13209-1 (707312), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Состав продуктов газификации зависит от исходного сырья (древесная щеп солома, отходы технических культур и др.). Обычно состав газа находится пределах, %: СО 15—25, Н₂ 12—15, СO₂ 7—12, N₂—50. Может присутствовать небольшое количество других примесей, например СН₄.

Характерной особенностью газов газификации биомассы воздухом является большое содержание азота — 45—55%. Ранее полагали, что азот будет препятствовать синтезу жидких углеводородов из СО и Н₂.

Каталитическую газификацию биомассы древесной пульпы проводят с помощью водяного пара с подводом тепла извне в трубчатых печах на никелевых катализаторах. В этом случае из 1 т биомассы получается 150—160 кг водород диоксид углерода отделяется. В процессе пиролиза расходуется 103,0 кД тепла на 1 молекулу водорода, а при сжигании 1 молекулы выделяете 285 кДж.

В промышленности для процесса Фишера — Тропша синтез-газ получают каталитической конверсией метана с водяным паром при высоких температурах.

Газификация биомассы с водяным паром несколько сложней, чем газификация с применением воздуха, так как газогенераторы такого типа не разработаны.

Рассмотрим синтез углеводородов из генераторных газов газификации воздухе растительного сырья. Газификация воздухом (при неполном сгорании) — известный технологический процесс переработки твердого органического сырья -биомассы, торфа, бурого угля.

Газы газификации воздухом в зависимости от исходного сырья [9] имеют следующий состав, об.%:

	СО	Н2	СO2	O2	N2
Древесная щепа	28,1	15,4	6,8	0,5	46,3
Солома	15,4	14,8	13,2	0,2	53,0
Бурый уголь	25,5	14,0	6,2	0,2	51,7

Газогенераторные установки, где в качестве топлива применяли биомассу — древесину, отходы хлопка, кукурузы и др., а также уголь, ранее широко использовались. В 40-х и 50-х годах имелось более 200 тыс. различных стационарных и передвижных машин [9] и были сэкономлены миллионы тонн нефти. В 1980—1990 гг. газогенераторную технику использовали только в Канаде и США на лесозаготовках.

В Западной Европе в 1980—1990 гг. при уничтожении городского мусора применяли процессы газификации, получая генераторный газ, содержащий СО — 22, Н₂ 12—15, N₂ 45—50. Установки такого типа фирмы “Фест-Альпине” (Австрия) экологически чистые, а газ может применяться для получения жидкого топлива.

В качестве аналогов газа газификации в настоящей работе использовали смесь газов следующих составов (об.%): СО — 30, Н₂ — 15, С0₂ — 5, N₂ — 50; СО — 15, Н₂ — 20, С0₂ — 15, N₂ — 50; СО — 28, Н₂ — 15, СО₂ — 7, N₂ — 45.

Опыты проводили при давлениях 0,1 и 1 МПа и температурах от 180 до 230° С. Применяли промышленный Co-содержащий катализатор и катализатор, который готовили смешением основного карбоната кобальта с носителем. Все катализаторы восстанавливали в потоке водорода при 450° С. Схема установки показана на рис. 2. Опыты проводили при объемной скорости (о. с.) от 50 до 200 ч^-1.

Для проведения большей части опытов был выбран Co-катализатор, активный в процессе синтеза углеводородов из водяного газа (СО—Н₂) по Фишеру — Тропшу. Результаты опытов, проведенных при атмосферном давлении и разном

* ЦВМ — цеолитсодержащий носитель

** В числителе дроби указан выход в расчете на пропущенный газ, в знаменателе — в пересчете на СО + Н₂.

Таблица 4

* См. табл. 3.

составе взятого для опыта газа, представлены в табл. 3. В табл. 4 приведен результаты опытов под давлением 1 МПа.

При увеличении давления с 0,1 до 1,0 МПа в присутствии Со - содержащего катализатора выход жидких углеводородов (>С₅) в отдельных опытах достигал 52 г/м³ (без избыточного давления не превышал 31 г/м³). Если отнести этот выход к 1 кг использованных для газификации отходов древесины, то при 20%-ной влажности выход газа составляет 2,6—3 м³/кг. Если принять выход 2,6 м³/кг, то из 1 т отходов можно получить от 80 до 135 кг жидкого топлив Стабильность работы катализатора на газе воздушной газификации при 1,0 МГ характеризуется кривыми на рис. 3.

Рис 4. Типичная хроматограмма жидких продуктов синтеза углеводородов из продуктов газификации биомассы. Газ-носитель азот, капиллярная колонка длиной 50 м, жидкая фаза OV-101, 20—220° С, 8° С/мин

С учетом возможных потерь можно принять, что 1 г жидкого топлива будет получаться из 8—10 т сырья. На рис. 4 приведена типичная хроматограмма получаемой углеводородной фракции. Полученная углеводородная смесь содержит бензиновую фракцию С₅—С, , и дизельную фракцию С,,—С₁₈.

На этих примерах показано, что из газов газификации растительного сырья воздухом можно получить компоненты жидкого топлива, бензиновые и дизельные фракции, хотя в газах синтеза содержится до 50% азота.

Результаты синтеза жидких углеводородов из газов каталитической газифи-

Таблица 5

Синтез жидких углеводородов из продуктов паровой газификации биомассы в присутствии катализатора 32% Со—2% MgO — 3%, ZrO2—кизельгур, Р-1,0 МПа, о. с, - 100 ч-1 Состав исходного газа, об %				ТОПТ 0С		Выход углеводородов, г/м3				Состав жидких углеводородов, %				Среднее углеводородное число
										олефины	парафины
СО	С02	Н2	C1			С2-С4	C5 — С23	общий	разветвлённые		нормальные
33	33	33	190		22		22	117	161	21	17	62		10,6
20	35	45	220		45		34	114	193	5	13	82		11,5
20	45	35	250		19		18	83	120	5	14	81		11,6
45	35	20	210		5		8	84	97	14	33	53		11,7
35	45	20	240		2		2	58	62	22	33	45		13,8
45	20	35	260		24		28	107	159	13	36	51		10,9
35	20	45	200		50		32	96	178	8	19	73		9,9

выход жидких углеводородов из 1 м³ газа (состав, об.%: СО 33, С0₂ 33, Н₂ 33) достигает 114—117 г/м³, общий — 160 г/м³. Общий выход (с учетом газообразных продуктов) достигает 170—190 г/м³, аналогично процессу Фишера — Тропша из СО—Н₂. Однако газ каталитической газификации биомассы с водяным паром содержит до 20—30% С0₂, который, вероятно, также частично входит в реакцию.

Характеристики

Список файлов реферата