1598005355-8175385b9c8404424807f40ff9c50b0a (811200), страница 27
Текст из файла (страница 27)
В виде примесей в сланцах содержатся многие редкие и рассеянные элементы (1!6). Содержание органического вещества в горючих сланцах колеблется от 10 до 50%. По сравнению с углями, петрографический состав сланцев изучен недостаточно, что затрудняет их типизацию. По составу органического вещества и степени метаморфизма горючие сланцы предложено делить на два основных типа 11171.
Сапропелевые сланцы имеют наибольшее распространение и отличаются повышенным содержанием органического вещества однородного состава. Сапропелево-гумусовые сланцы содержат меньшее количество органического 107 вещества, состав которого неоднороден. Они, как правило„отличаются от сапропелевых более высоким содержанием серы (2— 8%) и других гетероатомов и несколько более низким содержанием углерода и водорода. Переработка горючих сланцев в жидкие продукты имеет давнюю историю, Первый патент на способ извлечения из сланцев дегтя, смолы и масла был выдан в Англии М.
Илу еще в 1694 г. В 1850 г. ирландцем Д. Янгом был предложен процесс сухой перегонки сланца, который до настоящего времени остается основным методом промышленной переработки 1118]. Ь разные периоды сланцы использовали и как энергетическое топливо и как источник получения жидких продуктов во многих странах, но к середине текущего столетия сланцевая промышленность как самостоятельная отрасль сохранилась только в СССР и КНР.
При перегонке горючих сланцев происходит термическое разложение керогена с образованием смолы, газа и углеродистого остатка. При этом выход летучих веществ определяется содержанием и элементным составом органической массы сланцев. Наиболее высокий выход смолы и газа наблюдается при перегонке сапропелевых сланцев. Выход смолы на органическое вещество может для разных сланцев меняться от 18 до 65%. Процессы переработки сланцев разделяются на наземные (поверхностные) и подземные !в пласте) 1118!.
При подземной перегонке (метод Горного Бюро США) непосредственно в пласте с помощью взрыва, гидравлического удара или выщелачивания создаются проницаемые зоны между пробуренными по определенной сетке скважинами. Затем в одной или нескольких скважинах сланцы поджигают. В эти же скважины закачивается воздух, который поддерживает горение и транспортирует горячие газы, образующиеся при горении, через толщу сланца. Получающаяся в пласте сланцевая смола извлекается на поверхность через другие скважины.
В процессе «Осе!беп1а!» (США) 15 — 25% сланца извлекается из пласта на поверхность обычным шахтным способом, а оставшаяся горная масса разрушается с помощью взрыва. В результате создается подземная камера-реторта, заполненная раздробленным сланцем. Он поджигается сверху, и в зону горения подается воздух. Образующаяся смола конденсируется на нижних холодных слоях сланца, стекает на дно камеры и откачивается оттуда через специально пробуренные скважины. Метод подземной перегонки позволяет избежать трудностей и затрат, связанных с перемещением больших объемов горной массы, характерных для наземной переработки, а также отказаться от сооружения крупных установок на поверхности.
Однако его использование осложняется проблемами создания проницаемости в пласте и загрязнением грунтовых вод раствори- 108 мыми продуктами перегонки. Применение подземной перегонки обеспечивает невысокий коэффициент извлечения потенциальных ресурсов органического вещества сланцев и в настоящее время ограничено опытными масштабами.
При наземной переработке вначале сланцы извлекают на поверхность открытой или шахтной добычей. Открытая добыча позволяет более полно извлечь запасы, чем шахтная, но последняя наносит меньший урон окружающей среде. Извлеченный на поверхность сланец подвергается термической перегонке в специальных аппаратах-ретортах. Перегонка ведется обычно при атмосферном давлении, так как при повышении давления снижается выход смолы за счет роста выхода газа.
Температура процесса поддерживается в пределах 450 — 550'С и должна быть ниже температуры разложения карбонатных материалов, присутствующих в сланцах. В последнее время за рубежом были разработаны и прошли испытания на крупных опытных установках различные процессы наземной переработки сланцев.
Наиболее интенсивно эти работы ведутся в США, где имеются большие запасы сланца свиты Грин-Ривер на территории штатов Колорадо, Юта и Вайоминг, и в Бразилии, где разведаны месторождения свиты Ирати. В основе всех процессов лежит термическая перегонка, и различаются они по способу подвода тепла, необходимого для разложения органического вещества сланцев, а также конструкциями применяемых реторт. Ниже рассмотрены основные из этих процессов 1118, 119!. В процессе «Рага!то» !США) сланец проходит по вертикальной реторте сверху вниз, последовательно сушится, нагревается и разлагается.
Парогазовая смесь отводится из зоны, расположенной несколько ниже верхнего уровня сланца в реторте. Часть газа, отделенного от смолы, нагревается в печи и подается в реторту на нескольких уровнях, обеспечивая равномерный нагрев сланца. В нижнюю часть реторты вводится выделенный из газа диоксид углерода для охлаждения коксозольного остатка, который затем выводится из аппарата. Применение СО» способствует также частичному восстановлению карбонатов из оксидов и снижает общие затраты внешнего тепла на процесс.
Конструкция реторты обеспечивает равномерное движение топлива и распределение газового потока по сечению аппарата. В опытной реторте диаметром 3,1 м и высотой 22,8м был достигнут 98%-й выход смолы от потенциала. В процессе «1)п!оп о!1» !начал разрабатываться в США еще в 1950-е годы) сланец в реторте движется снизу вверх за счет возвратно-поступательного движения поршневого питателя.
В первоначальном варианте этого процесса в верхнюю часть реторты подавался воздух, нагретый за счет выжигания коксовых отложений на отработанном сланце. Образующиеся при окислении дымовые газы нагревали сланец. Такой вариант был отработан на демонстрационной установке производительностью. до 127 м'/сут смолы из 1200 т/сут сланца. Однако температура в реторте достигала 1200'С, из-за чего выход смолы не превышал 75а/а от потенциала. В связи с этим процесс модифицировали и в качестве теплоносителя стали использовать циркулирующий газ, нагретый до 510 — 540'С в огневом нагревателе. Переработка сланца в бескислородной атмосфере при низкой температуре и малом времени пребывания в аппарате обеспечила получение смолы хорошего качества с выходом, достигающим потенциала, а на отработанном сланце оставалось только 4$ отложений кокса.
В процессе ТОВСО-П (США) реторта выполнена в виде вращающейся горизонтальной барабанной печи. Разложение предварительно размолотого до фракции 0 — 12 мм сланца происходит за счет его смешения с керамическими шарами диаметром 15 мм, предварительно нагретыми дымовыми газами в отдельном аппарате. Продукты разложения поступают в отстойник, где очищаются от пыли н разделяются на жидкость и газ.
Шары отделяются от горячего отработанного сланца в цилиндрическом барабане и вновь нагреваются. Процесс отличается хорошей теплопередачей и высоким выходом смолы. Однако он сложен с точки зрения технологического оформления и требует большого расхода воды для конденсации жидких продуктов и предотвращения распыливания тонкоизмельченного отработанного сланца. Процесс ТОВСО-П испытан на демонстрационной установке производительностью до 1000 т/сут сланца. В Бразилии разработан процесс «Ре1гоз1х», в котором дробленый сланец (куски размером до 15 см) подается в верхнюю часть вертикальной реторты и движется по ней вниз под действием собственной массы, проходя последовательно зоны нагрева, перегонки и охлаждения. Источником тепла служит предварительно подогретый поток циркулирующего газа, вводимый в среднюю часть реторты.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
