	12,60	10,65	12,90	11,95	12,00	10,48
S	0,33	0,50	0,72	0,96	0,35	0,35	0,8	0,91

Технологическая схема гидрогенизационной переработки угля включает следующие стадии:

подготовка сырья; жидкофазная гидрогенизация, ректификация жидких продуктов, выделение фенолов, переработка шлама с регенерацией молибденового катализатора; переработка жидких продуктов путем гидроочистки, гидрокрекинга и риформинга; производство водорода.

На основании исследования жидкофазной гидрогенизации угля, гидроочистки частично обесфеноленного дистиллята (т. кип. до 320°С), риформинга гидроочищенного бензина (т. кип. до 180°С), гидрокрекинга гидроочищенной фракции 180—320°С и переработ­ки шлама составлена принципиальная схема переработки угля в котельное и моторное топливо, в химические продукты

Жидкофазной гидрогенизации подвергают уголь, измельченный до частиц <50 мкм, смеси с пастообразователем в присутствии катализатора, нанесенного на уголь. В угле-масляную пасту добав­ляют 2—5% ингибитора радикальной полимеризации, предотвра­щающего протекание вторичных реакций при нагревании сырья.

Жидкофазную гидрогенизацию пасты осуществляют при 425— 430 °С, ≈10 МПа, объемной скорости подачи сырья 0,8—1,0 ч-1 и соотношении 2000 л водородсодержащего газа на 1 кг сырья. Про­дукты реакции охлаждают, разделяют, дросселируют и направляют на переработку. Шлам, содержащий высококипящие продукты и твердые частицы (зола, катализатор, непревращенная органиче­ская масса угля), фильтруют на фильтр-прессах до остаточного со­держания твердых частиц 25—30%. Остаток после фильтрования смешивают со сточными водами процесса и в виде водной угле-масляной суспензии сжигают в котельных установках, снабженных циклонной камерой горения с жидким шлакоудалением. В про­цессе сжигания выделяется тепло и получаются обогащенные мо­либденом золовые концентраты, из которых регенерируют молиб­деновый катализатор.

Жидкофазный гидрогенизат (т. кип. до 320°С) после отделения воды смешивают с фильтратом и затем подвергают дистилляции на фракции до 240°С, 240—320°С и >320°С. Фракция >320°С является котельным топливом. Из фракции до 240°С выделяют фе­нолы, обрабатывая ее 10%-ным раствором щелочи. Выделенные фенолы подвергают гидроочистке и ректификации для получения чистых фенола, о-крезола, дикрезолов, смеси ксиленолов. Ней­тральную фракцию до 240°С смешивают с фракцией 240—320°С.

Суммарную фракцию с т. кип. до 320°С (жидкофазный гидро­генизат) обычно подвергают гидроочистке в присутствии промыш­ленного алюмо-кобальт-молибденового катализатора. Гидроочищенный продукт дистиллируют на фракцию до 180°С (бензин) и остаток выше 180°С. Бензин подвергают риформингу для получе­ния высокооктанового бензина в стандартных условиях.

Гидроочищенную фракцию 180—320°С можно применять в ка­честве дизельного топлива или сырья для получения керосина или бензина. Газообразные углеводороды (C1—С4) можно направлять на конверсию для производства водорода, выход которого доста­точен для обеспечения всех стадий процесса.

Необходимо отметить, что технология получения жидких топлив из угля значительно более сложная и капиталоемкая по срав­нению с переработкой нефти. Так, по расчетам, капитальные за­траты на строительство углеперерабатывающего завода в зависи­мости от его схемы в 3—5 раз выше капитальных затрат на строи­тельство нефтеперерабатывающего завода, аналогичного ему по производительности и структуре выпускаемой продукции. Поэтому получать жидкие продукты топливного и химического назначения из угля экономически целесообразно только при наличии относи­тельно дешевых углей, при высоких затратах на добычу нефти или при высоких ценах на нее. Расчеты показывают, что в перспективе приведенные затраты на производство синтетических жидких топлив из канско-ачинских углей будут на 20—30% ниже соответ­ствующих затрат при переработке нефти, добываемой на наименее богатых месторождениях Западной Сибири.

http://econf. rae. ru/pdf/2009/11/d2ed45a52b. pdf Синергетика

1.8 Термическое растворение твердых топлив

Помимо прямой гидрогенизации угля прорабатывался  вариант ожижения угля, основанный на его термическом рас­творении в органических растворителях.

Рис.6.6. Схема производства моторных топлив  гидрогенизацией угля по технологии ИГИ – Грозгипронефтехим.

В случае термического растворения обогащенного и рядового прибалтийского сланца процесс ведут при 410—430 °С и 3— 3,5 МПа; время контакта 10—15 мин. Выход жидких и газообраз­ных продуктов составляет ≈ 90% от органического вещества слан­ца. В процессах термического растворения сланцев основное вни­мание уделяется отработке наиболее простого варианта, когда сы­рой бензин и регенерированные растворители выделяют атмосферно-вакуумной дистилляцией продуктов растворения, а главным целевым продуктом является высококипящий зольный экстракт, содержащий нерастворившиеся органические вещества сланца и его минеральную часть (рис. 209, схема I). Этот экстракт может найти широкое промышленное применение (компонент пластиче­ских масс, битум для дорожного строительства и т. д.), что позво­лит увеличить ресурсы важных народнохозяйственных продуктов и тем самым высвободит большие количества нефтяного сырья для производства энергоносителей.

Технико-экономические расчеты показали, что при переработке 300 тыс. т обогащенного прибалтийского сланца в год затраты на производство I т экстракта (компонент пластических масс и би­тум) в настоящее время ниже, чем затраты на выработку этой продукции из нефтяного сырья.

Рис. . Схема получения и переработки жидких продуктов термического растворения горючих сланцев.

Материальный баланс термического растворения сланца и дистилляции продуктов растворения приводится ниже (в % на сланец, без учета потерь):

Приготовление пасты
Сланец	100,0
в том числе органические вещества	69,2
зола	30,4
влага	0,4
Растворитель	130,0
Термическое растворение
Газ	35
Вода	3,4
в том числе влага сланца	0,4
Жидкие продукты (включая минеральную часть и нерастворившуюся ОМС)	223,1
Дистилляция жидких продуктов
Сырой бензин	10,6
Растворитель	130,0
Зольный экстракт	82,5

Таким образом, при термическом растворении обогащенного сланца получают (без учета потерь) 10,6% сырого бензина и 82,5% зольного экстракта. Испытания этого экстракта показали пригодность его как компонента пластических масс; установ­лено также его соответствие требованиям на вязкие сланцевые битумы.

По аналогичной технологии можно перерабатывать рядо­вой прибалтийский сланец [≈60% (Ас + СО2(мин))] и рядовой сернистый сланец [≈50% (Ас+ СО2(мин)] Волжского бассей­на.

В лабораторных условиях разработаны варианты технологии, . позволяющие получать моторные топлива путем гидрогенизационной переработки беззольных жидких продуктов термического рас­творения сланцев при невысоком (≈10 МПа) и высоком (≈30 МПа) давлении [6].

Основным целевым продуктом является высококипящий экс­тракт, который можно гидрокрекингом переработать в моторные топлива, применить в качестве энергетического топлива, использо­вать в дорожном строительстве, в электродном производстве и для других целей.

Процессы термического растворения в схемах переработки уг­лей и сланцев могут иметь самостоятельное значение или допол­няться гидрогенизацией получаемых экстрактов.

Контрольные вопросы

8. Перечислить методы газификации углей.
9. Роль катализаторов в конверсии синтез-газа в жидкие углеводороды.
10. Виды катализаторов используемых для конверсии синтез-газа в жидкие углеводороды.
11. Технологическая схема газификации по методу Лурги.
12. Перечислить основные параметры процесса газификации по методу Лурги.
13. Технологическая схема газификации по методу Винклера.
14. Дать схему газогенератора Винклера.
15. Дать схему газогенератора Копперс–Тотцека.
16. Описать технологию газификации по методу Копперс–Тотцека.
17. В чем состоит метод Тексако?
18. Дать схему метода подземной газификации углей.
19. Что такое синтез-газ?
20. В чем состоит метод синтеза Фишера–Тропша?
21. Какие топливные фракции могут быть получены из синтез-газа?
22. Дать технологическую схему переработки углей в СЖТ.
23. Назначение реактора в процессе синтеза СЖТ.

Литература

Кузнецов, подходы в химической переработке ископаемых углей / // Соросовский Образовательный Журнал. – 1996. – № 6. – С. 50–58. Липович, и переработка угля / [и др.]. – М.: Химия, 1988. – 336 с. Печуро, и технология синтетического жидкого топлива и газа /
, , . – Новосибирск: Изд-во «НАУКА» Сибирское отделение Новосибирска, 1968. – 440 с. Лазаренко, газификация угля – новые возможности для энергетики / Институт угля и углехимии Сибирского отделения РАН; . – Кемерово, 2005. – С. 15–17. Канторович, в теорию горения и газификации твердого топлива / . – М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1960. – 356 с. Кузнецов, топлива из альтернативного нефти сырья / // Соросовский Образовательный Журнал. – 2000. – № 4 – С. 49–58. Коган, и экстрактивная ректификация / . – 2-е изд. – Л., 1971. – 329 с. Литвинцев, – ключевой процесс нефтехимии / // Соросовский Образовательный Журнал. – 1999. – № 12. – С. 51–58. Карахов -газ как альтернатива нефти / // Соросовский Образовательный Журнал. – 1997. – № 3. – С. 50–58. Свиридов, направления синтеза неорганических твердых веществ / // Соросовский Образовательный Журнал. – 1997. – № 12. – С. 48–58.

Интернет - ресурсы

http://cyberleninka. ru/article/n/analiz-tehnologiy-gazifikatsii-tverdogo-topliva Газификация горючих ископаемых http://e-him. ru/?page=dynamic&section=50&f=4/