1598005355-8175385b9c8404424807f40ff9c50b0a (811200), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Для максимального производства бензина дизельные фракции можно подвергать гидрокрекингу. Схема получения моторных топлив по одному из вариантов на базе технологии ИГИ представлена на рис, 3,4, Прн организации производства по этой схеме 3 млн. т в год моторных топлив потребуется 19,7 млн. т в год бурого угля Канско-Ачинского бассейна, в том числе 9 млн. т на гидрогенизацию, 3 млн, т на газификацию для производства водорода и 7,3 млн. т на энергетические нужды.
При этом может быть обеспечена выработка следующих продуктов (в мли. т. в год): бензина — 1,45, дизельного топлива — 1,62, сжиженных газов — 0,65, аммиака — 0,07 и серы — 0,066. Термический к. п. д. такого производства составляет 55% [741. В зарубежных процессах гидрогенизации углей также намечается применять различные варианты облагораживания и вторичной переработки жидких продуктов.
Например, в проекте комплекса по переработке на базе процесса БКС-11 30 тыс. т в сутки битуминозных углей США предусматривается все жидкие продукты гидрогенизации подвергать гидрокрекингу со степенью конверсии около 50ойг. Получаемая бензиновая фракция после дополнительной гидроочистки должна поступать на риформинг для получения компонента автомобильного бензина с октановым числом 100 (исследовательский метод). В целом на комплексе предполагается получать следующие продукты (тыс. т в сутки): автомобильный бензин — 2,78, средние дистилляты — 8,27, тяжелое котельное топливо — 4,75, сжиженные газы — 0,64 и сера — 0,12.
Капитальные затраты на сооружение комплекса оцениваются в 5,7 млрд. долл, (в ценах 1982 г.). Годовые эксплуатационные затраты при загрузке мощности на 90с1с составят (в млн. долл.): стоимость угля — 420, энергетические затраты — 101, катализаторы и химикаты — 77, эксплуатационные материалы — 114, содержание персонала (1900 человек) — 79 [911. Как показывают имеющиеся оценки, приведенные затраты на производство моторных топлив из угля методом гидрогенизации по разработанным к настоящему времени технологиям в несколько раз превышают затраты на получение их из нефтяного сырья при средней стоимости добычи последнего.
Однако разница в затратах может быть уменьшена при сравнении с топливами, производимыми из нефти, добываемой, например, с помощью дорогостоящих методов повышения нефтеотдачи пластов или на глубоководных морских шельфах. Продолжающиеся во многих странах исследовательские и опытно-конструкторские работы в области гидрогеннзационной переработки углей направлены на совершенствование технологического и аппаратурного оформления процессов, разработку новых катализаторов и добавок, повышение энергетической эффективности всех стадий.
Эти поиски могут обеспечить снижение удельных затрат на получение моторных топлив из угля. Перспективным следует считать сочетание процессов гидрогенизации и газификации угля в едином потоке без усложняющих стадий разделения продуктов ожижения и без потерь энергии, затрачиваемой на нагрев сырья [921. Газификация угля и синтез углеводородных топлив При получении моторных топлив из угля путем его косвенного ожижения первой стадией является газификация. Газификация твердого топлива — это термический процесс, в ходе которого органическая часть топлива в присутствии окислителей (воздуха или технического кислорода, водяного пара) превращается в смесь горючих газов. [631: Д и'„4, Мпжнкг ноль! +394, 3 +2!8,8 — 132, 6 — 89,6 С+О, СО 2С+Ог 2СО С+Н,О СО+На С+2НгО СОг+2Нг Образующиеся в ходе этих реакций продукты взаимодействуют с углеродом топлива, окислителями н между собой по реакциям: Мджнкг ноль!* 2СО+Ог «:ь 2СОа +529,9 2Нг+Ог жь 2НгО +484,0 С+СОг жь 2СО ~!75,6 СО 4 ПгО « — СОг-Ь Нг гс43,0 С-т2мг жг СП4 ~87,3 Если принять допущение, что уголь состоит только из углерода, суммарную реакцию парокислородной газификации можно представить следующим образом [941 ! С-Ьа(04+рНгО) — 4.
З С+а СО+Ь СО,+ +с Нг+л НгО+е СН449 Оь где а — число молей кислорода, приходящееся на 1 моль углерода; число молей воды на 1 моль кислорода в парокислородном дутье; з — число молей непрорсагировавшего углерода; а, Ь, ..., у — число молей газообразных продуктов реакций. Кроме указанных продуктов реакций при газификации углей в первой стадии их нагрева образуются продукты пиро- ' Тегзлоты реакций даны при температуре !5'С и давлении 0,1 МПа, 89 Уже в начале Х!Х столетия газ, полученный перегонкой угля, использовали для освещения улиц в крупных городах мира.
Первоначально его получалн в процессе коксования, но уже к середине века в промышленных масштабах была осуществлена безостаточная газификация кокса н угля в циклических, а за!ем н в непрерывно действующих газогенераторах. В начале текущего столетия газификация угля была распространена во многих странах мира и прежде всего для производства энергетических газов.
В СССР к 1958 г. работало около 2500 газогенераторов различных размеров и конструкций, которые обеспечивали производство около 35 млрд. м' в год энергетических и технологических газов из твердых топлив разных видов [931. Однако в связи с последовавшим быстрым ростом добычи и транспорта природного газа объемы газификации твердого топлива как у нас в стране, так н за рубежом значительно сократились. Газификация угля осуществляется при высоких температурах и представляет собой многостадийный гетерогенный физико-химический процесс.
Органическая масса угля, в первую очередь углерод, входящий в ее состав, взаимодействует с газообразными окислителями. При этом протекают следующие первичные реакции углерода с кислородом и водяным паром лиза. Прн газификации, как правило, практически вся органическая часть угля превращается в газ и, в отдельных случаях, частично в смолу, а минеральная часть с небольшой примесью непрореагировавшего топлива образует золу или жидкий шлак. В отличие от гидрогенизацин требования к сырью для процессов газификации не имеют существенных ограничений по стадии метаморфизма и петрографическому составу, но весьма значительна роль механической и термической прочности, спекаемости, содержания влаги, золы и серы.
Ряд ограничений по этим параметрам снижается после предварительной обработки углей — сушки, окисления и т. п. Наиболее значимым показателем использования углей в тех или иных процессах газификации является температура плавления зольных остатков. Она определяет температурную область основного процесса н выбор системы шлакоудаления (751.
Активность твердых топлив и скорость газификации в значительной степени зависят от минеральных составляющих, выступающих в роли катализаторов. Относительное каталитнческое влияние микроэлементов ископаемых углей при газификации может быть представлено следующим рядом (651: Мп>Ва»В, РЬ, Ве»у, Со>ба>Сг>Ы!>Ъ'>Сп.
К основным параметрам, характеризующим отдельные процессы газификации твердых топлив, могут быть отнесены 1951'. способ подвода тепла в реакционную зону; способ подачи газифицирующего агента; тип газифицирующего агента; температура и давление процесса; способ образования минерального остатка н его выгрузка. Все эти параметры взаимосвязаны между собой н во многом определяются конструктивными особенностями газогенераторов.
По способу подвода тепла, необходимого для компенсации эндотермического эффекта реакции углерода с водяным паром, процессы газификации делят на автотермическне н аллотермическне, Автотермическне процессы получили наибольшее распространение; в ннх тепло получают за счет сжигания части вводимого в процесс угля. В аллотермических процессах подвод тепла осуществляется путем прямого нагрева угля циркулирующим твердым, жидким нлн газообразным теплоносителем, косвенного нагрева теплоносителя через стенку реактора или с помощью погруженного в реактор нагревательного элемента, Для организации процесса взаимодействия топлива иокислителя в реакторе используют сплошной движущийся слой крупнокускового угля, спутный поток угля и окислителя в режиме уноса н псевдоожиженный слой мелкозернистого угля.
В газогенераторах со сплошным слоем организуется нисходящее движение кускового топлива и восходящее движение потока горя- 99 чнх газов. Такой принцип обусловливает высокую химическую и термическую активность процесса н позволяет газифицировать большинство типов углей, за исключением спекающихся. Удельная производительность таких газогенераторов ограничивается уносом мелких фракций угля, что частично компенсируется увеличением давления. Умеренные температуры в верхней части слоя угля обусловливают повышенное содержание метана в продуктовом газе (до 10 — 12% (об.)1, а также образование значительных количеств таких побочных продуктов, как смолы, жидкие углеводороды и фенолы.
В газогенераторы с псевдоожиженным слоем загружают измельченный уголь — размер частиц 0,5 — 8,0 мм. Режим псевдоожнження поддерживается подачей газифицирующего агента. Хорошее перемешивание в слое обеспечивает высокие скорости тепло- и массообмена, причем при газификации практически не образуются побочные жидкие продукты. Содержание метана в получаемом газе обычно не превышает 47в (об.). Вместе с тем в процессах с псевдоожиженным слоем велик унос мелких частиц топлива, что снижает степень конверсии за один проход и осложняет работу оборудования последующих технологических стадий. В газогенераторах, работающих в режиме уноса, перерабатывается пылевидный уголь.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
