1598005355-8175385b9c8404424807f40ff9c50b0a (811200), страница 20
Текст из файла (страница 20)
По первой схеме работало большинство гпдрпгеннзациавных установок, ориентированных пренмущестненно на выпуск беазнна и дизельного топлива. При работе с избытком тяжелого масла прпизвпдительность установки пп углю возрастала в 1,5--2 раза, но тяжелое масло необходимо было подвергать отдельной гидрпгеннзаципннпй переработке в более легко- кипящие продукты или использовать для получения электродного кокса. Прн переработке углей с замкнутым по пастпобразпвэтелю циклом выход жидких продуктов, выкипающих при температуре до 320 'С, составлял 55 — 61 та (масс.) при расходе водорода дп 63а (масс.). Эти продукты, спдержавших 10 — 157а фенолов, 3 — 5% азотистых оснований и 30 — 50а(а арпматическнх углеводородов, затем подвергали двухступенчатой гидрогенизацни в паровой фазе на стационарном слпе катализаторов гндрпкрекинга. Суммарный выход бензина с октановым числом 80 — 85 пп моторному методу достигал 35а(а (масс.), а при одновременном получении бензина и дизельного топлива нх суммарный выход составлял около 45а(а (масс.) в расчете ча исходный уголь; водарпд получали газификацией угля или пплукпкса.
Шлам, содержащий дп 25Ъ твердых вепгеств, направляли на переработку, которая являлась наиболее громоздкой и энергоемкой ступенью всего технологического цикла. После разбавления тяжелой фракцией гидрпгенизата дп содержания твердых 12 — 16а(а (масс.) шлам подвергали центрифугирпва. нию. Остаток с спдержакием твердых около 40а(а перерабатывали полукпксованием в барабанных вращающихся печах производительностью 10— 15 т/ч и легкие жидкие продукты коксования смешивали с дистиллятнпй фракцией гадрогсннзата.
Пплучаемый при центрифугирпвании отгон тяжелого масла возврапгалн в цикл для приготовления пасты. Низкая активность катализатора, трудности переработки шлама и дру. гие фактпры вызвали необходимость применения в процессе высоких давле ний и большого количества впдчрода. Установки имели низкую единичную производительность, отличались значительной энергпемкпстью и как ре- 79 20,0 13,0 33,0 40,0 200,0 12,0 41,0 4,0 55,0 80 5 — 459 зультат — высокой стоимостью получаемых жидких п о В продуктов се это намни нефти обусловило закрытие к середин генизациониой пе е аботке -х годов или переориентацию практически всех предпри приятий по гидро- о ласти резко сократились.
рера отке угля, а обьемы исследовательских работ в этой Интерес к гидрогенизации углей вновь возродился в начдов. Были созданы процессы второго поколения в различных странах и прежде всего в СССР, США и ФРГ. При разработке этих процессов главное внимание исследова- телей было направлено на снижение давления, увеличение производительности оборудования, снижение энергоемкости и усовершенствование способов переработки шлама н регенера- ции катализаторов. К настоящему времени предложено около гн ог н 20 вариантов технологического оформления процессов р др е изационного каталитического ожижения угля на раз- личных установках — от лабораторных до демонстрационных, имеющих производительность от 50 до 600 т/сут по углю.
д м фирм ФРГ на базе ранее применявшегося процесса Бергиуса — Пира с использованием нерегенерируемого желез- ного катализатора разработана так называемая «новая немец- кая технология» гидрогенизации угля. В отличие от старого процесса для получения пасты используют циркулирующий средний дистиллят (вместо слива, образующегося при центри- фугировании), Жидкие продукты отделяются от твердого остат- ка вакуумной разгонкой (вместо центрифугирования), а шлам подвергается газификации для получения водорода. В резуль- тате удалось снизить рабочее давление с 70 до 30 МПа, повы- сить удельную производительность по углю, степень конверсии т.
и термический к. п.д, В г. Боттропе (ФРГ) на базе этой ново" овой ехнологии создана опытная установка производительностью по углю 200 т в сутки; характеристика ее такова 183, 841: Характеристика углей, % (масс.): %в 3,8 — 14,4 А 3,0 — 17,0 Ч !0,0 — 54,0 С 75,0 — 93,0 5 0,5 — 5,4 Х 1,0 — 1,9 О 1,5 — 17,8 Выход продуктов гидрогенизации, е/а (масс.): газы С1 — Сэ фракция 28 — 200'С фракция 200 — 325'С фракция )325'С Расходные показатели, т/сут: уголь водород технологическая вода катализатор (РезОз) Термический к.
п. д. Среди разработанных за рубежом процессов каталитической гидрогенизации угля одним из наиболее подготовленных к промышленной реализации является процесс «Н-Соа!» (США). По этой технологии жидкофазную гидрогенизацию проводят с применением псевдоожиженного слоя активного мелкодисперсного Со — Мо-катализатора по схеме, приведенной на рнс. 3.3 [661. Сухой измельченный уголь смешивается с рециркулирующим продуктом гидрогенизации до образования пасты с содержанием 35 — 50% (масс.) угля, в которую затем вводится сжатый водород.
Полученная смесь нагревается и подается под распределительную решетку в реактор с псевдоожиженным слоем катализатора. Процесс осуществляется при температуре 425 †480 'С и давлении около 20 МПа. Продукты реакции и непревращенный уголь непрерывно отводятся из реактора сверху, а отработанный катализатор — снизу.
Постоянный вывод н регенерация катализатора обеспечивают поддержание его высокой активности. Пары, выводимые из реактора, после конденсации разделяются на водород, углеводородные газы и легкий дистиллят. Газы направляются на очистку, а водород на рециркуляцию. Жидкие продукты с верха реактора поступают в сепаратор, в котором отделяется фракция, подвергаемая затем разгонке с получением легкого и тяжелого дистиллятов. Из первой получают бензиновые и дизельные фракции. Остаточный продукт, выводимый с низа сепаратора, делится в гидроциклонах на два потока: с малым и высоким содержанием твердых веществ. Первый поток используют в качестве пастообразователя, а второй обрабатывают осадителем и выделившийся шлам с содержанием до 50% твердых частиц газнфицируют для получения водорода.
Жидкий продукт, остающийся после отделения шлама, подвергают вакуумной разгонке с получением тяжелого дистиллята и остатка, используемого в качестве котельного топлива. Выход целевых продуктов в процессе «Н-Соа1» достигает 51,4% (масс.) на органическую массу угля, в том числе бензиновая фракция (28 — 200'С) — 25,2% (масс.), средний дистиллят (200 — 260 С) — 12,9% (масс.) и тяжелый дистиллят— 13,3% (масс.). Расход водорода на жидкофазиую гидрогенизацию составляет 4,7% (масс.).
Процесс отработан на опытной установке мощностью по углю 600 т в сутки. В нашей стране Институтом горючих ископаемых (ИГИ) совместно с институтами Грозгипронефтехим и ВНИИнефтемаш в 1970-х годах был выполнен широкий комплекс исследований в области гидрогенизационной переработки угля в жид- г Рис. З,З, Схема процесса гидрогеииаациоииого ожижеиия угля "Н-Соаг': 1 — стада» подготовкк угля; 9 — подогреватель; а — реактор с псевдоажнжемным слоем «аталнзатора; а — конденсатор; б — блок извлечения водарола; б — скоростной сепаратор; 7 — атмосферная колонна; б — гндроцнклон1 9 — сепаратор; 19 — вакуумная колонна: I — уголь; П вЂ” водород; П1 — рецнркулнруюгцвй тяжелый днстнллят; !У вЂ” ласта; уровень гндрогснвзата; У! — уровень псевдоожнженного катализатора; УП вЂ” регенеркрованный каталнзатар; УП! — парогазовая фаза; !Х вЂ” конденснрованная фаза; Х вЂ” отработанный катализатор; Х! — жидкость; ХП вЂ” смолы; ХП1 — газообразные углеводороды, аммнак в сероводород на разделенне н полуаванс серы; Х1У вЂ” лсгкнй днсткллят на облзгоражннавне; ХУ вЂ” тяжелый дкстнллят; ХУ1 — мепрореагнровавшнй жндзмй остаток на пронзводства водорода; ХУП вЂ” тяжелый днстнллят на облагоражнвавне; ХУП1— остатознае товлнво кие топлива.
Результатом исследований явился новый технологический процесс (процесс ИГИ), в котором благодаря использованию регеиерируемого активного катализатора и ингибирующих добавок, применению усовершенствованной технологии переработки шлама и ряда других технологических решений удалось' снизить давление до 10 МПа при обеспечении высокого выхода жидких продуктов гидрогенизации.
Снижение давления процесса существенно сократило удельные капитальные и эксплуатационные затраты и позволило использовать высокопроизводительные реакторы вместимостью 250 — 500 мй, которые уже применяются в нефтеперерабатывающей промышленности [741. Процесс ИГИ проходит стадию отработки на крупных опытных установках. По технологии ИГИ [63, 76, 851 уголь предварительно измельчается дроблением до крупности кусков 5 — 13 мм, подвергается высокоскоростной сушке в вихревых камерах до остаточной влажности 1,5% (масс.), затем вторично измельчается методом вибропомола до крупности частиц менее 100 мкм.
82 На измельченный уголь наносят катализатор 0,2% Мо и 1,0% Ре(П1). Такое сочетание позволяет достичь степени конверсии органической массы угля до 83% . Максимальная активность катализатора обеспечивается при его нанесении из раствора на высушенный уголь. Эффективен также совместный вибропомол угля и солей катализатора, так как при этом происходит раскрытие микропор структуры органической массы угля н обеспечивается полное н равномерное нанесение катализатора на поверхность угля. Помимо катализатора, в реакционную зону могут вводиться ингибиторы, такие как хинолин, антрацен и другие соединения, которые стабилизируют свободные радикалы и активизируют деструкцию органической части угля вследствие выделения при их разложении атомарного водорода.
Введение 1 — 5% таких добавок обеспечивает рост степени конверсии угля и выхода жидких продуктов на 10 — 15%. Уголь с нанесенным на него катализатором поступает в систему приготовления пасты. В качестве пастообразователя используют угольный дистиллят с температурой кипения 300— 400'С, который предварительно гидрируется под давлением 10 МПа на отдельной стадии. Для нормального ведения процесса паста приготавливается при равном соотношении угля и растворителя; при большем содержании угля затрудняется транспорт пасты в системе вследствие ее высокой вязкости. Углемасляная паста, в которую вводится газообразный водород, предварительно нагревается в трубчатой печи и поступает в систему пустотелых необогреваемых реакторов с объемной скоростью 1,0 — 1,5 ч '.
За время пребывания пасты в реакторе (30 — 60 мин) протекают реакции гидрогенизации угля с образованием углеводородных газов С, — Сл, аммиака, сероводорода и оксидов углерода [до 1О !о (масс.)1, воды [3 — 5% масс.)) и жидких продуктов [80 — 90% (масс.)1. Так как процесс протекает с выделением тепла, для регулирования температуры в реакторы подается холодный водородсодержащий газ; он служит также перемешивающим агентом. Продукты реакций гидрогенизации из реактора направляются в горячий сепаратор.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
