Лекция 4. Топлива на основе горючих сланцев и битуминозных песков (Лекции)

Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Топлива на основе горючихсланцев и битуминозных песковк.т.н. Зеленцов А.А.Москва, 2016Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Топлива на основе горючих сланцев ибитуминозных песковВопросы, рассматриваемые на лекцииВиды, эксплуатационные свойства, проблемы производстватоплив на основе горючих сланцев.Сланцевый газ как топливо для поршневых двигателей.Примеры использования горючих сланцев как топлива впоршневых двигателях.Битуминозные пески как источник топлива для поршневыхдвигателей.Дополнительная литература: Перспективные автомобильные топлива: Пер. с англ. – М.:Транспорт, 1982.

– 319 с.2Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Топлива на основе горючих сланцев ибитуминозных песковСырьевые ресурсы для получения СЖТСинтетические жидкиетоплива (СЖТ)Попутныйнефтяной газПриродныйгазГорючиесланцыКаменный ибурый угольБитуминозныепески3Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаТоплива на основе горючих сланцев ибитуминозных песковКафедра поршневых двигателей (Э2)Горючие сланцы как топливо для поршневыхдвигателейОпределение: горючие сланцы – это осадочная горнаяпорода органического происхождения, в которойнеорганическая составляющая преобладает надорганической, называемой керогеном.Состав: в сухом веществе горючих сланцев содержится50-80% неорганических веществ и 20-35% керогена(иногда до 50%).Характеристика керогена различных видов горючих сланцевПоказательЭлементный состав, %углерод.......................водород......................кислород....................сера.............................Низшая теплота сгорания,МДж/кгВыход смолы полукоксования(лаб.

данные), %Выход летучих в-в (в расчетена горючую массу), %Кероген сапропелитовыхсланцевКероген гумитосапропелитовых сланцев75-789-10101,5-1,760-707-8до 208-1114,6-16,7< 14≥ 5030-3570-8070-804Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаТоплива на основе горючих сланцев ибитуминозных песковКафедра поршневых двигателей (Э2)Горючие сланцы как топливо для поршневыхдвигателейМировые запасы горючих сланцев5Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Топлива на основе горючих сланцев ибитуминозных песковСпособы добычи горючих сланцевДобыча сланцев открытымспособом (Башкортостан,Южно-Уральский бассеин)Добыча сланцев закрытымспособом (термическоеразложение при T < 900 °С,технология EPICC)6Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Топлива на основе горючих сланцев ибитуминозных песковСхемы термической переработки горючих сланцевГорючие сланцыПолукоксование(Tреакции = 450-550 °С) смола (10-30%); газовый бензин(1,0-1,5%); вода; горючие газы.Высокотемпературноекоксование(Tреакции = 950-1000 °С)Термическоерастворение твердыхтоплив бытовой газ (350-400 м3/тс Hu = 15,9-17,6 МДж/кг); газовый бензин (10 кг/т); смола (≈ 50 кг/т). сырой бензин (10,6%); зольный экстракт(82,5%).••••растворители;антисептики;синтетические смолы;дорожный битум и т.д.7Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Топлива на основе горючих сланцев ибитуминозных песковТермическое растворение угля и горючих сланцевТвердое топливо(уголь, горючие сланцы)Схема IСхема IIТермическое растворениеДистилляцияРегенерированныйрастворительФильтрованиеВода, газ, сырой бензинЗольный экстрактРегенерированныйрастворительТвердыйзольныйостатокБеззольный экстракт8Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Топлива на основе горючих сланцев ибитуминозных песковТермическое растворение угля и горючих сланцевПроцесс термического растворения позволяет переводить от 60 до 90%органической массы каменных углей (ОМУ) и горючих сланцев (ОМС) вгазообразные и жидкие продукты.Параметры лабораторной установкиТип: проточнаяОбъем реактора: 3 лТемпература: 410-430 °СДавление: ≈ 5 МПаРастворитель: дистиллятные продуктыЦелевой продукт: беззольныйвысококипящий экстракт илиэкстракт, содержащийнерастворившуюся органическую массутвердого топлива и его минеральнуючастьЗависимость выхода жидких продуктов (органического вещества, ОВ) от температурыреакции при различных давлениях растворителя: 1 – 5 МПа, 2 – 10 МПа, 3 – 15 МПа9Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Топлива на основе горючих сланцев ибитуминозных песковТермическое растворение угля и горючих сланцевВыход продуктов термического растворения углей в присутствиидистиллятного растворителя, содержащего донор водорода, икатализатораБурый угольКаменныйуголь1,31,0экстракт с Tкип > 330 °С56,752,7сырой бензин с Tкип до 200 °С4,63,0газ6,04,3реакционная вода2,01,0нерастворившийся твердый остаток32,040,0НаименованиеРасход водорода *, %Выход, % (масс.) на органическую массуугляПримечание: * водород передан углю от донора водорода.10Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Топлива на основе горючих сланцев ибитуминозных песковСхемы термической переработки горючих сланцевСхема установки для сухойперегонки горючего сланца ссжиганием газаНа схеме:1 – газовое уплотнение;2 – дисковый питатель;3 – реторта;4 – смесительная камера;5 – электростатическийсмеситель;6 – центробежный сепаратор;7 – воздуходувка.Зоны:А – охлаждения продуктовраспада керогена;B – сухой перегонки;C – сжигания газа;D – теплообмена11Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Топлива на основе горючих сланцев ибитуминозных песковСхемы термической переработки горючих сланцевСхема процесса TOSCO II12Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Топлива на основе горючих сланцев ибитуминозных песковСхемы термической переработки горючих сланцевСвойства сланцевой смолы, полученной в процессеTOSCO II и обычной нефти13Московский государственный технический университет им. Н.Э.

БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Топлива на основе горючих сланцев ибитуминозных песковСхемы термической переработки горючих сланцевДля снижения вязкости и повышения качества сланцевойсмолы применяют: висбрекинг (умеренный крекинг), каталитическую гидроочистку смолы, фракционирование.14Московский государственный технический университет им. Н.Э.

БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Топлива на основе горючих сланцев ибитуминозных песковСхемы термической переработки горючих сланцев2,326∙1014 Вт/ч1,163∙1014 Вт/ч2,326∙1014 Вт/ч1,745∙1014 Вт/ч1,163∙1014 Вт/чСооружениешахты,1,3∙106 долл.Эксплуатацияшахты,4,6∙106 долл.Сооружениеустановки,15∙106 долл.Катализаторы ихим. вещества,2,9∙106 долл.Обслуживаниеи эксплуатация,3,4∙106 долл.Камерностолбовая добычаГорючиесланцы362,9∙1014 Вт/чРетортная установкасухой перегонки ипереработки полученногосырьяДизельное топливо2,326∙1014 Вт/чГодовые энергетические затраты на сооружение иэксплуатацию комплекса по добыче горючих сланцев, ихсухой перегонке и переработке полученного сырьяСинтетическое топливо278∙1014 Вт/чЭлектроэнергия (100МВт) 8,141∙1014 Вт/ч30,24∙1014 Вт/ч15Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Топлива на основе горючих сланцев ибитуминозных песковСинтетическое топливо из сланцевой смолыПараметрыФракционный состав10% объемных20%50%90%Конец кипения, °СОктановое число поисследовательскому методуСодержание фактическихсмол, мг/100 млСодержание х 104, в % помассе:серыазотаТемпература вспышки, °СТемпература застывания, °СПлотность, кг/лВязкость в сантистоксах при37,8 °СЦетановое числоНизшая теплота сгорания,МДж/кгБензинДизельноетопливоРеактивноетопливо54,464,4101,7163,3196,1204,4209,4216,7242,8269,4191,1197,2216,7250,0270,082--2,8--30-10014186,7-17,80,81601360,0-32,20,8063-1,6648---42,2Свойства синтетических моторных топлив, полученныхиз сланцевой смолы методом сухой перегонки16Московский государственный технический университет им.