1598005355-8175385b9c8404424807f40ff9c50b0a (811200), страница 24
Текст из файла (страница 24)
него н газнфицируются при температуре 1000 — 1100'С в верхней части реактора, куда дополнительно подается газифицирующий агент. За счет интенсивного тепло- в массообмена в реакторе получаемый газ не загрязняется продуктами пиролиза и содержит мало метана. Около 30о/о золы выводится из реактора снизу в сухом виде прн помощи винтового конвейера, остальная часть выносится газовым потоком и улавливается в циклоне и скрубберах. Процесс «'()(/(пЫег» обеспечивает высокую производительность, возможность переработки различных углей и управления составом конечных продуктов.
Однако в этом процессе велики потери непрореагировавшего еугля — до 25 — 30огв (масс.), вы- носимого из реактора, что ведет к потерям теплоты и снижению энергетической эффективности процесса. Псевдоожиженный слой отличается большой чувствительностью к изменениям режима процесса, а низкое давление лимитирует производительность газогенераторов. Представителем процессов газификации пылевидного топлива в режиме уноса является процесс «Коррегз-То(хек». Первый промышленный газогенератор этого типа производительностью 4 тыс.
м» в час синтез-газа был создан в 1952 г.; современные газогенераторы имеют производительность по газу 36 — 50 тыс. м'/ч. Газогенератор представляет собой аппарат конической формы с водяным охлаждением, Он снабжен двумя или четырьмя горелками, расположенными друг против друга, и футерован изнутри термостойким материалом. Высокая турбулизация реагентов, достигаемая за счет подачи встречных потоков топливной смеси с противоположных сторон камеры, обеспечивает протекание реакций с высокими скоростями и улучшение состава получаемого газа.
Уголь предварительно измельчается до частиц размером не более О,1 мм и сушится до остаточного содержания влаги не выше 8«/«(масс.). Угольная пыль из бункеров подается в горелки потоком части необходимого для процесса кислорода. Остальной кислород насыщается водяным паром, нагревается и вводится непосредственно в камеру. Через трубчатую рубашку в реактор вводится перегретый водяной пар, который создает завесу, предохраняющую стенки реактора от воздействия высоких температур. При температуре газов в зоне горения до '2000'С углерод топлива практически полностью вступает в реакцию за 1 с. Горячий генераторный газ охлаждается в котле-утилизаторе до 300'С и «отмывается» водой в скруббере до содержания пыли менее 10 мг/мй Содержащаяся в угле сера на 90«/«превращается в сероводород и на 10% — в сероокись углерода.
Шлак выводится в жидком виде и затем гранулируется. Вследствие высокой температуры процесса для газификации могут быть использованы угли любого типа, включая спекающиеся, а полученный газ беден метаном и не содержит конденсирующихся углеводородов, что облегчает его последующую очистку. К недостаткам процесса относятся низкое давление и повышенный расход кислорода. Процесс «Техасо» основан на газификации водоугольной суспензии в вертикальном футерованном газогенераторе, работающем при давлении до 4 МПа, Он отработан на опытно- промышленных установках, и в настоящее время ведется строительство ряда крупных коммерческих газогенераторов.
В процессе «Техасо» не нужна предварительная осушка угля, а суспензионная форма сырья упрощает конструкцию узла его подачи. К недостаткам процесса относится повышенный расход топлива и кислорода, что обусловлено подводом дополнительного тепла на испарение воды. Проводимые в настоящее время работы по совершенствованию автотермических процессов направлены в основном на повышение давления газификации, увеличение единичной мощности и термического к. п. д. реакторов, максимальное сокращение образования побочных продуктов. В автотермических процессах газификации до 30% угля расходуется не на образование газа, а на получение необходимого тепла. Это отрицательно сказывается на экономике процессов, особенно при высокой стоимости добычи угля.
Поэтому значительное внимание уделяется в последнее время разработке схем аллотермической газификации твердого топлива с использованием тепла, получаемого от расплавов металлов или от высокотемпературных ядерных реакторов. Процессы в расплаве являются вариантом газификации угля в режиме уноса. В них уголь и газифицирующий агент подаются на поверхность расплавов металлов, шлаков или солей, которые играют роль теплоносителей.
Наиболее перспективен процесс с расплавом железа, поскольку можно использовать имеющиеся в ряде стран свободные мощности кислородных конвертеров в черной металлургии 197!. В данном процессе газогенератором служит полый, футерованный огнеупорным материалом аппарат-конвертер с ванной расплавленного (температура 1400 — 1600'С) железа. Угольная пыль в смеси с кислородом и водяным паром подается с верха аппарата перпендикулярно поверхности расплава с высокой скоростью. Этот поток как бы сдувает образовавшийся на поверхности расплава шлам и перемешивает расплав, увеличивая поверхность его контакта с углем. Благодаря высокой температуре газификация проходит очень быстро.
Степень конверсии углерода достигает 98«/о, а термический к. п. д. составляет 75— 807«. Предполагается, что железо играет также роль катализатора газификации. При добавлении в расплав извести последняя взаимодействует с серой угля, образуя сульфид кальция, который непрерывно выводится вместе со шлаком. В результате удается освободить синтез-газ от серы, содержащейся в угле, на 95«/«. Синтез-газ, полученный в процессе с расплавом, содержит 67«/«(об.) СО и 28«/«(об.) Нь Потери железа, которые должны восполняться, составляют 5 — 15 г/м» газа, Перспективным крупномасштабным и относительно недорогим источником высокопотенциального тепла для газификации твердых топлив может быть высокотемпературный газоохлаждаемый ядерный реактор, который находится сейчас в стадии разработки и опытной проверки.
Реактор обеспечивает подвод 7 — 459 97 высокопотенциального тепла (950'С) для проведения процесса газификации угля. Тепло от промежуточного гелиевого контура будет передаваться в реактор паровой газификации непосредственно к углю, который под воздействием водяного пара превратится в синтез-газ. При газификации с использованием тепловой энергии высокотемпературного ядерного реактора потребность в угле на производство равного по сравнению с автотермическими процессами количества синтез-газа сократится на 30 — 50%, при этом экологическая чистота процесса повысится.
Из синтез-газа в зависимости от условий проведения процесса и используемого катализатора можно получать широкую гамму углеводородов и кислородсодержащих соединений. В промышленных масштабах на базе синтез-газа в настоящее время осуществляется производство таких продуктов, как метанол,жидкие углеводороды и др.
Еще в 1925 г. Ф. Фишером и Х. Тропшем был осуществлен синтез алифатических углеводородов из СО и Нт, который был назван их именами. Синтез проводился на железных и кобальтовых катализаторах при атмосферном давлении и температуре 250 — 300'С [77). В исследовательской и промышленной практике широкое распространение получили модификации кобальтовых и железных катализаторов, плавленных, спеченных, цементированных и осажденных на кизельгуте, каолине н дРУгих носителЯх с Различными стРУктУРными (А!тОз, У"тОВ, 5(От) и химическими (СнО, СаО, ХпО, КтО) промоторами 198). В присутствии железных катализаторов увеличивается образование олефинов и кислородсодержащих соединений.
Кобальтовые катализаторы способствуют образованию преимущественно алканов нормального строения, в значительной степени высокомолекулярных. На параметры процесса синтеза Фишера — Тропша и состав получаемых продуктов значительное влияние оказывает конструкция применяемых реакторов В аппаратах со стационарным слоем катализатора, работающих при низких температурах, получают в основном алифатические углеводороды.
В реакторах с псевдоожиженным слоем катализатора, где реакции осуществляются при более высоких температурах, в составе продуктов присутствует значительное количество олефинов н кислородсодержащих соединений. Первые промытплеиные установки по синтезу Фишера — Транша введены в действие в середине 1930-х годов в Германии и Англии.
К !943 г. общая мощность созданных установок по производству моторных топлив этим методом превысила 760 тыс, т в год. На большинстве из них применялся стационарный слой кобальтового катализатора. Опытная установка с псевдоожиженным слоем железного катализатора мощностью 366 тыс. т в год углеводородных продуктов эксплуатировалась в 1943 — 1963 гг. в США. Отечественная опытно-промышленная установка синтеза Фишера — Тропша экс- плуатироналась в г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
