Понижение ВЫБРОСОВ ОКИСЛОВ СЕРЫ И
АЗОТА

ОБЕССЕРИВАНИЕ Горючего НА
НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ЗАВОДАХ

При перегонке нефти на нефтеперерабатывающих заводах в
легкие фракции перебегает маленькое количество серы, а подавляющая часть
сернистых соединений (70—90%) концентрируется в высококипящих фракциях и
остаточных продуктах, входящих в состав мазута.

Удаление серы из нефтяных топлив можно выполнить
средством гидроочистки. В этом процессе происходит взаимодействие
водорода с сероорганическими соединениями и появляется сероводород Н2S,
который
улавливается и может употребляться для получения серы и ее соединений.
Процесс протекает при температуре 300 — 400 °С и давлении до 10 МПа в
присутствии катализаторов — окислов молибдена, кобальта и никеля.

Гидроочистка дистиллятных фракций в текущее время
довольно отлично разработана и экономически эффективна. Процесс
гидроочистки остаточных нефтепродуктов осложнен тем, что присутствующие в
их металлоорганические соединения отравляют дорогостоящие катализаторы и
уменьшают продолжительность кампании очищающей аппаратуры в связи с
необходимостью нередкой подмены катализатора. К тому же при чистке
остаточных товаров резко увеличивается расход водорода. Количество
водорода, получаемого как побочный продукт при нефтепереработке,
становится недостающим, и появляется необходимость в сооружении
особых очень дорогих установок для его генерации. Все это ведет к
существенному удорожанию процесса обессеривания.

Обессеривание горючего на нефтеперерабатывающих заводах
связано с большенными серьезными затратами — приблизительно З00
руб/т на каждые 0,5% понижения содержания серы. Глубочайшее
обессеривание котельного горючего (с 2,5 до 0,5%) приводит к удвоению его
цены и потому возможно окажется целесообразным исключительно в случаях, когда
это в особенности нужно (к примеру, для ТЭЦ отдельных больших городов при
высочайшей фоновой загазованности) .

ПЕРЕРАБОТКА СЕРНИСТЫХ ТОПЛИВ
ПЕРЕД СЖИГАНИЕМ НА ТЭС

Понижение сернистости сжигаемого горючего можно
выполнить, подвергая его воздействию больших температур с внедрением
окислителей (газификация) либо без их (пиролиз)
[4].

Процесс газификации осуществляется при
температурах 900 — 1300 °С и ограниченном доступе кислорода и может быть
описан в общем виде последующей реакцией:

CnHm
+ n2/2
O2
= Cn1Hm2
+ n2
CO + m1/2
H2,

где
m1
+ m2
= m,
n1
+ n2
= n

В итоге этой реакции появляется газ, горючими
компонентами которого являются метан и его гомологи, окись углерода и
водород. Из серы горючего при всем этом появляется сероводород — более активное
вещество, чем SО2,
который может быть удален до поступления горючего газа в топку котла. При
паровоздушном дутье выходит газ с очень малой теплотой сгорания —
около 4,5 МДж/’м3; применяя парокислородное дутье, можно
повысить теплоту сгорания до 12 МДж/м3.

Во Всесоюзном научно-исследовательском институте
нефтяной индустрии (ВНИИНП) была осуществлена установка для
газификации мазута под давлением 0,5—2 МПа на парокислородном дутье (рис.
1, а). При всем этом появляется высококалорийный газ, содержащий около 90%
водорода и окиси углерода. При температуре газификации 1100—1300 °С расход
пара составляет 0,4 кг, а кислорода — 0,75 кг на 1 кг мазута. Выходящий из
газогенератора газ промывается водой в скруббере и сажеотделителе. Сажа
отделяется от охлаждающей воды в отстойнике, и вода употребляется повторно
для орошения газа.

Рис.1,а. Схема установки для
газификации мазута. Установка ВНИИНП.

1 — насос; 2 —
подогреватель; 3 —ресивер; 4 —форсунка; 5 — газогенератор; б —
сажеотделитель; 7 — скруббер; 8 — отстойник; 9 — насос.

Институтом больших температур АН СССР вместе с
ВНИИНП была разработана
установка для газификации на воздушном дутье (рис. 1,б).
Воздух из компрессора с параметрами 0,8 МПа и 300 °С в количестве
40% теоретического (нужного для горения) поступает в
реактор-газификатор, куда также поступает мазут. Из реактора продукты
газификации поступают в котел-утилизатор, где теплота передается котловой
воде, а продукты охлаждаются до 500—550 °С; дополнительное остывание их
происходит в газо-газовом теплообменнике, где греется очищенный газ.
Охлажденный газ очищается от золы и сажи, также от сероводорода. Дальше
нагретый в газо-газовом теплообменнике очищенный газ с давлением 0,45
МПа поступает в газовую турбину, приводящую во вращение компрессор для
сжатия воздуха, где он расширяется до атмосферного давления и подводится к
горелкам котла. В установке употребляется влажная система чистки от золы и
сажи с замкнутой циркуляцией воды; часть воды из золоуловителей
осветляется и ворачивается в цикл. Твердые фракции, выведенные из
осветленной воды, подаются на повторную газификацию и отчасти
сбрасываются с продувкой. Зола мазута, содержащаяся в продувке, богата
ванадием и может употребляться как сырье для его получения. Чистка газа
от H2S
осуществляется одним из узнаваемых методов, к примеру при помощи
метаноламина. Калорийность газа оказывается низкой (около 4 МДж/м3), что
не является препятствием для его использования на ГЭС.

Рис.1,б. Схема установки для газификации мазута. Установка
ИВТ АН СССР.

1 — компрессор; 2 — реактор-газификатор; 3 —
котел-утилизатор; 4 — газо-газовый теплообменник; 5 — влажная
чистка от сажи и золы; 6 — осветитель промывочной воды; 7 — насос
циркуляции промывочной воды; 8 — система чистки от сероводорода;
9 — газовая турбина; 10 — котел; 11 — барабан котла;
12 — насос рециркуляции котловой воды.

Утраты теплоты в установке составляют около 7% теплоты
начального горючего. Около 70% теплоты начального горючего преобразуются в
хим энергию товаров газификации, а 23% выделяются в виде теплоты,
полезно воспринимаемой в котле-утилизаторе, и физической теплоты газа,
вносимого в котел. Получающиеся при газификации сера и ванадий отчасти
компенсируют издержки на переработку горючего.

При всеохватывающем энерготехнологическом использовании
горючего, когда появляется задачка получения из горючего хим сырья и
незапятнанного энергетического горючего, для теплового разложения мазута может
употребляться высокотемпературный пиролиз с следующей
газификацией твердого продукта (нефтяного кокса). Пиролиз мазута
происходит при его нагревании до температуры 700—1000 °С без доступа
окислителя.

Пиролиз мазута по способу ЭНИН осуществляется методом
конкретного контакта распыленного мазута с теплоносителем,
находящимся как в недвижном, так и в передвигающемся состоянии. В качестве
теплоносителя употребляются твердые вещества в тонкодисперсном и пылевидном
состоянии (кварцит, нефтяной кокс), также водяной пар. Размер зернышек
твердого теплоносителя варьируется в границах от 3—5 мм в случае
недвижного слоя и до 100 мкм в случае циркулирующего теплоносителя.

При скоростном пиролизе мазут греется при
контакте с теплоносителем за 0.02—0,40 с до 760—920 °С.

Образующийся горючий газ очищается от сернистых
соединений и других ненужных примесей и употребляется в качестве
незапятнанного энергетического горючего. Водянистые конденсирующиеся смолопродукты
делятся при охлаждении на легкие и томные фракции. Легкие фракции
(бензол и др.) употребляются в качестве хим сырья, а томные
подвергаются повторному пиролизу. Образовавшийся кокс газифицируется в
присутствии водяного пара. Образовавшийся водяной газ с теплотой сгорания
11,7 МДж/м3 после сероочистки употребляется в качестве незапятнанного
энергетического горючего.

В МЭИ для пиролиза мазута, сырой нефти и томных
нефтяных остатков разработан метод с внедрением водянистого теплоносителя
— расплавов олова, свинца, цинка, шлака, NaCl,
Na2СО3 и др.

Литература. Чистка дымовых газов / товаров сгорания и переработки сернистых топлив