1598005439-1326b994f1090c560653e496106b7ac8 (811216), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Для ограничения температуры используется также водяной пар; (2) для газификаторов с неподвижным слоем, но со шлакованием зольных соединений поддерживается температура, требующаяся для образования жидкого (расплавленного) шлака; (3) для газификаторов с псевдоожиженным слоем и твердой золой температура обычно поддерживается на 25-50*С виже температуры плавления золы, что обеспечивает требующиеся скорости реакций и исключает образование клинкера; (4) для агломерирующейся (спекающейся) золы в газификаторах с псевдоожиженным слоем с целью снижения потерь углерода температура поддерживается достаточной для размягчения золы и (5) в газификаторах с проталкиваемым слоем сырья, шлакованием зольных компонен~ и малым временем пребывания сырья в реакторе температура на выходе обычно поддерживается на несколько сотен градусов ниже температуры зоны горения.
(газификаторы имеют специальное внешнее охлаждение). Тепловой баланс учитывает ввод и вывод тепла из газификатора в целом. Ввод тепла включает: — сырье с его теплотой сгорания плюс влияние любого физического тепла, поступающего в газификатор при температуре выше 25'С (например, после сушки); — пар при давлении в газификаторе или при большом давлении и соответствующей температуре; — окислитель (воздух или кислород 95 — 98% чистоты) при давлении в газификаторе или при большом давлении и соответствующей темпе-" ратуре; — твердое вещество (например, углистое вещество) или конденсат (например, смола, проходящая газификатор).
Вывод тепла включает: — газовый поток, т.е. (1) образующиеся неконденсирующиеся при температуре на выходе из газификатора газы ". (При рассмотрении это- Способы получения энергии из биомассы го вопроса удобно пользоваться табл. 3.) Азот, поступающий как с окислителем, так и с неконвертированным паром, удаляется вместе с образующимися газами; (2) образующиеся конденсируюшиеся материалы при температуре на выходе из газификатора [теплота сгорания (25'С), скрытая теплота парообразования при 25"С и влияние зепловых эффектов) н и (3) часть золы и неконвертированного углерода (уз листое вещество).
Для определения влияния тепловых эффектов золы удобно пользоваться теплоемкостями порядка 1,0-1,7 кДж/кг"С, влияние неконвертированного углерода включает его теплоту сгорания при 25'С (32,740 кДж/кг) плюс влияние тепловых эффектов реакций; — тепловые потери, которые могут быть оценены в количестве 1-2; тепла, поступающего с сырьем; — золу и углистое вещество, образующиеся внизу газификатора; при образовании нешлакующейся золы следует руководствоваться п. 3 (с. 000); при образовании шлакующейся золы, чтобы достичь теплоты плавления золы (обычно 700-1150 кДж/кг), необходимо дополнительное тепло. Обычно изменяются температура пара, температура окислителя и температура на выходе из газификатора, что необходимо учесть при составлении теплового баланса. Разложение водяного пара на Н, и О, при газификации угля обычно колеблется в пределах 25 — 85; [81.
В газификаторе угля с неподвижным слоем со шлакованием золы разложение пара может достигать и 100),' [113. Разложение водяного пара зависит от температуры в газификаторе, системы ввода и прохождения пара. Желатсзьна высокая степень разложения пара, поскольку в этом случае потребуется меньше окислителя прн меньшем количестве непрореагировавшего лара (конденсата). Очистка газа.
В зависимости от назначения газ очищается от части содержащейся в нем серы. Очистка газа от серы может быть осуществлена различными способами, например с помощью таких растворителей, как углеводы и амины, или путем охлаждения газа до 130 — 150'-'С на выходе из газификатора. Последний способ используется в тех случаях, когда — газ содержит небольшие количества смол и(или) нефтяных фракций, и, следовательно, его тепло может бьыь использовано, или необходимо отделить кондеисируюшиеся материалы (в противном случае они будут загрязнять оборудование); — конденсат, образующийся при охлаждении неочищенного газа, должен быть обработан для отделения органических веществ, аммиака и т,п.; — в котельной, работающей на отходящем тепле, может быть полу- " Для справка укюксм, что теплота парообразовавия многих исфтяпых фРакций лежит в пределах 460-700 кДж/кг.
Способы получения энергии вэ биомассы 147 Ч В чен насыщенный (и, возможно, перегретый) пар высокого давления; тепловой баланс при 30 С (или более высоких температурах, при которых достигается необходимая разность температур для отделения газов от воды) будет определяться расходом пара и его параметрами. Выбор способа очистки газа от Н,Б зависит от заданной глубины очистки, давления газа и других факторов (!2!. В основе химического способа (с применением углеводных (13! и аминовых растворителей) лежит обратимая химическая реакция Нг$ и СОг с полярной группой растворителя; регенерация растворителя происходит в замкнутой системе десорбцией паром при низком давлении. В процессах гидроочистки в нефтеперерабатывающей промышленности для этих целей широко используются растворители диизопропил- и метилэтиламин.
Вообще говоря, может быть достигнуто 99~,'-нос удаление Н,Б. Количество удаляемых СОБ и СО, зависит от отношения парциальных давлений Н,Б/СОг, природы растворителя и других факторов. Органические растворители при высоких давлениях поглощают кислые газы (Н,Б и СО,); растворителн регеиерируюгся испарением при резком понижении давления. Многие системы основаны на различной растворимости Н,Б и СО, или на селективной абсорбции Н,Б !"14!. После очистки от Йг$ газ направляется на установку по извлечению серы, что отвечает требованиям предохранения от загрязнения окружа>ошей среды.
Однако большая часть биомассы содержит незначительное количество серы, и поэтому использование установки для извлечения серы вряд ли оправданно. Если сырье, подаваемое на установку по очистке серы, содержит более 1Π— 15 мол. ',,' Н,Б, то для ее извлечения могут использоваться обычные усэановки Клауса (!53. Если же концентрация Н,Б ниже 1О",,', то приходится использовать более дорогой способ очистки Стретфорда (163.
На установках Клауса обычно извлекают до 95 — 97;, серы, связанной в газовом потоке с Н,Б. Выход серы зависит от концентрации Н,Б в потоке сырья, количества выбранных ступеней адсорбционной очистки и других факторов. Выделение серы путем окисления Н,Б происходит в результате следующих реакций (!73: Н,$ + 3/2О, . Н,О + БО, (8а) 2Н,Б + БО -~ (3/2х)Бх + 2Н О (8б) Суммарное уравнение: 2НБ+Ог-~28+ 2НО (8в) Одна треть поступающего Н,Б окисляется с образованием БО,„при взаимодействии которого с остаточным Н,Б образуется сера.
Реакция (86) обратима и ограничивает конверсию Н,Б в серу на 95 -97;:;. Для более полной очистки газов используют способ, описанный в работе [173, или способ, разработанный фирмой $)ге!! ) !8]. С помощью мокрого процесса Стретфорда !"!93 можно снизить со- держание Н,Б в потоке обрабатываемого газа до 10ч. на 1 мл по объему: (9) Н,Б + ХагСОэ ХаНБ + ХаНСОз ХаНБ + ХаНСОэ +2ХаЧОз э Б+ ХагЧгОэ + ХагСО, + НгО, ХагЧгО, + 1/20г(воздух) -~ 2ХаЧОг.
(10) Вследствие реакции (9) сероводород удаляется из газового потока, а в результате последующих этапов — окисления и восстановления с помощью катализатора на ванадиевой основе — получается элементная сера (уравнения 1О и !!). Низкие температуры (25 — 55"'С) способствуют высокому выходу серы; чтобы предотвратить взаимодействие с бикарбонатом, парциальное давление СО, в подаваемом газе следует поддерживать на уровне ниже нескольких атмосфер. Измененная конверсия.
В тех случаях, когда требуется газ с определенным отношением Н,,'СО, используется реакция Н,О->СО Н,+СО, с добавлением водяного пара для сдвига реакции вправо. Достигнутое в процессе конверсии отношение Н,/СО зависи~ от применяемого катализатора, температуры процесса и отношения пар/уголь. Если полная конверсия в Нг нежелательна, может использоваться высокотемпературный нечувствительный к сере катализатор. Для обеспечения сохранности установки и стабильности катализатора на выходе обычно поддерживают температуру газа не выше 455-480'С, При необходимости получения большего количества водорода вводится дополнительная низкотемпературная ступень реакции при 200 — 400'С.
Многие промышленные низкотемпературные катализаторы изготовляются на медной основе. Поскольку они теряют активность в присутствии серы, работе на них должна предшествовать очистка кислого газа, Даже при использовании низкотемпературных стойких к сере катализаторов типа ББК, изготовляемых фирмами На1оог Торзое А/Б и Еххоп ВезеагсЬ апб Еп81пеег!п8 '(203, технологический газ должен иметь определенную минимальную концентрацию серы для поддержания активности катализатора в сульфидизированном состоянии. Целесообразность применения катализатора тина ББК в процессе газификации биомассы зависит от экономических и других факторов, в том числе и от содержания в газе Н,Б. В любом случае после низкотемпературного процесса с применением катализатора, стойкого к сере, по-вилимому, необходима дополнительная ступень удаления кислого газа. При составлении теплового и материального баланса процесса с измененной конверсией используются таблицы констант равновесия для Ю Часть П 149 Способы получения энергии из биомассы уравнения (7) или номограммы для бимолекулярных реакций с информацией относительно энтальпии (табл, 3).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
