1598005355-8175385b9c8404424807f40ff9c50b0a (811200), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Гудроны типичных сернистых нефтей характеризуются плотностью около !000 кг/мз, содержанием серы 2,7 — 3,0% (масс.), азота 0,4 — 0,5% (масс.), высоким содержанием тяжелых металлов (никеля и ванадия) — от 150 г/т и выше, соотношением углерод:водород, равным -8. По своим свойствам близки к гудронам некоторые альтернативные виды сырья — тяжелые и битуминозные нефти, синтетические «сланцевая» и «угольная» нефти, для которых, как правило, характерны еще более высокое содержание гетероатомных соединений, тяжелых металлов и более низкое отношение Н: С.
Исходя из качества рассматриваемых видов сырья, принципиально близкой должна быть и технология их переработки. Ведущая роль в решении этой проблемы отводится гидрогеннзацнонным каталитическим процессам, позволяющим за счет деметаллизации, удаления гетероатомных соединений и насыщения водородом облагораживать исходное сырье и получать прн этом товарные моторные топлива или высококачественное сырье для дальнейшей переработки.
Развитие технологии переработки нефтяных остатков на основе освоенных в промышленности процессов, таких как гидрообессернвание и гидрокрекинг, коксование в псевдоожиженпом слое с газификацией получаемого кокса, в настоящее время создает реальные предпосылки для организации безостаточной переработки нефти. ГЛАВА 3 ПРОИЗВОДСТВО АЛЬТЕРНАТИВНЫХ МОТОРНЫХ ТОПЛИВ ЗЛ. ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ И ПРОЦЕССОВ ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ Переработка таких видов сырья, как уголь, горючие сланцы, природные битумы и биомасса, сегодня представляется как новое, перспективное направление для удовлетворения растущей потребности общества в моторных топливах и химическом сырье.
Тем не менее для большинства нз них технология переработки имеет давнюю, порой многовековую историю. Наярнмер, газификация угля впервые была осуществлена более двух столетий тому назад; история переработки и топливного. использования горючих сланцев восходит также к ХНП! в.; давно известны и широко используются методы получения спиртов и других химических веществ из биомассы и природного газа, а процессы ожижения угля имели достаточно шир к окое промышленное применение в 1930 — 1940-х годах. Поэтому, рассматривая сегодня производство жидких и газообразных топлив из различных, альтернативных нефти, сырьевых источников, правильнее говорить не об открытии, а о возрождении процессов в условиях новой ресурсной ситуации и современного уровня развития науки и техники. Н технологию н технико-экономические показатели производства альтернативных моторных топлив большое влияни .
е. оказывают агрегатное состояние и физико-химические свойства исходного сырья. Использование твердых видов сырья — угля, сланцев, бнтумосодержащнх пород, биомассы — требует, помимо особенностей добычи, включения дополнительных стадий его подготовки к переработке, отсутствующих в схемах производства моторных топлив из нефтяного сырья.
К таким стадиям относятся сушка, измельчение и фракционировапие, разделение углеводородной и минеральной составляющих, отделение и утилизация шламов и ряд других. Большинство альтернативных видов сырья отличается от нефти и ее фракций более низким содержанием водорода (повышенным отношением С: Н в их составе), а также высоким со е жанием кислорода, азота и серы (табл. 3.1). Это опредесодерж ляет и более низкую удельную теплоту сгорания тако р поэтому превращение его в жидкие и газообразные топлива сводится, как правило, к удалению минеральной составляющей и нежелательных гетероатомов, насыщению водородом в тре- ' буемых количествах ~611. Таблица 3.1.
Характеристика товарных Элементный состав, еа (масс.) Теплота его. ранна (ннвшаа), Мдж/кг Плотность, го.)ма Пронзит н сырье Массовое отношение С'Н Товарные 710 †7 43,0 — 45,0 830 — 860 42,5 — 42,7 Автомобильный бензин .дизельное топливо 5,9 — 6,1 6,2 — 6,8 Сыров Нефть: легкая тяжелая Мазут сернистый ()350 *С) Гудрон сернистый ()500 С) Природные битумы Горючие сланцы* Угли*: каменные бурые Биомасса (древесина) Природный газ (метан) 800 †9 935 — 1ООО 935 — 950 1000 1000 1600 — 2300 42,0 40,0 — 41,5 41,0 40,5 39,0 — 41,0 4,1 — 16,6 6,7 — 7,0 7,3 — 8,3 7,4 — 7,6 7,8 — 8,0 7,8 — 9,5 6,7 — 11,0 0,1 — 2,0 0,5 — 2,0 0,1 — 4,5 З,Π— 8,0 2,2 — 2,4 2,7 — 3,0 2,5 — 10,0 0,2 — 12,0 0,1 — 1,2 0,3 — 1,2 0,3 — 0,4 0,4 — 0,5 0,3 — 0,8 0,3 — 2,5 14,0 — 12,5 12,0 — 10,0 11,6 — 11,3 11,0 — 10,7 11,0 — 9,0 6,0 — 10,0 84,0 — 87,0 83,0 — 87,0 85,7 — 85,8 85,6 — 85,7 80,0 — 86,0 56,0 — 80,0 0,6 — 3,0 !1,0 — 24,0 1150 — 1500 16, Π— 29, О 1300 9,0 — 16,0 500 — 1000 16,0 — 24,0 0,7168 49,9 76,0 — 94,0 6,0 — 4,0 65,0 — 76,0 6,8 — 4,0 48,0 — 53,0 7,5 — 5,5 75,0 25,0 * Элементный состав лан в расчете на органическое вещество.
Ввиду многообразия технологических схем процессов переработку альтернативных видов сырья можно осуществлять по двум принципиально разным направлениям: разложение или синтез [62). В первом варианте происходит разрушение исходных молекул и выделение водорода. При этом снижение отношения С: Н может обеспечиваться как за счет перераспределения уже имеющихся в сырье ресурсов водорода и одновременного вывода части углерода, так и за счет добавления водорода со стороны.
В результате синтеза происходит химическое преобразование органической массы сырья в жидкие топливные продукты. Из этих направлений выпадают специфические методы получения альтернативных топлив, например производство водорода электролизом воды. Превращение твердых видов сырья в моторные топлива включает четыре основные стадии: )) добычу исходного сырья, 2) его подготовку к переработке, 3) получение «синтетической нефти», представляющей собой широкую фракцию жидки х у леводородов, в той или иной мере подобную природным нефтям", или синтез-газа; 4) переработку «синтетической нефти» *Названне фракции может быть различным в зависимости от вида исходного сырья и технологии его переработки — масло, экстракт, смола, гидрогснизат. моторных топлив н различных видов сырьн с н и з моторные топливо 85,5 — 86,0 14,4 — 14,0 0,0 — 0,03 0,01 85,8 — 87,0 14,0 — 12,8 0,01 — 0,03 0,2 — 1,0 1,5 — 1,8 0,5 — 7,0 17,5 — 2,0 11,0 — 23,5 0,1 — 3,0 0,3 — 6,3 28,0 — 17,0 9,6 — 19,0 0,01 — О,З 0,0 — 0,4 38,0 — 44,0 7,0 — 8,7 3,5 или синтез-газа в целевые продукты.
В основе переработки природного газа в жидкие топлива лежит синтез, включающий стадии подготовки (очистки и осушки) газа, конверсии его в синтез-газ и последующей каталитической переработки последнего в соответствующие виды топлив. Природный газ может быть использован в качестве моторного топлива без переработки с предварительной физической подготовкой его к применению (сжатие или ожижение). Каждая из названных стадий получения моторных топлив из конкретных видов сырья может, в свою очередь, состоять из различных наборов отдельных технологических ступеней. Многостадийность переработки, проведение ее при высоких температурах и давлениях, использование большого числа процессов очистки и потребление в отдельных случаях значительных количеств специально производимого водорода, а также необходимость осуществления природоохранных мероприятий приводят к существенному росту удельных капитальных и эксплуатационных затрат на производство моторных топлив из альтернативных видов сырья по сравнению с традиционным нефтяным сырьем.
32. ПОЛУЧЕНИЕ ТОПЛИВ ИЗ УГЛЯ Уголь — неоднородное твердое тело, состоящее из различных сложных и простых по своей структуре органических и неорганических веществ. Его свойства меняются в широких пределах, Таблица 3.2. Типичный состаи мвцералои углей [% (масс.)) на сухое безвольное вещество Лейптннит 66,7 5,4 1,4 0,2 15,7 9,6 0,99 0,71 Внтрннит 35,2 3,3 1,9 0,3 18,0 5,4 0,78 0,75 Фюзинит 22 9 1 7 2 0 0 2 22 3 2 8 0 54 ! 00 что оказывает большое влияние на процессы получения синтетических топлив.
Процесс образования угля в природе, называемый углефикацией или карбонизацией, разделяется на биохимическую (диагенезис) и геологическую (метаморфизм) стадии [63) . На стадии диагенезиса углеводородные соединения растительных остатков (целлюлоза, лигиии, глюкоза, крахмал и др.) в результате реакций окисления кислородом воздуха и кислородом, содержащимся в проточных водах, а также под воадействием анаэробных бактерий превращались в гомогеиизированиое вещество — гумус. В гумусе продолжалось взаимодействие входящих в его состав органических и привнесенных водой неорганических компонентов. Стадия метаморфизма проходила после образования над отложившейся органической массой достаточно мощных осадочных слоев неорганических веществ, т.
е. на большой глубине и при высоких давлениях и температурах без доступа воздуха. В таких ус.ловиях органическое вещество уплотнялось и обезвоживалась, из него выделялся метан, что приводило к уменьшению содержания кислорода и водорода и росту содержания углерода. Ископаемые угли делят на гумусовые, которые образовались из высших наземных растений, и сапропелевые — из низших растений, в частности микроводорослей, и из продуктов распада животных организмов На территории СССР преобладают гумусовые угли и в меньшей степени встречаются угли смешанного гумусо-сапропелевого типа [64]. Различные типы углей состоят из одинакового набора петрографическнх структур, называемых мацералами, содержащихся в различных соотношениях Мацералы подразделяют на три основные группы: витринит, лейптииит и фюзииит, которые состоят из различных микрокомпонентов, Различие компонентов по составу и строению отражается на химических свойствах углей и, как следствие, иа реакционной способности их в процессах переработки.
Состав и структура групп лейптинита, витрииита и фюзинита приведены в табл. 3.2 [63[. Содержание серы н азота в углях обычно мало, и в основном они присутствуют в виде гетероатомиых соединений; сера встречается также в пирйтной форме. В состав всех углей обязательно входит неорганическая, золообразуюшая часть, когорая тонко или дискретно распределена в органической части угля. Она обычно представлена такими минеральными включениями, как силикаты, кварц, карбонаты и др. В углях низких стадий метаморфизма значительная доля неорганических компонентов присутствует в виде катионов натрия, кальция, магния, железа, алюминия, ассоциированных с карбоновыми кислотами Неорганическая часть углей отличается также многообразием микроэлементов: из обнаруженных 84 элементов периодической системы большая часть присутствует в количествах, ие превышающих 0,01% ,(масс.) [65].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
