1598005355-8175385b9c8404424807f40ff9c50b0a (811200), страница 19
Текст из файла (страница 19)
В модифицированном варианте процесса 5КС-П, схема которого приведена на рис. 3.2, за счет повышения давления до 14 МПа и увеличения времени пребывания угольной пасты в реакционной зоне в качестве главного целевого продукта получают жидкое топливо широкого фракционного состава [79]. Исходный уголь после измельчения и сушки смешивается с горячей угольной суспензией. Полученную пасту вместе с водородом пропускают через нагреватель с огневым обогревом и затем направляют в реактор. Требуемые температура и парциальное давление водорода поддерживаются подачей в несколько точек реактора холодного водорода. Продукты реакции вначале разделяются в газосепараторах.
Выделенный из жидких продуктов газ, содержащий преимущественно (1 ступень) водород и газообразные углеводороды с примесью сероводорода и диоксида углерода, после охлаждения до 38'С направляется в систему очистки от кислых газов. На криогенной установке выделяются газообразные углеводороды С, — Са и очищенный водород (он возвращается в процесс). Оставшаяся метаиовая фракция после метанирования содержащегося в ней оксида углерода подается в топливную сеть, Жидкие про- 75 Рис.
3.2. Схема процесса термического растворения угля ЗйС-П: 1 — смеснтель для приготовления пасты; У вЂ” печь для нагрева насты; 3 — реактор, 1— блок газосепараторов; 3 — абсорбер кислых газов; 6 — ирноьенное разделение газа; т— блок очнстин топливного газа; а — разделение газообразных углеводородов, У вЂ” блок очистки синтез-газа н выделения водорода; 10 — блок получения серы; П вЂ” реактор газификации остатка; 11 — атмосферная колонна; 13 — вакуумная колонна; 1 — осушенный порошкообоазнмй уголь; П вЂ” водород, 1П вЂ” угольная суспензия; 1у— технологическое топливо; У вЂ” сера, 71 — кислород.
Р11 — водяной пар; ЛП вЂ” инертный остаток, 1Х вЂ” остаток минеральной части угля; Х вЂ” жидкий продукт после сепарации газов; Хт — топливный газ; ХП вЂ” этан; Х1П вЂ” пропан; Хтр — бутаны; Ху — бензиновая фракция на очистку н рнформннг; ХУ1 — средний днстнллят на облагораживание; ХРП— тяжелый днстнллят дукты из газосепараторов поступают в атмосферную колонну, где разделяются на бензиновую фракцию (28 — 193'С), средний дистиллят (193 — 216'С) и тяжелый дистиллят (216 — 482'С). Образующаяся на 1 ступени разделения в газосепараторах угольная суспензия разделяется на два потока: один подается на смешение с исходным углем, другой — в вакуумную колонну.
С верха вакуумной колонны часть жидкого дистиллята, содержащегося в суспензии, отводится в атмосферную колонну, а остаток с низа идет на получение синтез-газа, используемого для производства водорода илн в качестве топлива. В расчете на сухой обеззоленный битуминозный уголь выход продуктов в процессе ЯКС-П при расходе водорода 4,4% (масс.) составляет [% (масс.)1 [79)! Метан 5,8 Органические вещества, нерве- 4,6 Этан 4,4 творимые в пиридине Газы Сз — Сь 6,3 Зола 12,0 Бензиновая фракция 10,2 Вода 6,2 Средний дистиллят 17,9 Остаточная сера н сероводород 3,6 Тяжелый дистиллят 7,9 Оксиды углерода 1,0 Остаток ~482'С 24,0 Аммиак 0,4 !! 20,8 9,0 45,6 24,3 С,— С С,— С, 5,3 Бензин 35,1 Средние дистнлляты 35,0 Тяжелое котельное топливо 24,6 В зависимости от типа сырья выход жидких продуктов на сухой и обеззоленный уголь при полной рециркуляции остатка может меняться от 42 до 51% (масс.), а выход газов С,— Сз — от 11 до 21% (масс.).
Все получаемые фракции необходимо подвергнуть гидроочистке для удаления серы и азота. Содержание гетеросоединений увеличивается с возрастанием температуры кипения фракций. Предлагаются два варианта технологической схемы процесса ЕТ!5, различающиеся способами производства водорода н топливного газа [82]. В первом варианте водород получают паровой конверсией легких газов, входящих в состав продуктов процесса, а топливный газ — при переработке остатка вакуумной перегонки жидкого продукта процесса на установке коксования с газификацией кокса («Флексикокинг»), на которой одновременно вырабатывают добавочное количество легких жидких продуктов. Термический к. п.
д. такого процесса составляет около 56%, Второй вариант обеспечивает максимальную гибкость в ассортименте продуктов. Около половины вакуумного остатка перерабатывается на установке «Флексикокинг» с получени- Ь 77 Процесс термического растворения угля ЕР5 («Еххоп 11опог 801чеп1») предназначен для производства синтетической нефти с последующей переработкой ее в моторные топлива [801. По втой технологии уголь после измельчения и сушки смешивается с горячим растворителем-донором водорода. В качестве последнего используют фракцию 200 — 430'С жидкого продукта процесса, предварительно гидрируемую в аппарате со стационарным слоем Со — Мо-катализатора.
Смесь подается в проточный реактор с восходящим потоком вместе с газообразным водородом, где при температуре 430 — 480'С и давлении 14 — 17 МПа происходит термическое растворение угля. Полученные продукты разделяются (в газосепараторе и вакуумной ректификацией) на газы и фракции, выкипаю!цие в пределах до 540'С и остаток »540'С, в котором содержатся также непрореагировавший уголь и зола. Выход продуктов, степень конверсии и другие показатели процесса зависят от типа перерабатываемого угля. На выход и состав жидких продуктов влияет также рециркуляция остатка. Например, при. различном технологическом оформлении процесса (без рециркуляции остатка в 1 и с рециркуляцией остатка — П) выход фракций составляет:[% (м асс.) 1 [81): ем жидких продуктов и топливного газа, а из оставшегося его количества вырабатывают водород. Таким образом, легкие углеводородные газы, получаемые при термическом растворе~ни, являются товарным продуктом.
Термический к. и. д. этого варианта достигает 63э(п. На базе технологии ЕПЯ в США в 1980 г. введена в действие демонстрационная установка мощностью 250 т угля в сутки, каиитальныс вложения в сооружение которой составили 370 млн. долл. Разработан проект промышленного предприятия мощностью 23 тыс. т угля в сутки, стоимость которого оценивается в 1,4 млрд.
долл. [в ценах 1982 г.). К достоинствам процессов термического растворения следует отнести более низкую, чем при пнролнзе углей, рабочую температуру и возможность варьирования в относительно широких пределах качества получаемого жидкого продукта за счет изменения параметров процесса. Вместе с тем при термическом растворении глубокое превращение угля достигается при высоком давлении процесса и всоставеполучаемыхпродуктов преобладают высокомолекулярныесоединения. Присутствие последних вызвано тем, что уже при невысоких температурах начинают протекать процессы рекомбинации образующихся свободных радикалов, сопровождающиеся формированием вторичных структур ароматического характера, менее реакционно- способных, чем исходное органическое вещество угля.
Наличие в реакционной смеси доноров водорода и растворенного г, пасте молекулярного водорода не может в достаточной степени препятствовать протеканию этих процессов [741. При промышленной реализации этого метода возникает ряд трудностей. Сложной технической проблемой является отделение непрореагировавшего угля и золы от жидких продуктов. Получаемый целевой продукт в условиях процесса жидкий, а в нормальных условиях может быть полутвердым и даже твердым веществом, которое трудно транспортировать, хранить и перерабатывать в конечные продукты.
Каталитическая гидрогенизация. Увеличение степени конверсии угля, улучшение состава получаемых жидких продуктов и снижение давления процесса гидрогенизации возможно при применении катализаторов. Последние способствуют передаче водорода от растворителя к углю и активируют молекулярный водород, переводя его в атомарную форму. Исследования в области прямой гидрогенизацнанной переработки угля с применением катализаторов были начаты немецкими учснымн Ф.
Бергпусом и М. Пиром в 1912 г. В результате этих работ в 1927 г, была сооружена первая промышленная установка каталятической гпдрогеннзации угля мощностью 100 тыс. т в год жидких продуктов (процесс Бергиуса — Пкра). К началу 1940-х галов в Германии действовали уже 12 предпрнятий такого типа, на которых вырабатывалось дп 4,2 млн. т в гпд моторных топлив, прежде всего авиационного бензина.
В 1935 г. предприятие пп гндрагеннза- 78 ции угля было сооружено в Англии, а в США работы в данной области провадились на крупной опытной установке в период 1949 — 1953 гг. В Советском Спаозе исследования пп гидрпгенизации отечественных углей были начаты Н. М. Караваевым и И Б. Рапоппртпм в 1929 г.
Позднее значительный вклад в развитие этих работ внесли А Д. Петров, А. В. Лозовой, Б. Н. Долгов, Д И. Орочко, А. В. Фрпст, В. И. Каржев и ряд других советских ученых. В 1937 г. был запроектирован и введен в эксплуатацию первый в нашей стране завод по гидрогенизаципннпй переработке бурых углей в г. Харькове. К началу 1950-х годов было сооружено еще несколько подпбных предприятий [74, 82]. В промышленных установках тех лет применяли трех- и четырсхступенчатые схемы переработки угля [631. На стадии жидкофазной гидрпгенизации паста — 40а(а угля и 607а выспкокипящего угольного продукта с добавкой железного катализатора — подвергалась воздействию газообразного водорода при температуре 450 †490 'С и давлении до 70 МПа в системе из трех или четырех ппследпвательнп расположенных реакторов.
Степень конверсии угля в жидкие продукты и газ составляла 90 — 95ай (масс.). Поскольку экономичные методы регенерации катализаторов в тп время не были разработаны, в бпльшинстве случаев использовали дешевые малпактивные катализатары на основе пксидов и сульфидов. железа После прохождения системы реакторов н горячего сепаратора при температуре 440 †450 'С циркулаципнный водпрпдсодержащий газ н жидкис продукты отводили сверху. Затем в холодном сепараторе газ отделялся от жидкости и после промывки возвращался в цикл в смеси сп свежим водородом. Жидкий продукт после двухступенчатого снижения давления для отделения углеводородных газов и воды подвергался разгпнке, прн этом выделяли фракцию с температурой конца кипения до 320 †350 'С и пстатпк (тяжелое масло, егп употребляли для разбавления шлама гидрпгеннзацни перед центрифугированнем). Жидкпфазная гпдрпгснизация проводилась пп двум схемам: с замкнутым циклпы (полной рециркуляцией) пп пастпобразпвателю и с избытком тяжелого масла.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
