1598005503-634bb8193a0a063d19abf81fb6d27ecd (811219), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Основные недостатки процесса Лурги связаны, во-первых, с необходимостью использования сортированного угля — всю мелочь приходится использовать в других процессах. Во-вторых, в этом процессе наряду с газификацией происходит пиролиз угля, продукты которого (смола, пирогенетическая влага и другие) уносятся с газом, что требует более сложной его очистки. Кроме того, в описанном 58 пр оцессе с твердым шлакоудалением степень использования одяного пара невысока (30 — 40 !о).
Это увеличивает как о вод затраты энергии на газификацию, так и количество вод ы, требующей очистки перед выбросом из установки, Усовершенствование процесса Лурги идет по пути увеличения температуры в зоне горения и газификации. При этом степень конверсии водяного пара возрастает, а удаление шлака осуществляется в жидком виде. Состав газа, получаемого по методу Лурги, существенно зависит от уровня температур. При парокислородном дутье н жидком шлакоудалении получается газ, содержащий (по объему) 58 % СО, 6 % СОм 26 % Нг, 9 % СН4 и 1 о( В последнее время ведутся работы, направленные на повышение давления в процессе Лурги до 8 МПа. Однако при использовании метода Лурги для получения водорода.
выбор давления должен быть предметом техннко-экономического анализа. В основу процесса Копперс-Тотцека положена газификация угольной пыли при атмосферном давлении. Первая промышленная уста~ковка, используьощая этот процесс, была пущена в начале 50-х годов, нашего столетия. Схема газификатора Копперс-Тотцека изображена на рис. 2.4. Предзарительно подготовленная угольная пыль с частицами размером менее 100 мкм смешивается рергареьимаь Ла с кислородом и водяным пар паром и подается в футерованнуьо камеру газифи- оаооо дздолодогре катора.
В камере уголь- о Оа далгель ная пыль и газифицирующа я смесь движутся - прямотоком. Процесс проходит весьма интенсивно. Соотношение пара и кис лорода подбирается та- Вода Пепцнал ким, чтобы температура для занална оказалась более !800 К и шлак расплавился. УдаУгольная О ление большей части шлака осуществляется в жидком виде. Кислород, Пар ===-=аз. Газ, получаемый в га- зифнкаторе Копперс.Тот рис 24 Схема газифииагора Кон- цека нз бурого угля, со- перс.Тотцеиа с котлом-утилизатором держит (по объему); 57% СО, 10% СОх, 31% Мл и менее 1% СЕ!4 (прочие компоненты — около! %). С точки зрения получения водорода процесс КопперсТотцека достаточно эффективен.
Он имеет также технологические преимущества, поскоЛьку при высоких темпера'турах смолы и прочие высокомолекулярные соединения разлагаются, что упрощает очистку газа и сбросной воды. Однако этот процесс имеет и ряд недостатков. Прежде . всего высокая температура получаемого газа требует утилизации содержащейся в пем физической теплоты.
Поскольку сырой газ содержит много пыли и имеет атмосферное давление, его теплоту можно использовать только в котле-утилизаторе для производства технологического пара. Атмосферное давление является недостатком еше н потому, что ограничивает единичную производительность газификатора, которая вряд ли может превзойти несколько десятков тысяч кубометров газа в час (20 — ЗО т угля в час).
Интересны попытки усовершенствовать метод КопперсТотцека путем повышения давления в газификаторе до 1 — 2 МПа, однако при этом надо считаться с увеличением в газе содержания метана. В методе Винклера использована газификация угля в кипящем слое, Первые такие газификаторы были пугнены еще в 20-е годы нашего столетия. Во время второй мировой войны такие газификаторы использовались для получения синтез-газа для последующего синтеза моторных топлив по методу Ф44шера — Тропша. Процесс Винклера предусматривает парокислородную газификацию при атмосферном давлении.
Сам газнфикатор представляет собой футерованную шахту, в нижней части которой за счет дутья, подаваемого снизу, создается кипящий слой угля. Часть парокислородной смеси подается выше слоя для газификации вынесенных из слоя мелких частиц. Тепло- и маосообмен в кипящем слое достаточно интенсивны, что обеспечивает высокую степень газ ифи к аци и углерода (90% ) . В газификаторс Винклера предусмотрено твердое шлакоудаление, что обусловливает сравнительно низкую температуру процесса (около 1300 К). В верхней части шахты газификатора установлены парогенерируюшие трубы, которые служат для утилизации теплоты газов и выделения из них части золы, унесенной в расплавленном состоянии газами. 66 )'аз, получаемый в газификаторе Ви Винкле а, содер ккт (по объему)' 48о)СО 14% СОх, 3 % Усовершенствование метода Винкл р о п нкле а возможно п пов ышения температуры и давления процесса.
методами газич4икаНаряду с рассмотренными выше ме од н сейчас же назвать классическиачиная с середины нашего столетия в разных ст ми, н интенсивно разрабатываются более пр р В я е случаев они представляют собой усовершенстворяде с. у ванные варианты ллетодов, рас р и методы Вип- метод а унги 3 'р и с жидким шлакоудалением или методы инавлением.
клера и опп К ерс — Тотцека с повышенным д Однако имею тся и принципиально новые метод ы основано ессов, спользовании многоступенчатых проц ные на испол о есса можно оассмот- В качестве примера такого процес еть метод ай- Х "-газ разработанный Технологическим Р институтом . т США. Этот метод предназначен для полу е ней теплотой сгорания (около 20 0 к 00 кДж м-л, газа со средней теп с максимально возможным выходом метан р а непос едствени икато а. ля этого газификация осуществля- ется при высоком давлении о о а.
П пэтом ющей смеси повышается содержание водорода. Ри этом рующей смес равновесие реакции см ш ~ мешается в сторону образования метана. — оизвод- 4.4дна из рази О овидностей метода Хай-газ — прои д, ь этот ство водорода а железопаровым способом. Поскольку л,, а из кокса, б ямо направлен на получение водород епосо пр , обнее.
Вначале ниже он рассматривается несколько подр фи ируется с помощью паровоздушного, дутья, а ийСО,Н,и в резхльт ультате чего получается газ, содержащий ч) . Н азота не является недостатком, так к ракп о- Хм аличие т него избавиться, межуточные процессы позволяют от него из Полученный газ используется для восстановления окисла железа Гел04 до В60 в соответствии с реакциями Гез04+ СО = Зг еО+ СО 4', ге,04+ Н4=3геО+Н,О. Образовавшиеся в результате этих реакций СОл, Н40 Н ле тилизации теплоты выбрасываются в атмос- и 4 после утилиз фе . Если исходное дутье имеет повышенное д авление, то феру.
л наиболее целесообразно использовать и бинной установке. При этом КПД процесса получения водорода достигает 63%, пз которых 18% приходится на вырабатываемую электроэнергию. 6! гйкгз При железе. паровом способе газвфнкаггзи кокса Г!ри жглезо- парсюм сжюобе газификации кокса При парзкислородной газиф~ кении «сксз При парскнсло- родной гази. фикацни кск са Компойент Компонент сн*, Вадпаой пвр и др. СО СО н, Г8 !8 ' 23 7 7 23 28 35 Г5 26 п«ый вместе с высшими углеюдородзмк, Полученная окись железа геО направляется в окислитель, где при более низкой температуре одна из двух прежних реакций происходит в обратном направлении: ЗГеО+ НяО = Вез04+ Нг.
Прн обычных для этого процесса температурах равновесие реакции таково, что ее продукты содержат около 37 о/о водорода (остальное — в основном водяной пар, который удаляется конденсацией). В целом газообразные продукты, получаемые в процессе Хай-газ, имеют состав, приведенный в табл. 2.4. Т палиц а 2.4. Состав продуктов, получаемых в процессе Хпй-гпз (% по объему) Все рассмотренные выше методы газификации основываются на автотермическом проведении реакции, Поэтому ' газифицирующая газовая смесь содержит водяной пар и кислород (или воздух), соотношение которых определяет конечную температуру процесса газификации.
При этом для получения газа с более высокой теплотой сгорания и для уменьшения затрат на очистку от азота предпочитают использовать не паровоздушное, а парокислородное дутье. Это существенно удорожает процесс за счет включения в него установки для разделения воздуха Однако есть и другая возможность получить недостающую теплоту для эндотермической реакции угля с водяным паром. Среди схем с аллотермическнм подводом теплоты, реализующих эту возможность, представляют интерес схемы, в которых недостающая теплота образуется за счет побочной химической реакции с участием дополнительно вводимого в зону реакции реагента, В качестве примера такого способа следует упомянуть метод СОз-акцептор, разработанный в США.
Здесь теплота вводится в зону газификации за счет реакции СаО с двуокисью углерода с образованием доломита: СаО+СОн=СаСОз. 62 При этой реакции выделяется вколо'177 000 кДж теплоты иа 1 кмоль СаО. Этого количества теплоты достаточно, чтобы осуществить газификацию угля только водяным паром. Схема установки по методу СО,-акцептор показана на рис. 2.5, Процесс газификации происходит в кипящем слое при давлении 1 — 2 МПа. Отсортированный и высушенный уголь подается через шлюз вначале в камеру термического й Зала ! ! дымоВые ! ! Доломит-УГ доламиаг ! нц регенерацию й/г / Рис.
25. Схема газификации по способу СОз-зкцептор: à — зспз подготовки угля; г — загрузочный шлюз; у — зона'термического рааложени»; 4 — газификатор с кипящим слоем; б — система котел-утнлнзатортводянпй скруббер; б — аппарат длн очистни газа; 7 — реактор метанирования; З вЂ” регеиератор с «квисгим слоем разложения, где при температуре 1073 — 1123 К происходит пиролиз исходного угля продуктами газификации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
