Normal
0
false
false
false
MicrosoftInternetExplorer4
Вопрос
113. Способы переработки твёрдого горючего. Их предназначение, суть, главные
технологические характеристики.

Хим
переработка твердого горючего.

Коксование —
способ переработки жестких топлив, в большей степени углей, заключающийся в
нагревании их без доступа воздуха до 900-1050°С. Горючее при всем этом разлагается с
образованием летучих веществ и твердого остатка — кокса. При постепенном нагревании
составляющие угля претерпевают глубочайшие физические и хим перевоплощения: до
250°С происходит испарение воды, выделение оксида и диоксида углерода; около
300°С начинается выделение паров смолы и образование пирогенетической воды;
выше 350°С уголь перебегает в
пластическое состояние; при 500-550°С наблюдается бурное разложение
пластической массы с выделением первичных товаров (газа и смол) и твердение
ее с образованием полукокса. Увеличение температуры до 700°С сопровождается
предстоящим разложением полукокса, выделением из него газообразных товаров;
выше 700°С в большей степени происходит упрочнение кокса. Летучие продукты,
соприкасаясь с раскаленным коксом, нагретыми стенами и сводом камеры, в
которой происходит коксование, подвергаются пиролизу, преобразуются в сложную
смесь паров (с доминированием соединений ароматичного ряда) и газов,
содержащих водород, метан и др. Большая часть серы начальных углей и все
минеральные вещества остаются в коксе. Таким макаром, коксование — это непростой
многофазный процесс, складывающийся из процессов теплопередачи, диффузии и
большего количества различных реакций. При коксовании каменных углей в
итоге получают последующие продукты: кокс, коксовый газ, каменноугольную
смолу, сырой бензол, надсмольную воду и соли аммония (большей частью сульфат
аммония).

Сырьем для
коксования служат спекающиеся угли, которые дают крепкий и пористый
металлургический кокс, к примеру коксующиеся угли марки К. Но в промышленной
практике составляется смесь — шихта, состоящая не только лишь из коксующихся углей,
да и из углей других марок; к примеру, шихта из донецких углей имеет приблизительно
последующий состав: газовых углей 20%, жирных 40%, коксовых 20% и отощенных
спекающихся 20%. Включение в шихту углей разных марок позволяет расширить
сырьевую базу коксохимической индустрии, получить высококачественный кокс и
обеспечить высочайший выход смолы, сырого бензола и коксового газа.

Другие способы переработки твердого горючего
(полукоксование, газификация, гидрирование).

Полукоксование. Полукоксованием именуют
низко- и среднетемпературный пиролиз твердого горючего (каменные и бурые угли,
сланцы) при нагревании до конечной температуры 500-600°С. Полукоксование имеет
целью получение транспортабельного искусственного водянистого и газообразного горючего,
более ценного, чем начальное, также получение сырья для хим
индустрии. Прямые продукты полукоксования — это полукокс, смола и газ; их
выход находится в зависимости от вида начального горючего.

Примерный выход
и состав товаров полукоксования для неких видов начального горючего
приведен в Табл.
1. Полукокс — слабо спекшийся кусковой материал либо
порошок. Полукокс, приобретенный из бурых углей, содержит 84-89% углерода и 2-4%
водорода. Выход летучих веществ составляет 13-16%. Сланцевый полукокс
отличается высочайшей зольностью и содержит всего 10% углерода; остальную массу
составляют минеральные вещества — CaO, SiO2 и др. Полукокс из бурых
углей обладает высочайшей обскурантистской способностью и применяется как местное
энергетическое горючее, как составляющая шихт для коксования, как начальное
сырье для газификации и как источник теплоты для энерготехнологических установок
переработки углей. Сланцевый полукокс может служить начальным материалом для
получения вяжущих веществ.

Табл. 1. Черта товаров
полукоксования твердого горючего

Смола
полукоксования представляет собой сложную смесь, из которой получают моторное
горючее, растворители, личные органические соединения. В особенности богаты
по составу сланцевые смолы, всеохватывающая переработка которых дает газообразное и
жидкое горючее, разные растворители, масла, эпоксидные смолы, бессчетные
личные хим соединения и др. Способы переработки смолы подобны
способам переработки нефти; смолу полукоксования подвергают прямой гонке либо деструктивной
переработке, т. е. разным видам крекинга.

Газификация. Газификация твердого
горючего в последние десятилетия была законсервирована в связи с широким
внедрением природного газа. Сейчас она вновь приобретает значение как
источник искусственного газообразного горючего и хим сырья —
синтез-газа, восстановительного газа, водорода. Разрабатываются новые, более
действенные способы газификации дешевенького твердого горючего под давлением с
внедрением теплоты атомных реакторов.

Для газификации
могут быть применены любые виды твердого горючего — торф, низкосортные угли,
полукокс, отходы лесоразработок и др. При газификации в
реакторах-газогенераторах органическая масса горючего преобразуется в
генераторный газ при содействии с окислительным дутьем — воздухом, водяным
паром, кислородом; минеральная (зольная) масса начального горючего преобразуется в
шлаки. Применяя разные виды дутья, можно получить генераторный газ данного
состава.

Газификация
твердого горючего — гетерогенный, некаталитический процесс, состоящий из стадий
диффузии, массопередачи и хим реакций, определяемых видом дутья.

Гидрогенизация (гидрирование) твердого горючего. Гидрогенизация— это метод
получения искусственного водянистого горючего — заменителя нефти и нефтепродуктов из
бурых и каменных углей, сланцев и других видов низкосортного горючего. Способ
основан на гидрировании горючего при высочайшей температуре, высочайшем давлении
водорода в присутствии катализаторов. В этих критериях происходит разрушение
некрепких межмолекулярных и внутримолекулярных связей в органической массе
горючего с присоединением водорода и образованием низкомолекулярных
углеводородов из высокомолекулярных соединений. Высочайшие температура и давление
содействуют образованию водянистой фазы, которая вновь подвергается каталитическому
гидрированию с расщеплением больших молекул и присоединением водорода.
Гидрированию подвергаются также соединения, содержащие серу, кислород и азот.
Продуктом гидрогенизации служит водянистая смесь легких углеводородов (моторное
горючее) с наименьшим содержанием примесей серы, кислорода и азота, удаляемых
в газовую фазу в виде H2S, H2O и NH3.

Спектр
температур и давлений, используемых при гидрогенизации горючего, составляет
380-550°С и 20-70 МПа. Катализаторами служат контактные массы на базе
вольфрама, молибдена, железа, хрома и других металлов с разными
активаторами. Для получения большего выхода водянистого моторного горючего
гидрогенизацию ведут двухстадийно. Первую стадию проводят при 380-400°С,
подавая в реактор высочайшего давления водород и пульпу начального горючего с
катализаторами, распределенными в водянистом продукте гидрирования. В итоге
жидкофазного гидрирования получают широкую фракцию «среднего масла», которую
после удаления оксибензолов опять гидрируют уже в паровой фазе (2-ая стадия) в
реакторе с потоком взвеси катализатора при 400-550°С и 30-60 МПа. Конечными
продуктами гидрогенизации и следующих операций гидроочистки, гидрокрекинга и
каталитического риформинга служат искусственные бензин, котельное и дизельное
горючее, также газ, содержащий легкие предельные углеводороды; газообразные
продукты методом конверсии могут быть переработаны на водород, выход которого
достаточен, чтоб обеспечить все прошлые стадии производства.

Процесс двухстадийной
гидрогенизации имеет сравнимо низкие экономические характеристики в итоге
высочайшей энергозатраты (применение больших давлений), огромного расхода
водорода, недостающего использования побочных товаров и отходов и др. При
разработке новых способов получения искусственного моторного горючего из низкосортных
углей их гидрированием ставится задачка уменьшения расхода водорода, внедрения
повторяющейся технологической системы с наибольшей утилизацией всех компонент
начального сырья, внедрением высокоактивных катализаторов, позволяющих
снизить давление и температуру гидрирования и т. п.

Гидрогазификацией именуется процесс гидрирования твердого горючего с целью получения
газа с высочайшей теплотой сгорания, который может служить заменителем природного
газа. Гидрогазификацию производят в критериях, содействующих наибольшему
превращению органической части горючего в газообразные легкие углеводороды;
такими критериями являются высочайшая температура, в интервале 500-750°С, давление
водорода менее 5 МПа и применение катализатора, содействующего наибольшему
образованию метана. Часть газа гидрогазификации перерабатывают способом
конверсии метана в синтез-газ и водород; водород идет на собственные нужды
процесса гидрогазификации. Остальной газ служит качественным
энергетическим топливом либо хим сырьем. Для воплощения конверсии
метана — газа гидрогазификации — подразумевается в дальнейшем использовать
отбросную теплоту атомных реакторов с температурой теплоносителя около 900°С.