Kull hydrogeneringsreaksjon. Destruktiv hydrogenering av kull

For å oppnå verdifulle kjemiske forbindelser fra kull, anvendes varmebehandlingsprosesser (halvstrøm, koking) eller varmebehandling i nærvær av hydrogen under trykk (hydrogenering).

Den termiske dekomponering av kull er ledsaget av dannelsen av koks, harpiks og gasser (hovedsakelig metan). Harpikser av semi-kulling av steinklualer omfatter hovedsakelig aromatiske forbindelser. Halvopprettingsharpikser av brune kuler sammen med aromatiske forbindelser inneholder også en betydelig mengde mettede cykloalkaner og alkaner. Coke er et halvt posisjon målprodukt. I termisk behandling av kull i nærvær av hydrogen er det mulig å nesten fullstendig oversette den organiske massen av kull i flytende og gassformige hydrokarboner.

Således kan hydrogenering av kull brukes til å produsere ikke bare motor- og flybrensel, men også de viktigste petrokjemiske råmaterialene.

Hydrogenering av kull flytende er en kompleks prosess, som omfatter på den ene side, dekorasjonen av strukturen av den organiske massen av kull med en brudd på de minst holdbare valensbindingene under temperaturvirkningen, og på den andre - hydrogenering av brutt og umettede obligasjoner. Bruken av hydrogen er nødvendig for å øke forholdet H: C i produkter på grunn av direkte hydrogenering og for å stabilisere ødeleggelsen av eliminerte makromolekyler.

Implementeringen av kullhydrogeneringsprosessen under en relativt lav trykk - opp til 10 MPa - er mulig ved bruk av hydrogen- eller kullhydrogendonorer og bruk av effektive katalysatorer.

Et av hovedproblemene i kulllikforholdet er å optimalisere prosessen med å overføre hydrogen fra donor til pasteorage til kullstoffet. Det er en optimal metningsgrad med hydrogen av donormolekyler. Charteret må inneholde 1-2% hydrogen mer enn i kull flytende produkter. Innføringen i strukturen av donorer av ulike typer substituenter påvirker både termodynamiske og kinetiske egenskaper. Overføringen av hydrogen fra donorer til bærere - Molekylene av aromatiske forbindelser - fortsetter trinnet av freeradialarmekanismen.

Ved lavt trykk (opptil 10 MPa), tillater bruk av givere kullet å feste ikke mer enn 1,5% hydrogen, og for dyp justering av kull (90% eller mer), opp til 3% hydrogen må være tilkoblet, som kan utføres ved å introdusere det fra gassfasen.

Molybdenkatalysatoren som anvendes i kombinasjon med jern og andre elementer, intensiverer hovedsakelig prosessen, øker dybden av kullets flytende og reduserer produktets molekylvekt.

De viktigste primære kullhydrogeneringsprodukter er hydrogenzat og slam som inneholder ~ 15% av faste produkter (aske, ikke-roterende kull, katalysator). Gaserte hydrogeneringsprodukter som inneholder hydrokarboner C1-C4, ammoniakk, hydrogensulfid, karbonoksider i en blanding med hydrogen, er rettet mot rengjøring ved fremgangsmåten i kortsyklusadsorpsjon, og gass med 80-85% hydrogen går tilbake til prosessen.

Når hydrogeneringskondensasjonen, er vann separert, som inneholder oppløst ammoniakk, hydrogensulfid og fenoler (blanding av enkelt og polyatomisk).

Nedenfor er et skjematisk diagram av kjemisk kullbehandling (krets 2.3).

Vannkondensatet inneholder 12-14 g / l fenoler av følgende sammensetning (i% (vekt.):

For å få fenoler, aromatiske hydrokarboner og olefiner, har en ordning av kjemisk behandling av kull likvidlingsprodukter blitt utviklet, som inkluderer: destillasjon for å markere fraksjonen med t. Kip. Opptil 513 K; allokering og behandling av rå fenoler; Hydroatics av \u200b\u200ben utbredt bred fraksjon med t. Kip. Opptil 698 K; Destillasjon av det hydrokemiske produktet på fraksjonen med t. Kip. Opptil 333, 333-453, 453-573 og 573-673 K; hydrokraking av middels fraksjoner for å øke produksjonen av bensinfraksjoner; Katalytiske reformering fraksjoner med t. Kip. opptil 453 K; utvinning av aromatiske hydrokarboner; Pyrolyse av bensin rafinat.

Når du behandler det brune kullet i Borodino-innskuddet av det kanadiske-achinsky kullbassenget, når det gjelder en tørr masse kull, kan du få følgende forbindelser (i% WT.)):

I tillegg kan 14,9% av C1-C2 hydrokarbongasser skilles; 13,4% - flytende hydrokarbongasser med 3-C4, så vel som 0,7% ammoniakk og 1,6% hydrogensulfid.

Stenkullreserver i naturen overstiger vesentlig oljereserver. Av de 3,5 billioner tonn organisk brensel, som kan fjernes fra jordens dyp, er 80% kull. I vårt land ligger halvparten av alle verdens kullreserver.

Stenkull er en kompleks blanding av organiske stoffer som ble dannet som et resultat av dekomponering av tre- og plantester i millioner av år. Behandling av steinkull går på tre hovedområder: koking, hydrogenering og ufullstendig forbrenning.

Kullkoking utføres i kokosovner, som er kamre, hvorav øverst er hull for oppstart av kull (figur 5). Kameraer er skilt fra hverandre med oppvarming. De blir brent i dem, forvarmet i regeneratorer, som ligger under kameraene.

1 - Gass samler for kondensasjoner; 2 - fjerning av flyktige koking produkter; 3 - Luke for kullbelastning; 4 - koking kameraer;

5 - Oppvarming enkelhet; 6 - Regeneratorer (varmevekslere) for oppvarming av drivstoffgass og luft

Figur 5 - Diagram av et separat koksovnelement

Temperatur i kamre 1000-1200 ° C. Ved denne temperaturen blir stein kull utsatt for komplekse kjemiske transformasjoner, som følge av hvilke koks og flyktige produkter dannes. Kullkokalisering - Periodisk prosess: Etter lossingskoks inn i kammeret, er en ny del av kull lastet. Den resulterende koks er slukket med vann. Den avkjølte kokken sendes til metallurgiske planter, hvor den brukes som en utvinning i produksjonen av støpejern. Når det er avkjølt av flyktige produkter (Coke-gass), kondenseres kullharpiks og ammoniumvann. Ammoniak, benzen, hydrogen, metan, karbonmonoksyd (II), nitrogen, etylen og andre stoffer forblir uovertruffen. Flytende disse gassene gjennom en løsning av svovelsyre, ammoniakk i form av ammoniumsulfat. Ammoniumsulfat brukes som nitrogengjødsel. Benzen absorberes av løsningsmidlet, og destilleres deretter av løsningen. Etter separasjon fra ammoniakk og benzen brukes koks gass som drivstoff eller som et kjemisk råmateriale. Kullharpiksen dannes i mindre mengder (opptil 3%). Men gitt omfanget av koksproduksjonen, betraktes kullharpiksen som råvarer for industriell produksjon av en rekke organiske stoffer. Benzol og dets derivater, naftalen, fenol og andre aromatiske forbindelser oppnås fra kullharpiksen. De viktigste produktene som er oppnådd av kullkull, presenteres i diagrammet (fig. 6).

Hvis du fjerner produktene som koker til 350 ° C med harpiksen, forblir faste masse. Den brukes til fremstilling av lakk (PEK-lakk), uerstattelig når det er fargestoffer og trestrukturer.

Hydrogenering av kull utføres ved en temperatur på 400-600 ° C under hydrogentrykk til 25 MPa i nærvær av en katalysator. I dette tilfelle dannes en blanding av flytende hydrokarboner som kan anvendes som motorbrensel. Fordelen med denne metoden er muligheten for hydrogenering av lavverdig billig brunkull, hvor reserverne i vårt land er store.

Figur 6 - Grunnleggende produkter oppnådd når kullkull

Ufullstendig kullforbrenning gir karbonoksid (II). På katalysatoren (nikkel, kobolt) under normalt eller forhøyet trykk fra hydrogen og karbonoksyd (II), bensin, inneholdende begrensning og umettede hydrokarboner, oppnås:

nCO + (2N + 1) H 2 ® C N H 2 N +2 + NH 2 O

nCO + 2NH 2 ® C N H 2 N + NH 2 O

D. I. Mendeleev foreslo en progressiv metode for å konvertere kull til gassformig brensel ved forgasning direkte på stedet (underjordisk). For tiden, i vårt land og utland, utføres arbeid på underjordisk forgasning av steinkull.

Hydrogenering av kullbehandling er den mest universelle metoden for direkte hevn. De teoretiske grunnlagene for virkningen av hydrogen på trykkorganiske forbindelser ble utviklet i begynnelsen av XX-tallet. Academician V. N. iPatiev. De første omfattende studiene om bruken av hydrogeneringsprosesser til kullbehandling ble utført av tyske forskere i 1910-1920. I perioden 1920-1940s. I Tyskland ble det opprettet en rekke industrielle bedrifter på grunnlag av denne teknologien. I 1930-1950. Erfarne og industrielle installasjoner for kullets direkte bolig ved hjelp av hydrogeneringsveiledningen ble bygget i USSR, England, USA og noen andre land.

Som et resultat av hydrogeneringsbehandling oppløses den organiske massen av kull og dens metning av hydrogen i en grad avhengig av formålet med målrettede produkter. Produksjon av kommersielle motorbrensel er sikret ved behandling av oppnådd på den første (flytende fase) stadium av flytende produkter ved metodene for dampfaset hydrogenering.

Med væskefaset hydrogenering av kull i temperaturområdet på 300-500 ° C blir den komplekse kullmatrisen ødelagt, ledsaget av en tåre av kjemiske bindinger og dannelsen av aktive frie radikaler. Sistnevnte, stabiliserende hydrogen, danner mindre molekyler enn de opprinnelige makromolekylene. Rekombinering av frie radikaler fører også til dannelsen av høymolekylære tilkoblinger. Hydrogenet som er nødvendig for stabiliseringen av radikaler, er delvis sikret ved bruk av løsningsmidler - hydrogendonorer. Disse er forbindelser som samhandler med kull, ved høye temperaturer dehydrert, preget samtidig atomhydrogen forbinder ødeleggelsen av kullødeleggelse. Hydrogen donor løsningsmiddel er også en bart. For å være i forholdene til hydrogeneringsprosessen i væskefasen, må den ha et kokepunkt over 260 ° C. Gode \u200b\u200bhydrogen-donoregenskaper har kondenserte aromatiske forbindelser, først og fremst tetralin. Høy-cocked forbindelser av denne gruppen (naftalen og kresol) er mindre aktive, men når det blandes med tetralin, har synergisme en effekt: En blanding av like deler av tetralin og cresol har en høyere donor evne enn hver separat.

I praksis var ikke individuelle stoffer, men destillat fraksjoner av spruditionsprodukter av kull med høyt innhold av kondenserte aromatiske forbindelser, den største forplantningen som løsemidler-donorer-donorer av hydrogen. Skadelige urenheter i løsningsmidler er polare forbindelser, så som fenoler, så vel som asfalt, hvor innholdet ikke bør overstige 10-15%. For å opprettholde donoregenskaper, blir det sirkulerende løsningsmidlet utsatt for hydrogenering. Med hjelp av et løsningsmiddel er det vanligvis mulig å "passere" med ikke mer enn 1,5% (masse.) Hydrogen. Å øke konverteringsdybden av den organiske massen av kull oppnås ved innføring av gassformig molekylært hydrogen direkte inn i reaktoren.

Basert på en rekke studier ble det etablert at for hydrogeneringsbehandling i flytende produkter, er steinekuler foretrukket for lavt metamorfisme-stadier

Tabell 3.5. Kjennetegn ved Brown Coals of Kansky-Achinsky og Stone Coals of Kuznetsky Pools

Kansky-Achinsky Pool

Felt

ma og Brown_ Coals med en indikator på reflektiviteten til et vist vindu L ° \u003d 0,35-0,95 og innholdet av inerte petrografiske mikrocomponents er ikke høyere enn 15% (masse.). Disse kulene skal inneholde 65-86% (vekt) karbon, mer enn 5% (masse) av hydrogen og minst 30% (masse) flyktige stoffer per organisk masse. Askinnholdet i dem bør ikke overstige 10% (masse.), Siden høyt askeinnhold påvirker materialbalansen i prosessen og gjør det vanskelig å betjene utstyret. I vårt land er de brune hjørnene av Kuznetsky-bassengene og steinkolene i Kuznetsky-bassengene viktigst for disse kravene i størst mulig grad.

Kullets egnethet for produksjon av flytende brensel med hydrogenering kan estimeres i henhold til elementær sammensetning. I. B. Raporport Det ble funnet at utbyttet av flytende hydrogeneringsprodukter basert på den organiske massen av kullet minker med en økning i masseforholdet i sammensetningen av karbon til hydrogen og når minimumsverdien (72%) ved C: H \u003d 16. Statistisk analyse av sammensetningen og evnen til å trekke seg av amerikanske kuler gjorde det mulig å fastslå med korrelasjonen på 0,86 følgende lineære avhengighet av frigjøringen av væskeprodukter [S? Vel,% (vekt.)] Fra innholdet [% (masse)] (i den opprinnelige demineraliserte vinkelen av hydrogen og organisk svovel:

En lineær avhengighet av en noe annen type med en korrelasjon på 0,85 ble oppnådd i studiet av australsk kull:

Brune kuler er lett suspendert, men de inneholder som regel mange oksygen (opptil 30% på yum), som krever en signifikant strømningshastighet av hydrogen. Samtidig, innholdet av nitrogen i dem, å fjerne som også krever hydrogen, lavere enn i steinkul.

Viktige fysiske egenskaper er porøsitet og fuktighet ved løsningsmiddel. Mineral urenheter og mikroelementer påvirkes betydelig av graden av venence kull. Etter å ha utøvet en fysisk og katalytisk effekt i restprosesser, bryter de det direkte forholdet mellom utbyttet av flytende produkter og sammensetningen av den organiske delen av kull.

De viktigste parametrene som påvirker graden av agal unngåelse og egenskapene til de produktene som er oppnådd under flytende fasehydrogenering, er temperaturen og trykket under hvilket prosessen utføres. Det optimale temperaturregimet for flytende fasehydrogenering er innenfor 380-430 ° C, og for hvert bestemt kull ligger i sitt smale intervall. Ved temperaturer over 460 ° C oppstår en kraftig økning i gassdannelsen og dannelsen av sykliske strukturer. Med en økning i prosesstrykket vokser hastigheten på kullens hastighet.

To metoder for å utføre flytende fasehydro-geniinerybehandling av kull for å oppnå syntetiske motorbrensel er termisk oppløsning og katalytisk hydrogenering.

Termisk oppløsning er en myk form av kullkemisk konvertering. Når hydrogen-donoren er interaksjon med hydrogendonoren, passerer en del av det organiske kullstoffet inn i løsningen, og etter separering av den faste resten er det vanligvis en høykokende ekstraksjon av kull, frigjort fra mineralske stoffer, servo, oksygen og nitrogen- inneholdende forbindelser og andre uønskede urenheter. For å øke graden av kullkonvertering, kan gassformet hydrogen leveres til løsningen. Avhengig av typen kilde kull, løsningsmiddel og betingelser for prosessen, kan produkter av forskjellige formål oppnås ved metoden for termisk oppløsning.

For første gang ble den termiske oppløsningsteknologien for kull foreslått av A. Pottom og X. Broš på 1920-tallet. Ved begynnelsen av 1940-tallet, i Tyskland, på grunnlag av denne teknologien, opererer en kapasitet på 26,6 tusen tonn i ekstraktet.

Ved denne installasjonen ble pastaen som består av en del av det knuste kullet og to deler av løsningsmidlet oppvarmet i en rørformet ovn til 430 ° C under et trykk på 10-15 MPa. Væskeprodukter ble separert fra det frustrerte kullet og dets mineraldel med filtrering ved en temperatur på 150 ° C og et trykk på 0,8 MPa. Som et løsningsmiddel ble en blanding av tastulin, creteter og midtolje av væskefaset hydrogenering av en benk av en kullharpiks anvendt. Utgangen av ekstraktet med en mykningstemperatur på 220 ° C og et innhold på 0,15-0,20% aske) var ca. 75% (masse) fra det organiske stoffet av kull. Ekstrakten ble brukt hovedsakelig som råmaterialer for å oppnå høy kvalitet elektrodekoks.

Siden 1960-tallet ble en ny generasjonsprosess basert på den termiske oppløsningen av kull utviklet og implementert i en rekke land, og implementert på erfarne og demonstrasjonsanlegg. I henhold til det tiltenkte formål kan de deles inn i to typer: 1) prosesser der bare primære faste eller flytende produkter oppnås under normale forhold, som er ment, som regel for forbrenning i ovner av kraftverk og 2) prosesser Å investere behandling av primære produkter i mer kvalifisert (først og fremst i motor) brensel ved bruk av sekundær varmebehandling, hydrogenering og raffineringsprosesser.

Designet i USA, utføres ekstraksjonsprosessen av SRC-kull ("løsemiddel raffinert CoAb) i basisversjonen av SRC-I ved en temperatur i reaktoren 425-470 ° C, et trykk på 7-10 MPa og Tiden for oppholdet i reaksjonssonen "30 min. Hovedproduktet av prosessen er det svovelrensede karbonekstraktet, størkende ved en temperatur på 150-200 ° C.

I den modifiserte utførelsen av SRC-II-prosessen, hvorav diagrammet er vist på fig. 3.2, ved å øke trykket på opptil 14 MPa og en økning i oppholdstidspunktet for kullpastaen i reaksjonssonen som hovedmålproduktet, oppnås flytende brensel av en bred fraksjonell sammensetning. Det opprinnelige kullet etter sliping og tørking blandes med en varm kullsuspensjon. Den resulterende pasta sammen med hydrogen føres gjennom varmeapparatet med brannvarme og deretter sendt til reaktoren. Den nødvendige temperaturen og det delvise trykket av hydrogen støttes av tilførsel av kald hydrogenreaktor i flere punkter. Reaksjonsprodukter er først delt inn i gassamlere. Gassen som er valgt fra flytende produkter som hovedsakelig inneholdt (I-nivå) hydrogen og gassformige hydrokarboner med en blanding av hydrogensulfid og karbondioksid, etter avkjøling til 38 ° C, sendt til rensingssystemet fra sure gasser. På den kryogeniske installasjonen er gassformige hydrokarboner med 3 -С4 og renset hydrogen skilt (det går tilbake til prosessen). Den gjenværende metanfraksjonen etter å ha metanisering av karbonmonoksydet som er inneholdt i det, blir matet inn i drivstoffnettet. Væske

Fig. 3.2. Ordningen av den termiske oppløsningsprosessen med kull bis-og:

1 - mikser for matlaging pasta; 2 - Ovn for oppvarming av pasta; 3 - Reaktor; 4 - Blokk med gass sitteplasser parametere; 5 - Absyre gasser absorber; 6 - Kryogen separasjon av gass; 7 - Drivstoffrensingsenhet; 8 - Separasjon av gassformige hydrokarboner; 9-enhet rengjøring av SNNNTEZ-gass H Hydrogen-frigivelsen; 10 - En blokk med å oppnå svovel; II-reduserende forgasningsbalanse; 12 - atmosfærisk kolonne; 13 - Vakuum'kolonna;

1 - Tørket pulver kull; II - hydrogen; III - kullsuspensjon; IV-teknologisk drivstoff; V - svovel; VI - Oxygen: VII - Vanndamp; VIII - en inert rest; IX er residuet av mineraldelen av kull; X - flytende produkt etter gass separasjon; Lou - drivstoffgass; HC - Ethan; XIII - propan; XIV - Butans; XV - bensinfraksjon for rengjøring av reformering; XVI - Medium destillat for raffinering; Xvii -

det tunge destillatet til enderen fra gassparatorer inngår i den atmosfæriske kolonnen, hvor de er delt inn i en bensinfraksjon (28-193 ° C), gjennomsnittlig destillat (193-216 ° C) og alvorlig destillat (216-482 ° C). Kullsuspensjonen dannes på scenen av separasjonen i gassamleren, kullsuspensjonen er delt inn i to strømmer: man blir matet til startkullet, den andre i vakuumkolonnen. Fra toppen av vakuumkolonnen blir delen av det flytende destillatet i suspensjonen utladet i den atmosfæriske kolonnen, og reserven med bunnen er å oppnå en syntesegass som brukes til hydrogenproduksjon eller som drivstoff,

Basert på tørr løsningsmiddel bituminøs kull, er utbyttet av produkter i EIS-C-prosessen ved hydrogenstrømningshastighet på 4,4% (masse) [% (vekt.)]:

Prosessen med termisk oppløsning av kull EDs ("Exxon Donor Solvent") er konstruert for fremstilling av syntetisk olje med påfølgende behandling av den i motorbrensel. Ifølge denne teknologien blandes kull etter sliping og tørking med en varm løsningsmiddel-donorhydrogen. Som sistnevnte anvendes fraksjonen 200-430 ° C av det flytende produkt av prosessen, pre-hydrert i apparatet med et stasjonært lag av co-m-katalysator. Blandingen blir matet inn i den flytende reaktoren med en stigende strømning sammen med gassformig hydrogen, hvor ved en temperatur på 430-480 ° C og et trykk på 14-17 MPa oppstår den termiske oppløsningen av kull. De oppnådde produktene separeres (i gassparatoren og vakuumrettingen) på gasser og fraksjoner, som ruller ut til 540 ° C og residuet\u003e 540 ° C, hvor ikke uomsatt kull og aske også finnes. Produktutgang, konverteringsgrad og andre prosessindikatorer avhenger av typen kulltype. Utgangen og sammensetningen av flytende produkter påvirker også resirkuleringen av resten. For eksempel, når Ulike teknologiske utforming av prosessen (uten resirkuleringsrester-I og med resirkuleringsresid - II) er utgangen av fraksjoner: [% (masse)]:

Avhengig av hvilken type råmateriale, kan utbyttet av flytende produkter på tørr og løst kull med en fullstendig gjenvinning av resten variere fra 42 til 51% (vekt.), Og utbyttet av CI-C3-fra 3 er 11 til 21% (masse.). Alle oppnådde fraksjoner må underkastes hydrogering for å fjerne svovel og nitrogen. Innholdet av heteroforbindelser øker med en økning i kokepunktet for fraksjoner.

To varianter av prosesskretsen i EDS-prosessen, som er forskjellig i hydrogen- og drivstoffgassproduksjonsmetoder. I den første utførelsesform oppnås hydrogen ved dampkonvertering av lette gasser som er en del av prosessproduktene, og drivstoffgass - ved resirkulering av residuet av vakuumdestillasjon av det flytende produkt av prosessen på koksgasningsenheten med koksgasifiseringen ( "Flexikoking"), hvor den ekstra mengden av lette væskeprodukter produserer samtidig. Termisk til. P. D. Denne prosessen er ca 56%.

Det andre alternativet gir maksimal fleksibilitet innen produktutvalget. Omtrent halvparten av vakuumresten behandles på installasjonen "Flexikoking" med fremstilling av flytende produkter og drivstoffgass, og hydrogen produserer fra gjenværende mengde. Således er de lette hydrokarbonggassene oppnådd ved termisk oppløsning et råvareprodukt. Termisk til. P. D. Dette alternativet når 63%.

På grunnlag av EDS-teknologi i USA i 1980 ble en demonstrasjonsenhet med en kapasitet på 250 tonn kull per dag, kapitalinvesteringer i byggingen av 370 millioner dollar utviklet seg. Et prosjekt av et industrielt foretak med en kapasitet på 23 tusen Tonnevis av kull per dag, hvor kostnaden er estimert til 1,4 milliarder dollar, (i 1982 priser).

Fordelene ved termiske oppløsningsprosesser bør tilskrives lavere enn i pyrolysen av kull, driftstemperaturen og muligheten for varierende i det relativt brede spekteret av kvaliteten på det resulterende flytende produkt ved å endre prosessparametrene. Samtidig med termisk oppløsning oppnås den dype konvertering av kull ved høytrykkstrykk og høymolekylære forbindelser som hersker i sammensetningen av produktene. Tilstedeværelsen av sistnevnte er forårsaket av det faktum at under lave temperaturer oppstår prosessene for rekombinering av de dannede frie radikaler å strømme, ledsaget av dannelsen av sekundære strukturer av aromatisk natur, mindre reaktivt enn det opprinnelige organiske stoffet av kull. Tilstedeværelsen av hydrogendonorer i reaksjonsblandingen og oppløst i pastaen av molekylært hydrogen kan ikke tilstrekkelig hindre disse prosessene. I den industrielle implementeringen av denne metoden oppstår en rekke vanskeligheter. Et komplekst teknisk problem er separasjonen av uomsatt kull og aske fra flytende produkter. Det resulterende målproduktet i prosessen med prosessen er flytende, og under normale forhold kan det være halvfast og til og med et fast stoff som er vanskelig å transportere, lagre og resirkulere til sluttprodukter.

Katalytisk hydrogenering. Øke graden av kullkonvertering, forbedring av sammensetningen av de resulterende væskeprodukter og en reduksjon i trykk på hydrogeneringsprosessen er mulig ved bruk av katalysatorer. Sistnevnte bidrar til overføring av hydrogen fra løsningsmidlet til hjørnet og aktiverer det molekylære hydrogenet, og overfører det til en atomform.

Studier innen direkte hydrogeneringsbehandling av kull med bruk av katalysatorer ble lansert av tyske forskere F. Bergius og M. Peom i 1912. Som et resultat av disse arbeidene i 1927, den første industrielle installasjonen av katalytisk hydrogenering av kull med a Kapasitet på 100 tusen tonn per år med flytende produkter ble bygget (prosess Bergius Fira). Ved begynnelsen av 1940-tallet opererte 12 bedrifter av denne typen allerede i Tyskland, som produserte opptil 4,2 millioner tonn per år med motorbrensel, hovedsakelig luftfart bensin. I 1935 ble kullhydrogeneringsvirksomheten bygget i England, og i USA ble arbeidet i dette området utført på en stor eksperimentell installasjon i perioden 1949-1953.

I Sovjetunionen ble studien på hydrogenerering av innenlandske kuler lansert av N. M. Karavaev og I. B. Raporortist i 1929. Senere ble A. D. Petrov, A. V. Lozova, B. N. Dolgov introdusert til utviklingen av disse verkene., Di Orochko, AV Frost, Vi Karzhev og en rekke andre sovjetiske forskere. I 1937 ble det første hi Kharkov bestilt og bestilt og bestilt. Ved begynnelsen av 1950-tallet ble det bygget flere lignende bedrifter.

I industrielle installasjoner av de årene ble det brukt tre- og fire-trinns kullbehandlingsordninger. På scenen av væskefaset hydrogenering av pastaen - 40% av kull og 60% av det høykokende kullproduktet med tilsetning av jernkatalysatoren - ble utsatt for gassformig hydrogen ved en temperatur på 450-490 ° C og a trykk på opptil 70 MPa i et system på tre eller fire sekvensielle reaktorer. Graden av kullkonvertering til flytende produkter og gass var 90-95% (masse.). Siden de økonomiske metodene for katalysatorregenerering på den tiden ikke ble utviklet, i de fleste tilfeller billige lav effektive katalysatorer basert på oksider og sulfider, jern. Etter å ha passert systemet med reaktorer og en varm separator ved en temperatur på 440-450 ° C ble sirkulasjonshydrogenholdige gass- og væskeprodukter fjernet fra oven. Deretter ble gassen i en kald separator separert fra væsken og etter vask ble den returnert til syklusen i en blanding med fersk hydrogen. Væskeproduktet etter en to-trinns reduksjon i trykket for separering av hydrokarbongasser og vann ble akselerert, mens fraksjonen ble isolert med kokepunktstemperaturen til 320-350 ° C og resten (alvorlig olje, ble det brukt til å fortynne hydrogeneringsslam før sentrifugering).

Liquid-fase hydrogenering ble utført i to ordninger: med en lukket syklus (full resirkulering) i henhold til den kastforbrukeren og med et overskudd av tung olje. Ifølge den første ordningen opererte de fleste hydrogeneringsanlegg hovedsakelig på bensinproduksjon og dieselbrensel. Når du arbeider med et overskudd av tung olje, økte produksjonskapasiteten til installasjonen 1,5-2 ganger, men tung olje var nødvendig for å avsløre for å skille hydrogeneringsbehandling i lettere kokende produkter eller brukes til å produsere elektrodeoks.

Ved behandling av kull med lukket i det gjenværende forbruket av syklusen var utbyttet av flytende produkter, skulptur ved temperaturer opp til 320 ° C, 55-61% (masse.) Ved hydrogenstrømningshastighet på opptil 6% (masse.) . Disse produktene som inneholder 10-15% fenoler, 3-5% nitrogenbaser og 30-50% aromatiske hydrokarboner, ble deretter underkastet to-trinns hydrogenering i dampfasen på det stasjonære lag av hydrokraknings katalysatorer. Det totale utbyttet av bensin med et oktannummer på 80-85 i motormetoden nådde 35% (masse.), Og med samtidig preparat av bensin og diesel, var deres totale utbytte ca. 45% (masse.) I beregningen av kjedekullet; Hydrogen ble oppnådd ved forgasning av kull eller halv seng.

Slampen som inneholdt opptil 25% av faste stoffene ble rettet mot behandlingen, som var det mest besværlige og energiintensive trinnet i hele teknologisk syklus. Etter fortynnet med en alvorlig fraksjon av hydrogenzater til innholdet av fast 12-16% (masse) ble slammet utsatt for sentrifugering. Residuet med et fast innhold på ca. 40% ble behandlet med halvdrikk i trommel roterende ovner med en kapasitet på 10-15 T / t og lette væskeoksingprodukter ble blandet med en destillat hydrogeneringsfraksjon. Den tunge oljen fra sentrifugeringen ble returnert til syklusen for å forberede en pasta.

Den lave aktiviteten til katalysatoren, vanskelighetene med behandlingen av slam og andre faktorer forårsaket behovet for bruk i prosessen med høyt trykk og en stor mengde hydrogen. Installasjoner hadde lav enkelt ytelse, forskjellig i betydelig energiintensitet.

I ulike suturer og med ° områder av andre generasjons skanning av forskjellige land og primært i Sovjetunionen USA og Tyskland

utviklingen av disse prosessene Hovedopplysningen av den studerte "av Telei var rettet mot en nedgang i trykkreløpstrykket, en reduksjon i Ene ^ ^ Shescy og forbedringsmetoder for behandling av slam og regenerais av Shi-katalysatorer. Til dags dato, ca. 20 varianter av teknologisk design av bekkenfarging av hydrogenering katalytiske kilder av kull på elmen av personlige installasjoner, fra laboratoriet til demonstrasjon "med en kapasitet fra 50 til 600 tonn / dag med s.

BergiusNo-? Pipg FRG på Ba3e tidligere brukt prosess P i feber ved bruk av det ungenerated jern av hvilken katalysator utviklet den såkalte "nye tyske teknologien" av kullhydrogenering. I motsetning til den gamle prosessen brukes det sirkulerende mediumdestillatet til å oppnå pasta (i stedet for en drenering som genereres under sentrifugering). Flytende mat er separert fra et fast stoff igjen? -Vakumerende overklokking (i stedet for sentrifugering) og slam er gjenstand for forgasning for å oppnå en strømlinje i renul tate I Bottropa (Tyskland) på grunnlag av denne nye

Blant prosessene med katalytisk hydrogenering av kull utviklet i utlandet, er en av de mest forberedte for industriell implementering prosessen "N-SOA1" (USA). I henhold til denne teknologien utføres flytende fasehydrogenering ved anvendelse av en fluidisert seng av en aktiv fin co-m-katalysator i henhold til skjemaet vist i fig. 3.3.

Tørrhakket kull blandes med et gjenvinning av hydrogeneringsprodukt før dannelsen av en pasta med et innhold på 35-50% (vekt.) Kull, inn i hvilken komprimert hydrogen blir deretter introdusert. Den resulterende blanding oppvarmes og mates under et kamaksel på den fluidiserte bed-reaktoren. Prosessen utføres ved en temperatur på 425-480 ° C og et trykk på ca. 20 MPa. Reaksjonsprodukter og ikke-relatert kull blir kontinuerlig utladet fra reaktoren ovenfra, og den brukte katalysatoren er under. Permanent kassett og katalysatorregenerering sørger for at dens høye aktivitet opprettholdes.

Par avledet fra reaktoren, etter kondens er delt inn i hydrogen, hydrokarbongasser og lysdestillater. Gass sendes for rengjøring, og hydrogen til resirkulering. Væskeprodukter fra toppen av reaktoren er registrert i separatoren, hvor fraksjonen er separert, deretter akselerert for å oppnå lyse og tunge destillater. Fra den første mottatte bensin- og dieselfraksjonene. Restproduktet, avledet fra valg av separatoren, er delt inn i to strømmer i hydrocykloner: med et lite og høyt innhold av faste stoffer.

Den første strømmen brukes som et charter, og den andre behandles med utfellingen og det alternative slammet med et innhold på opptil 50% faste partikler er forgas for å fremstille hydrogen. Det væskeproduktet som gjenstår etter at rommet i slammet er underkastet vakuum overklokking for å oppnå et tungt destillat og resten som anvendes som kjelbrensel.

Utbyttet av målprodukter i prosessen med "N-SOA1" når 51,4% (masse.) På den organiske massen av kull, inkludert bensinfraksjonen (28-200 ° C) -25,2% (masse), medium destillat ( 200 -260 ° C) - 12,9% (vekt.) Og alvorlig destillat - 13,3% (masse.). Strømningshastigheten på hydrogen på væskefasehydrogenering er 4,7% (masse.). Prosessen er utarbeidet på en eksperimentell installasjon på 600 tonn per dag.

I vårt land, institusjonen for brennbare fossiler (Igis), sammen med institutter, Grovygiperoneftekhim og Vniinftemash på 1970-tallet, et bredt spekter av studier innen hydrogeneringsbehandling av kull i væske

Fig. 3.3. Ordningen av prosessen med hydrogenering av kullet av kull "N-SOA1":

1 trinn av kullpreparasjon; 2 - varmeapparat; 3 er en fluidisert bed-reaktor; 4 - kondensator; 5 - hydrogenekstraksjonsenhet; 6 - Høyhastighets separator; 7 - atmosfærisk kolonne; 8 - Hydrocykler; 9 - separator; 10 - Vakuum kolonne; 1 - kull; II - hydrogen; III - Gjenvinning av tung destillat;. IV - Pasta; V er nivået av hydrogenizat; VI - nivået av fluidisert katalysator; VII - Regenerert katalysator; VIII - Parogazation Pose; IX-kondensert fase; X er en brukt katalysator; Xi - væske; XII - harpiks; XIII - Gaserte hydrokarboner, ammoniakk og hydrogensulfid for separasjon og oppnåelse av svovel; XIV - lys destillat for raffinering; XV - tung destillat; XVI - IPReAgnored Sprinkle Rest på hydrogenproduksjon; XVII-tung destillat for raffinering; Xviii -

gjenværende drivstoff kie drivstoff. Resultatet av forskningen var en ny teknologisk prosess (IGA-prosessen), hvor, på grunn av bruken av de regenererte aktive katalysator- og inhibitoriske tilsetningsstoffer, bruk av forbedret slambehandlingsteknologi og en rekke andre teknologiske løsninger klarte å redusere presset opptil 10 MPa når det sikres et høyt utbytte av flytende hydrogeneringsprodukter. Redusere prosesstrykket reduserte signifikant de spesifikke kapital- og driftskostnadene og tillot bruk av høyytelsesreaktorer med en kapasitet på 250-500 m 3, som allerede er brukt i Oljeraffineringsindustrien. IGA-prosessen passerer scenen for å jobbe med store eksperimentelle installasjoner.

Ifølge IGI-teknologi er kull pre-knust for å knuse til størrelsen på stykkene på 5-13 mm, utsatt for høyhastighets tørking i vortexkamrene til et gjenværende fuktighetsinnhold på 1,5% (vekt), så er det da gjentatte ganger knust av fremgangsmåten for vibropomol til partikkelstørrelsen på mindre enn 100 mikrometer.

En katalysator 0,2% mM N 1,0% av RE (III) påføres på grunnkullet. En slik kombinasjon lar deg oppnå graden av omdannelse av den organiske massen av kull til 83% den maksimale aktiviteten til katalysatoren er tilveiebrakt når den påføres fra en løsning på tørket kull. En felles vibropomol av kull og såler av katalysatoren er også effektiv, siden mikropore-strukturen av den organiske massen av kull er beskrevet og en komplett og jevn påføring av katalysatoren på overflaten av kullet sikres.

I tillegg til katalysatoren kan inhibitorer som kinolin, antracen og andre forbindelser administreres til reaksjonssonen, som stabiliserer frie radikaler og aktiverer ødeleggelsen av den organiske delen av kullet på grunn av frigjøring av atomhydrogen under deres dekomponering. Innføringen av 1-5% av slike tilsetningsstoffer gir en økning i graden av kullkonvertering og utgangen av flytende produkter med 10-15%.

Kull med en katalysator som brukes på den kommer inn i kokesystemet. Et kulldestillat benyttes som en charter med et kokepunkt på 300-400 ° C, som pre-hydrogeneres under et trykk på 10 MPa i et separat stadium. For normal behandling av prosessen fremstilles pastaen med et likeverdig forhold av kull og løsningsmiddel; Med større kullinnhold hindres transport av pastaer i systemet på grunn av høy viskositet. Karbonpastaen inn i hvilken hydrogen gassformet injiseres, forvarmes i en rørformet ovn og går inn i systemet av hulehårede reaktorer med en volumetrisk hastighet på 1,0-1,5 H -1. I løpet av den siste pasta i reaktoren (30-60 min) strømmer reaksjonene av kullhydrogenering til dannelsen av hydrokarbongasser (% -C4, ammoniakk, hydrogensulfid og karbonoksider [opptil 10% (masse)], Vann og flytende produkter. Siden prosessen fortsetter. Med varmefrigjøring tilføres kald hydrogenholdig gass til reaktorene; Det fungerer også som et blandemiddel.

Produktene i hydrogeneringsreaksjonene fra reaktoren sendes til den varme separatoren. Fra toppen av separatoren er en dampgassstrømning inneholdende gasser og lette væskeprodukter avledet, og med niza-slam, bestående av flytende produkter, skulptur over 300-325 ° C, uomsatt kull, aske og katalysator.

Det totale faststoffinnholdet i dette slam er 10-15% (masse.). Dampgassstrømmen avkjøles og deles inn i en flytende del og en hydrokarbongass inneholdende 75-80% (ca.) hydrogen, hydrokarboner C1-C4, ammoniakk, hydrogensulfid og karbonoksider. Etter å ha skillet andre gasser ved hjelp av kortsyklus-adorption, returnerer hydrogen til prosessen. Hydrokarbongass brukes til å produsere hydrogen i mengden 50-60% av forbruket i prosessen. Resten av det nødvendige hydrogen oppnås på en separat installasjon ved forgasning av kull eller rester fra behandlingen av slam.

Tabell 3.6. Kjennetegn ved flytende produkter av forskjellige kullhydrogeneringsprosesser i sammenligning med olje

Behandling av slam - Et av de mest komplekse fra det tekniske synspunktet til prosessstadiene - i IgA-ordningen utføres i to trinn. På det første slammet filtreres det til et gjenværende faststoffinnhold på ca. 30% (masse.), Og på den andre blir det underkastet vakuumdestillasjon til innholdet i den resulterende resten 50-70% (masse) av faste stoffer. Dette restproduktet brennes i en flytende slascation cyklon brannkasse. I prosessen med brennende molybden passerer 97-98% inn i gassfasen (1M02O3) og er avsatt på asken, hvorfra den deretter ekstraheres ved hjelp av hydrometallurgi for gjenbruk. Varmen som er utgitt under forbrenning, kan brukes til å generere 2,5-2,8 tusen kWh elektrisitet, eller 11t par per hvert tonn slamrester.

Flytende hyav kull varierer fra vanlig olje ved elementær sammensetning og lavere hydrogeninnhold, samt tilstedeværelsen av signifikante mengder nitrogen- og oksygenholdige forbindelser og alkener (tabell 3.6). Derfor, for å oppnå kommersielle motorbrensler, må de underkastes sekundær.

I IGA-prosessordningen utføres hydrogering av et breddestillat av væskefaset hydrogenering av kull med et kokepunkt på opptil 400 ° C under et trykk på 10 MPa i rekkefølge i to temperatursoner av reaktoren for å unngå strømmen av uønskede polymeriseringsreaksjoner som fører til dannelsen av høykokende forbindelser. I den første sonen ved 230-250 ° C

En del av alkenene er hydrogenert, den mest utsatt for polymerisasjonen. Da, ved en temperatur l, 400 ° C, blir hovedmassen av alkener og delvis aromatiske forbindelser hydrogenert; Ødeleggelsen av svømming, oksygen og nitrogenholdige forbindelser oppstår. Hydrogenbehandling utføres i nærvær av Alia-Mockaltmolybdenkatalysatorer som er mye brukt i oljeraffinasjonen. Imidlertid, i noen tilfeller på grunn av høy | containere i kulldestillater av heteroatomiske forbindelser, er disse katalysatorene ikke effektive nok eller raskt forgiftet. Derfor er det nødvendig med nye stabile katalysatorer.

Egenskapene til den første destillat hydrogenering av brun kull ved hjelp av IgA-teknologien, og produktene av hydrogen er gitt i tabell. 3.7. Primær destillatprodukter av flytende fase hydrogenering av kull er preget av ustabilitet. Når de lagres, endrer de farge og form uoppløselige utfellinger, årsaken til hvilken de er tilstede i deres

Tabell 3.7. Egenskaper og produksjon av destillat væskefaset hydrogenering av brun kull og dets hydrotreringsprodukter

sammensetning i mikrokoliviteter nitrogenholdige forbindelser av ikke-kjerne naturen til pyrrol type. Disse forbindelsene kan være ufullstendig fjernet under hydrogenbehandling, og for å oppnå tilstrekkelig stabile produkter i den generelle ordningen av prosessen, anbefales det å inkludere adsorpsjon og ekstraktiv dezotikk av en bred destillat hydrogenering eller dens fraksjoner.

Brøkdel og. K.- 180 ° C av hydrothedral destillat har et oktan nummer 66 (Motor metode) og er karakterisert ved et økt innhold av faktiske harpikser og nitrogenholdige forbindelser. For å oppnå en komponent av høyoktan-bilindustrien krever bensin det dype hydrotimentet og påfølgende reformering. Dieselfraksjonen på grunn av det høye innholdet av aromatiske hydrokarboner preges av et relativt lavt cetannummer. Fraksjonen med et kokepunkt på 300-400 ° C, hvorav en del brukes som en diagramkomponent, kan tjene som råvarer for hydrokrakning for å oppnå bensin og dieselfraksjoner. Materialbalansen av hydrogenering av det brune kullet i Canco-Achinsky-bassenget for to varianter av IGI-teknologien er presentert nedenfor (i nummeret I-versjonen - behandlingen av slammet til faststoffinnholdet på 70%, i alternativet Denominator II - det samme, 50%):

~ Mottatt

Tatt [% (masse.)] [% (Masse.)]

Som det kan ses, oppnås med fullstendig behandling av kull, 45-55% (masse) av motorbrensel og kjemiske produkter.

Fra produktutviklingsprodukter kan reaktiv drivstofftype TS-1 også oppnås. For dette, en fraksjon 120-230 ° C, separert fra det totale destillatet av væskefaset hydrogenering, bør en fraksjon 120-230 ° C etter "obfenolisering" i rekkefølge tre trinn: lav temperatur hydrogenering (6 MPa, 230 ° C , bred-orged aluminium-cellulibda-ny katalysator), hydrogenbehandling (6 MPa, 380 ° C og den samme katalysator) og hydrogenering av aromatiske hydrokarboner (6 MPa, 290 ° C, industriell alumopallade sulfidkatalysator). Den tredje fasen er nødvendig hvis 120-230 ° inneholder mer enn 22% i styringen av den bryte fraksjonen

Fig. 3.4. Diagram av produksjon av motorbrensel med kullhydrogenering, men IgA-teknologi - Grindoljeolje:

1-forberedelse av kull; 2 - Justering av kull; 3 - hydrogenproduksjon; 4 - Allokering av en solid rest; 5 6, 10- rektifisering; 7 - Slamforsamlingsenheten; 8 - forhandler av fenoler; 9 - hydrogenering; 11 - Hydrogering og reformering; 12, 14 - hydrokrakking; 13 - isomerisering og hydrogenering;

1 - kull; 11 er en bart; Iii - katalysator; Iv hydrogen; V-gasser med 4 og CO; VI - flytende hydrogenering produkter; VII - G4NZ, NG $ og SOG; VIII - Fraksjon\u003e 400 ° C; IX er en solid rest; X - vann; Xi - Faole, Cresols; Xii - "fraksjon n. til. - 180 ° C; XIII - Fraksjon 180-300 ° C; XIV - Fraksjon 300-400 ° C; XV - Ash på produksjon av konstruksjon. Materialer; XVI - teknologiske par; XVII - Elektrisitet; Xviii -benzin; XIX - Reaktivt drivstoff; Xx - diesel

^ Mass.) Aromatiske hydrokarboner. Men data.

Inkludert i den teknologiske ordningen med ulike sett med behandlingsprosesser av hydrogenzater og dens fraksjoner i løpet av IGA-prosessen, kan du endre forholdet mellom det oppnådde bensin- og dieselbrensel - fra 1: 0 til 1: 2,6. For maksimal bensinproduksjon kan dieselfraksjoner være hydrokrakt. Ordningen for å produsere motorbrensel i henhold til en av alternativene basert på IGA-teknologien er vist på fig. 3.4. Når man organiserer produksjon i henhold til denne ordningen, vil 3 millioner tonn per år med motorbrensel kreve 19,7 millioner tonn per år av karbonkullet i Kansky-Achinsky-bassenget, inkludert 9 millioner tonn på hydrogenering, 3 millioner tonn for forgasning for hydrogenproduksjon og 7,3 millioner tonn på energibehov. Samtidig kan utviklingen av følgende produkter (i millioner tonn per år) oppnås: bensin-1,45, dieselbrensel-1,62, flytende gasser - 0,65, ammoniakk - 0,07 og svovel-0,066. Termisk til. Og. D. Denne produksjonen er 55%.

I utenlandske prosesser for hydrogenering av kull, er det også planlagt å anvende ulike alternativer for raffinering og resirkulering av væskeprodukter. For eksempel, i prosjektet av et prosesskompleks basert på prosessen med bis og 30 tusen tonn per dag med bituminøst kull, er alle flytende hydrogeneringsprodukter tilveiebrakt til hydrokrakning med en grad av omdannelse på ca. 50%. Den resulterende bensinfraksjonen etter ytterligere hydrogerbearbeiding bør strømme til reformeringen for å oppnå en komponent av bilin-bensin med et oktan nummer 100 (forskningsmetode). Generelt skal komplekset motta følgende produkter (tusen tonn per dag): Automotive bensin - 2,78, medium destillater - 8,27, tung kjelebrensel - 4,75, flytende gasser - 0,64 og svovel-0,12. Kapitalkostnader for bygging av komplekset er estimert til 5,7 milliarder dollar, (i 1982 priser). Årlige driftskostnader ved lasting av strømmen med 90% vil være (i millioner dollar): Kostnad for kull - 420, Energikostnader - 101, Katalysatorer og kjemikalier - 77, Operasjonelle materialer-114, Personalinnhold (1900 personer) -79.

Som de tilgjengelige estimatene viser kostnadene ved produksjon av motorbrensel fra kull ved hydrogenering ved hjelp av teknologiene som er utviklet til dato flere ganger høyere enn kostnaden ved å skaffe dem fra olje råvarer i gjennomsnittlig produksjon av produksjon av sistnevnte. Kostnadsdifferansen kan imidlertid reduseres ved sammenligning med drivstoff som produseres fra olje produsert, for eksempel ved bruk av dyre metoder for å øke oljeutvinningen av reservoarer eller på dype vannbunnshyller.

I mange land er forsknings- og utviklingsarbeid innen hydrogeneringsbehandling av kull rettet mot å forbedre den teknologiske og maskinvareutformingen av prosesser, utvikling av nye katalysatorer og tilsetningsstoffer, en økning i energieffektiviteten til alle stadier. Disse søkene kan redusere de spesifikke kostnadene ved å skaffe motorbrensel fra kull. Vi bør vurdere kombinasjonen av hydrogeneringsprosesser og kullforgasning i en enkelt strøm uten å komplisere stadier av separasjon av sprudy-produkter og uten tap av energi som brukes på oppvarming av råvarer.

Gassifisering av kull- og hydrokarbonbrenselsyntese

Når man får motorbrensel fra kull gjennom sin indirekte hevn i første fase, er forgasning.

Solid brenselforgasning er en termisk prosess, hvor den organiske delen av brennstoffet i nærvær av oksidasjonsmidler (luft eller teknisk oksygen, vanndamp) blir en blanding av brennbare gasser.

Allerede i begynnelsen av XIX-tallet ble gassen oppnådd ved destillasjon av kull brukt til å belyse gatene i store byer i verden. I utgangspunktet ble det oppnådd i cokingprosessen, men i midten av århundret i en industriell skala ble utført for å bli stjålet forgasning av koks og kull i cyklisk, og deretter i kontinuerlig aktive gassgeneratorer. I begynnelsen av det nåværende århundre ble kullforgasning fordelt i mange land i verden og fremfor alt for produksjon av energisasser. I USSR, i 1958, ble ca. 2500 gassgeneratorer av forskjellige størrelser og strukturer arbeidet, som ga produksjon på ca 35 milliarder kroner, m 3 per år med energi og teknologiske gasser fra solide brennstoffer av ulike typer. På grunn av den raskeste økningen i produksjonen og transporten av naturgassen, har imidlertid volumene av fast brenselforgasning av både i landet og i utlandet blitt betydelig redusert.

Kullforgasning utføres ved høye temperaturer og er en multistage heterogen fysisk merkemisk prosess. Den organiske massen av kull, primært karbon, som inngår i sammensetningen, samhandler med gassformige oksiderende midler. Samtidig fortsetter følgende primære karbonreaksjoner med oksygen- og vanndamp:

I tillegg til disse reaksjonsprodukter i forgasning av kull i den første fasen av deres oppvarming, dannes Pyro-produkter

* Varmingen av reaksjonene er gitt i hemperatur 15 ° C og et trykk på 0,1 MPa.

lisa. I forgasning, som regel, blir nesten den hele organiske delen av kullet til gass og i noen tilfeller delvis i harpiksen, og mineraldelen med en liten blanding av uomsatt brensel danner aske eller flytende slagge.

I motsetning til hydrogenering har kravene til råvarer for forgasningsprosesser ikke betydelige begrensninger i metamorfismen og petrografisk sammensetning, men mekanisk og termisk styrke, skjulbarhet, fuktighet, aske og svovelinnhold er svært signifikant. En rekke restriksjoner på disse parametrene reduseres etter forbehandling av kulltørking, oksidasjon, etc. Den viktigste indikatoren for bruk av kull i visse forgasningsprosesser er smeltepunktet til askerester. Den definerer temperaturområdet i hovedprosessen og valget av slagg adopsjonssystemet.

Aktiviteten av faste drivstoff og gasningsgraden er i stor grad avhengig av mineralkomponentene som fungerer som katalysatorer. Den relative katalytiske effekten av mikroelementer av fossilt kull i forgasning kan presenteres som følger:

Til de viktigste parametrene som karakteriserer de enkelte forgasningsprosessene av faste drivstoff, kan være: en fremgangsmåte for tilførsel av varme inn i reaksjonssonen; metode for å levere et gaserende middel; type gasifiseringsmiddel; temperatur og trykk prosessen;

metode for dannelse av en mineralrester og dens lossing. Alle disse parametrene er sammenhengende og i stor grad bestemt av de konstruktive egenskapene til gassgeneratorer.

I henhold til fremgangsmåten for tilførsel av varme som kreves for å kompensere for den endoterme effekten av karbonreaksjon med vanndamp, er forgasningsprosesser delt inn i autotermisk og allumentisk. Autotermiske prosesser ble oppnådd den største fordelingen; De er varmt oppnådd ved å brenne en del av kullet satt inn i prosessen. I alloyeermiske prosesser utføres varmeforsyningen ved direkte oppvarming av kull med sirkulerende faststoff, flytende eller gassformig varmebærer, indirekte varmebæreroppvarming gjennom reaktorveggen eller under anvendelse av et varmeelement, nedsenket til reaktoren.

For å organisere prosessen med interaksjon av drivstoff og oksidasjonsmiddel, anvendes et fast bevegelige lag med storskala kull i reaktoren, den følsomme strømmen av kull- og oksidasjonsmiddel i innskuddsmodus og den fluidiserte sengen med fint kull. I gassgeneratorer med et fast lag er en nedadgående bevegelse av klumpet brensel og den stigende bevegelsen av fluxen av brennende gasser organisert. Et slikt prinsipp bestemmer prosessen med den høye kjemiske og termiske aktiviteten og lar deg giformere de fleste av kullene, med unntak av å synde. Den spesifikke produktiviteten til slike gassgeneratorer er begrenset av utplassering av små kullfraksjoner, som delvis kompenseres med en økning i trykk. Moderat temperaturer i den øvre delen av kulllaget bestemmer det økte metaninnholdet i dagligvaregassen [til 10-12% (OB.)], Samt dannelsen av signifikante mengder av slike biprodukter som harpikser, flytende hydrokarboner og fenoler.

Sliping kull er lastet inn i gassgeneratorer med en fluidisert seng - partikkelstørrelsen er 0,5-8,0 mm. Fluidiseringsmodusen støttes av tilførselen av det gasningsmiddelet. En god blanding i laget gir høy varme- og masseoverføringshastigheter, og ved forgasning er væskeprodukter praktisk talt ikke dannet. Metaninnholdet i den oppnådde gass vanligvis ikke overstiger 4% (ca.). Samtidig, i fluidiserte sengeprosessene, er små drivstoffpartikler flotte, noe som reduserer graden av konvertering i ett pass og kompliserer arbeidet med utstyret til påfølgende teknologiske stadier.

I gassgeneratorer som arbeider i innskuddsmodus, behandles støvlignende kull. Den blir introdusert i reaktoren i seter med en paroksulamindustri, mens i reaksjonssonen når temperaturen i 2000 ° C. I slike gassgeneratorer kan alle typer kull resirkuleres. Reaksjonene i dem foregår med høy hastighet, som gir større spesifikk ytelse. Dagligvarebutikk inneholder praktisk talt ikke metan, harpiks og flytende hydrokarboner. Men på grunn av den høye driftstemperaturen er oksygenforbruket i slike gassgeneratorer større enn i gassgeneratorer med en solid eller fluidisert seng av drivstoff, og for å sikre høy termisk til. P. D. Et effektivt varmeavfallssystem er nødvendig. Ved bruk av slike gassgeneratorer er det nødvendig å underholde modusen for tilførsel av råvarer, siden det samme antallet samtidig i kullreaktoren, fører eventuelle brudd på modusen til et stopp av prosessen.

Et av alternativene for forgasning i driftsmodus er bruken av en vanngroom suspensjon i stedet for tørt støv-lignende drivstoff. Samtidig blir drivstofftilførselen til reaktoren lettet og behovet for å bruke bunkersystemer for å laste det.

Vanligvis brukes luft, oksygen og vanndamp av gasningsmidler i forgasningsprosesser. Med en Stead-Air Dirty er det ikke nødvendig å installere luftformuleringen, noe som reduserer kostnadene ved prosessen, men den resulterende gassen er lavt kalori, siden luften er veldig fortynnet med nitrogen. Derfor, i forgasningsordninger, er preferanse gitt ved damp oksygen og forholdet mellom damp og oksygen bestemmer betingelsene. prosess. I hydrogasifikasjonsprosesser benyttes hydrogen som en av de gasifiseringsmidlene og oppnås med høy kalori gass rik på metan.

Forgasnings temperaturen avhengig av den valgte teknologien kan svinge i bredt spekter - fra 850 til 2000 ° C. Temperaturregimet bestemmes av reaksjonskapasiteten til kull, smeltepunktet til asken, som kreves av sammensetningen av den oppnådde gass. I autotermiske prosesser styres temperaturen i reaktoren av parforholdet: oksygen i slaget. For allumentiske prosesser er det begrenset til maksimal mulig oppvarmingstemperatur på kjølevæsken.

I ulike forgasningsprosesser kan trykk variere fra atmosfærisk til 10 MPa. En økning i trykk skaper gunstige forhold for å øke temperaturen og energien til. Prosessens prosess bidrar til en økning i metankonsentrasjonen i dagligvaregass. Trykkforgasning er å foretrekke i tilfeller av gassproduksjon som anvendes i syntesen, som utføres ved høyt trykk (redusert kostnaden for komprimering av syntesegass). Med økende trykk er det mulig å øke hastigheten på forgasning og enhetens kraft av gassgeneratorer. Ved forgasning av klump og grovt brennstoff er forgasningshastigheten proporsjonal med kvadratroten av trykkverdien, og med forgasning av finkornet og støv-lignende brensel - trykkverdien.

I flytende slakkgassgeneratorer utføres prosessen ved temperaturer over smeltepunktet for aske (vanligvis over 1300-1400 ° C). "Utsikt" Gassgeneratorer opererer ved lavere temperaturer, og asken er avledet i fast form.

Som en del av forgasningsgassen, i tillegg til karbon- og hydrogenoksid, er det forbindelser som inneholder svovel og ammoniakk, som er giftstoffer for etterfølgende syntemkatalysatorer, samt fenoler, harpikser og flytende hydrokarboner. Disse forbindelsene fjernes på rensingstrinnet neste gassgenerator. I industrielle forgasningsprosesser for rengjøring av syntesegass fra svovelforbindelser og karbondioksid, brukes metoder for fysisk og kjemisk absorpsjon av disse komponentene. Metanol, propylenkarbonat, N-metylpyrrolidon, sulfolan og dii-zopropanolamin, dimetyl- og polyetylenglykoler, etanolaminer, etc. brukes som absorbere.

For å sikre det optimale forholdet mellom CO: NG i syntesegass i den teknologiske ordningen, inkluderer vanligvis spesielle

Fig. "3.5. Kullforgasningsskjema 1 - Tørking og sliping av kull; 2_ - Separasjon av luft ha; 3 - Forgassifisering; 4 - Gjenvinning av aske eller vegger KA; 5 - Kriminalitet av rågass; 6 - CO-konvertering;

Jeg - kull; II - Vanndamp; III - Nitrogen; IV-sur stang; V - aske eller slagg; VI-RAW gass; VII - Heltidsgass; VIII - NGB, GSHz, harpiks; /.X - Gasssyntese; X - c0 3

en blokk med katalytisk omdannelse av karbonoksyd med vanndamp.

Ordningen av forgasningsprosessen for å oppnå syntesegass, klar for videre resirkulering, er vist på fig. 3.5.

For å oppnå maksimal termisk til. Og. D. Fremgangsmåten i gassgeneratoren må fungere ved forhøyet trykk, med lavt oksygenforbruk og vanndamp, lavt varmetap. Det er også ønskelig at når forgasning var det minste antall biprodukter og prosessen egnet for behandling av forskjellige kull. Noen av de nevnte faktorene er imidlertid gjensidig eksklusive. For eksempel er det umulig å gi et lavt oksygenforbruk og å unngå samtidig. Derfor, i hvert tilfelle må du velge den optimale kombinasjonen av prosessparametere.

For tiden har mer enn 50 typer gassgeneratorer blitt utviklet, men industrielle applikasjoner fant bare * fire av dem: "Lurgi" Gasgeneratorer, "Winkler", "Koppers-Totzek" og "Texaco". Hovedindikatorene for prosessene for forgasning utført på grunnlag av disse enhetene er vist i tabell. 3.8.

"Lurgi" -prosessen ble først brukt i industriell skala i 1936 i Tyskland. I 1952 ble en andre generasjon av gassgeneratorer av denne typen opprettet, og mer enn 100 installasjoner med LURGI-generatorer ble bygget i forskjellige land. Produktiviteten til enhetsapparatet økte fra 8 til 75 tusen m 3 / h for å tørke gass.

I Lurgi Gasgeneratorer blir klumpet kull introdusert i reaksjonssonen gjennom en forseglet lastbunker og er gasifisert i en mot-oksygenblanding. Sistnevnte blir matet under grillen som støtter kulllaget; Gjennom samme grill er avledet tørr aske. Volumforholdet mellom par: Oksygen velges slik at temperaturen på kulllaget var lavere enn askens smeltepunkt. I kjøleskjorten av generatoren, mettet, dannes vanndamp.

Karbonet som kommer inn i gassgeneratoren, passerer konsekvent tre varmesoner. I den første sonen - den øvre delen av re

torah - Ved en temperatur på 350 ° C, vil den bli tørket med varme gasser, i midten - ved en temperatur på L, 600 ° C, blir kull underkastet halvdannelse til dannelsen av gasser, harpikser og halv-senger .. i den tredje sonen som ligger ved foten av gassgeneratoren, ved en temperatur på 870 ° C som et resultat drivstoff og ferge og oksygenreaksjoner dannes av gass, som praktisk talt ikke inneholder metan. Gassen passerer kulllaget fra bunnen opp, mens temperaturen minker, og reaksjonen av metandannelse begynner å strømme i reaktorens kaldere soner. I den resulterende dagligvaregassen inneholder således umettede hydrokarboner og harpikser, som krever obligatorisk rensing av gass og forårsaker høyt vannforbruk for avkjøling og fjerning av uønskede komponenter. Gass inneholder også en økt mengde metan [til 8-12% (ca.)] 1.

Gassifiseringsprosessen ved hjelp av "LURGI" -metoden er preget av høy, grad av karbonkonvertering som når 99%. Termisk til. P. g gassgenerator er 75-85%. Fordelen med "LURGI" -prosessen er også det faktum at det utføres ved forhøyet trykk, noe som vesentlig øker enhetens ytelse til gassgeneratoren og reduserer gasskompresjonskostnadene når de brukes i ytterligere syntese.

Prosessen med "Winkler" er den første industrielle kullforgasningsprosessen. Maksimal enhetens kraft av aktive gassgeneratorer av denne typen er for tiden 33 tusen m 3 gass per time. Prosessen er basert på prosessering av kull i det fluidiserte laget ved atmosfærisk trykk. Temperaturen i laget opprettholdes med 30-50 ° C under mykningstemperaturen på asken, som er avledet fra reaktoren i en tørr form.

Gasgeneratoren "Winkler" er en anordning, en foret fra innsiden med et ildfast materiale, en fluidisert seng opprettes ved å blåse en damps oksygenblanding gjennom det knuste kullet. Større kullpartikler gasifiseres direkte inn i laget, og små partikler tas ut av. Det er gassifisert ved en temperatur på 1000-1100 ° C på toppen av reaktoren, hvor gasifiseringsmiddelet tilføres. På grunn av den intensive varme- og massoverføringen i reaktoren, er den oppnådde gass ikke forurenset med pyrolyseprodukter og inneholder liten metan. Omtrent 30% av aske er avledet fra reaktoren nedenfra i en tørr form ved bruk av en skruetransportør, blir resten laget av gassstrømmen og fanget i syklon og skrubber.

Winkler-prosessen gir høy ytelse, muligheten for å behandle ulike kull og kontroll av sammensetningen av endelige produkter. Imidlertid, i denne prosessen, er tapet av uomsatt * kull stor - opptil 25-30% (masse.), Du er bærbar fra reaktoren, noe som fører til tap av varme og redusere energieffektiviteten i prosessen. De fluidiserte sidene er en stor følsomhet for endringer i prosessmodus, og lavt trykk begrenser ytelsen til gassgeneratorer.

Representanten for forgasningsprosessene til støvete drivstoff i innskuddsmodus er prosessen "Corg-T ^ Gek". Den første industrielle gassgeneratoren av denne typen med en kapasitet på 4000 m 3 per times syntesegass ble opprettet i 1952; Moderne gassgeneratorer har en kapasitet på 36-50 tusen m 3 / t.

Gassgeneratoren er et vannkjølt konisk formapparat. Den er utstyrt med to eller fire brennere, som ligger mot hverandre, og en salong fra innsiden av varmebestandig materiale. Høy turbulering av reagenser, oppnådd på grunn av arkivering av tellerflukser av brennstoffblandingen fra motsatte sider av kammeret, sikrer strømmen av reaksjoner med høye hastigheter og forbedrer sammensetningen av den resulterende gass.

Kull er pre-knust til partikler på ikke mer enn 0,1 mm i størrelse og tørkes til gjenværende fuktighetsinnhold ikke høyere enn 8% (masse.). Kullstøv fra bunkers leveres til brenneren med en strøm av en del av oksygen som kreves for prosessen. Det gjenværende oksygen er mettet med vanndamp, oppvarmer seg og går inn i kammeret. Gjennom den rørformede skjorten i reaktoren blir overopphetet vanndamp innført, noe som skaper et slør, som beskytter reaktorveggene mot effektene av høye temperaturer. Ved gasstemperatur i forbrenningssonen opp til 2000 ° C reagerer karbonbrensel nesten helt i 1 sekunder. Varmegenerator gass avkjøles i kjeleutløseren til 300 ° C og "vasket" med vann i skrubberen til støvinnholdet på mindre enn 10 mg / m3. Svovelet i hjørnet er 90% blir til hydrogensulfid og med 10%, karbon svovel. Slaggen vises i flytende form og deretter granuleres.

På grunn av den høye temperaturen på prosessen for forgasning, kan hjørnene av en hvilken som helst type anvendes, inkludert synding, og den oppnådde gass er dårlig metan og inneholder ikke kondensable hydrokarboner, som letter den påfølgende "rengjøring. Ulempene ved prosessen inkluderer lavtrykk og forhøyet oksygenforbruk.

Prosessen "Texaso" er basert på forgasning av den vannorganiske suspensjonen i en vertikal foret gassgenerator som opererer ved et trykk på opptil 4 MPa. Det er utarbeidet på erfarne industrielle installasjoner, og er for tiden under bygging av en rekke store kommersielle gassgeneratorer. I prosessen med "Texaso" er den foreløpige tørking av kull ikke nødvendig, og suspensjonsform av råvarer forenkler utformingen av noden av sin fôr. Ulempene ved prosessen inkluderer forhøyet drivstofforbruk og oksygen, som skyldes tilførsel av ytterligere varme til fordampning av vann.

Nåværende arbeid med å forbedre autotermiske prosesser er hovedsakelig rettet mot å forbedre forgasningstrykket, en økning i enhetens kraft og termisk til. Og. Reaktorer, maksimal reduksjon av dannelsen av biprodukter. I autotermiske prosesser for forgasning opptil 30% av kull, blir det ikke konsumert på dannelsen av gass, men for å oppnå den nødvendige varmen. Dette påvirker kun økonomien av prosesser, spesielt ved høye kostnader for kullgruvedrift. Derfor er det betalt betydelig oppmerksomhet til utviklingen av solid brennstoff altoer-mirologiske forgasningsordninger ved bruk av varme oppnådd fra metall smelter eller fra høy temperatur atomreaktorer.

Prosessene i smelten er et alternativ for gaserende kull i dybdemodus. I dem blir kull og gasifiseringsmidlet matet til overflaten av smelter av metaller, slagg eller salter som spiller avkjølingsrollen. Den mest lovende er prosessen med smelten av jern, siden det er mulig å bruke den frie kraften til oksygenomformere i jernholdig metallurgi i en rekke land. I denne prosessen er gassgeneratoren en hul, en fiberforenet med et ildfast materiale, en omformermaskin med smeltet bad (temperatur 1400-1600 ° C) jern. Kullstøv i en blanding med oksygen og vanndamp tilføres fra toppen av anordningen vinkelrett på overflaten av smelten med høy hastighet. Denne strømmen, som om de fades slammet dannet på overflaten av smelten og blander smelten, og øker overflaten av sin kontakt med kull. På grunn av høy temperatur passerer forgasning veldig raskt. Graden av karbonkonvertering når 98%, og termisk til. Og. D. er 75-80%. Det antas at jernet også spilles av rollen som forgasningskatalysatoren. Når den legges til smelten, samhandler sistnevnte med grå kull, danner kalsiumsulfid, som kontinuerlig er skissert med slagget. Som et resultat er det mulig å frigjøre syntesegassen fra svovelet som er inneholdt i hjørnet, med 95% - syntesegassen oppnådd under smelteprosessen inneholder 67% (ca.) CO og 28% (ca. H2. Tapet av jern, som skal være avhengig, er 5-15 g / m 3 gass.

En lovende storskala og relativt billig kilde til høy presisjonsvarme for forgasning av faste drivstoff kan være en høy temperatur gasskjølt atomreaktor, som for tiden er under utvikling og erfaren verifisering. Reaktoren gir en høy presistialt varmeforsyning (950 ° C) for å utføre kullforgassifikasjonsprosessen. Varmen fra den mellomliggende heliumkretsen vil bli overført til dampforgasningsreaktoren direkte til kullet, som under påvirkning av vanndampen vil bli til syntesegass. Når forgasning ved hjelp av termisk energi i en høy temperaturnukleær reaktor, vil behovet for en vinkel mot produksjon lik sammenlignet med autotermiske prosesser, antall syntesegass vil bli redusert med 30-50%, mens miljømessige renhet i prosessen vil øke.

Fra syntesegass, avhengig av betingelsene for prosessen og katalysatoren som anvendes, kan et bredt spekter av hydrokarboner og oksygenholdige forbindelser oppnås. I industriell skala på grunnlag av syntesegass, utføres slike produkter som metanol, flytende hydrokarboner etc..

Tilbake i 1925 ble F. Fisher og X. Tropsh ble utført ved syntese av alifatiske hydrokarboner fra CO og H 2, som ble oppkalt etter navnene sine. Syntese ble utført på jern og koboltkatalysatorer ved atmosfærisk trykk og en temperatur på 250-300 ° C. I forskning og industriell praksis, modifikasjoner av kobolt- og jernkatalysatorer, smeltet, sintret, sementert og avsatt på kuselgut, kaolin og andre bærere med forskjellige strukturelle (A120, V2O5, SI02) og kjemisk (CUO, CAO, ZNO, K2O) promotorer. "I nærvær av jernkatalysatorer øker dannelsen av olefiner og oksygenholdige forbindelser. Koboltkatalysatorer bidrar til dannelsen av overveiende alkaner med normal struktur, i stor grad høy molekylvekt.

Parametrene til Fisher-Tropsch-synteseprosessen og sammensetningen av produktene som er oppnådd betydelig innflytelse, har utformingen av reaktorene som anvendes. I innretninger med et stasjonært lag av katalysator som opererer ved lave temperaturer, hovedsakelig alifatiske hydrokarboner. I de fluidiserte bedreaktorer, hvor reaksjonene utføres ved høyere temperaturer, er det en betydelig mengde olefiner og oksygenholdige forbindelser.

De første industrielle plantene på Fisher's syntese - Tropsch ble iverksatt i midten av 1930-tallet i Tyskland og England. I 1943 oversteg den totale kapasiteten til de opprettede installasjonene for produksjon av motorbrensel av denne metoden 750 tusen tonn per år. De fleste av dem brukte det stasjonære laget av koboltkatalysatoren. En eksperimentell installasjon med en fluidisert seng av en jernkatalysator med en kapasitet på 365 tusen tonn per år med hydrokarbonprodukter ble operert i 1948-1953. i USA. Innenriks pilot Industrial Installasjon av Fisher's Synthesis - Tropsch opererte i Dzerzhinsk siden 1937 i flere år. Siden 1952 er produksjonen av hydrokarboner fra syntesegass i Novocherkassk, hvor syntese utføres i reaktorer med et stasjonært lag av koboltkatalysator, og målrettede produkter, flytende hydrokarbonløsningsmidler, råvarer til vaskemidler og andre kjemiske produkter.

I 1954-1957. Et industrielt foretak for kullbehandling i flytende motorbrensel 5aboy-1 til Sør-Afrika med en kapasitet på 230 tusen tonn per år med flytende produkter ble konstruert. Senere ble to flere lignende selskaper skapt der - Baby-P (1981) og Babbia-sh (1983 g), en nominell kapasitet på 2200 tusen tonn per år med flytende produkter hver.

I alle foretak utføres forgasningen av svært løselig (opptil 30%) bituminøs kull som inneholder 1% svovel og med en forbrenningsmiddel av 23 MJ / kg i gassgeneratorer "^ ^" som er i drift under trykk. Den grunnleggende teknologiske ordningen i samlingen presenteres i fig. 3.6. Her er reaktorer av to strukturer: med en stasjonær og fluidisert seng av katalysatoren (på andre planter - bare fluidiserte sengerreaktorer). I hver reaktor med et stasjonært lag er katalysatoren plassert i rør (mer enn 2000 stk. 12 m lang og indre diameter på 50 mm). Gass passerer gjennom rør med høy lineær hastighet, som sikrer rask fjerning av varmen av reaksjoner og opprettelsen av nesten langs hele lengden av rørene i nærheten av isotermisk. Ved driftstrykk i en 2,7 MPa-reaktor og en temperatur på ca. 230 ° C oppnås det maksimale utbyttet av alkaner.

Fig. 3.6. Plant diagram plukking:

1 - oksygenproduksjon; 2 - Gassgeneratorer 3 - Energistasjon; 4 - den "fenoscolvan" prosessen; 5-parabil 6 - resirkuleringsharpikser og oljer; 7 - Prosess "Recampisol\u003e; 8, 9 - Fisher Synthesis Reactors - en tropsht med en stasjonær og fluidisert seng av katalysatoren, henholdsvis; 10 - Konvertering; 11 er frigjøring av oksygenholdige forbindelser; 12 - Paraffinrengjøring; 13 - Behandling av flytende produkter; 14 - olefinoligomerisering; 15 - Kryogen separasjon; 16 - ammoniakksyntese;

I - luft; Ii - kull; Iii - vann; IV - PEK; V - creosot; Vi - benzen toluen crosol fraksjon; VII - bred bensinfraksjon; VIII - fenol; IX - Alkoholer; ketoner; XI - flytende produkter; XII - renset paraffiner; XIII - Kjelebrensel; Xiv - diesel drivstoff; XV - bensin; XVI - drivstoffgass i byens nettverk; XVII - 0 2; XVIII - N2; XIX - Gaza C 3-C4; XX - H 2; XXI - Sour Gada:

XXII - YNZ; XXIII - (MVDGBBO

I de fluidiserte bedreaktorene (med en diameter på 2,2 m og høyde, 36 m), utføres syntesen ved en temperatur på 300-350 ° C og et trykk på 2-3 MPa, gassstrømningshastigheten til reaktoren når 100 tusen m 3 / h. Reaksjonsproduktene er påmeldt i forføringsdelen og deretter inn i sykloner for å skille det innfangede rullestøvet. Forholdet mellom NG: CO i råvaresyntesegass er 2,4-2,8, de produktene som er oppnådd av væske, preges av et økt innhold av olefiner. I foretakene av ønsket i alle typer reaktorer brukes jernbaserte katalysatorer som fremmes av alkali; Disse katalysatorene er billige og gir lavt metanutbytte; Kullforbruket for å skaffe 1 tonn væskeprodukter er 5,6-6,4 tonn. For å oppnå motorbrensel som oppfyller kravene til drivstoffstandarder fra olje, blir de oppnådde produktene utsatt for tanking: bensinfraksjoner - rengjøring og reformering, propylen og bøtter - polymerisering . Termisk til. PD Kullbehandlingskomplekset i motorbrensel ved bruk av syntesen av fisker-trofop er 35-40%. Egenskapene til bensin- og dieselfraksjoner oppnådd i forskjellige typer reaktorer varierer vesentlig (tabell 3.9). Sammen med motorbrensel, ammoniakk, er svovel og andre kjemiske produkter oppnådd på disse fabrikkene.

Som andre fedmeprosesser, krever kullbehandling ved forgasning med etterfølgende syntese av motorbrensel høye kapital- og driftskostnader. For eksempel regnskapsføres kapitalinvesteringer på bygging av en fabrikk Zabi-P ca 4 milliarder dollar, (i prisene på 1980). På 8000 timer utgjør de generelle driftskostnadene på denne bedriftens $ 987 millioner, et år (på 1980), inkludert:

• Kostnad for kull 125.
• Personellinnhold 80.
• Elektrisitet 80.
• Katalysatorer og reagenser 24
• Vann 2.
• Ekstra materialer 80 og reparasjon
• Overhead 80.
• Avskrivninger 120 avskrivninger

I sammenligning med hydrogeneringsprosessene, er metoden for å unngå kull gjennom syntesen av Fisher - Tropsch enklere for maskinvare design og driftsforhold, men det er termisk til. PD ca 15% lavere.

Hydrogenering (hydrogenering) av fast brensel kalles prosessen med å omdanne den organiske delen av drivstoff til væskeprodukter som er beriket med hydrogen og anvendt som flytende brensel. Problemet med hydrogenering av fast brensel oppstod i forbindelse med det økte forbruket av olje og behovet for effektivt å bruke lavt kalori- og høyspente fossile kuler, som representerer kompleksitet i forbrenningen. I industriell skala ble hydrogeneringen av fast brensel først organisert i 30-tallet i det 20. århundre i Tyskland og utviklet på grunn av behovet for å bruke for produksjon av motorbrensel av tunge harpiksholdige oljer med høyt innhold av svovel. For tiden i ulike land opererer i forskjellige land, i ulike land, drift av destruktiv dehydrogenering av drivstoff med kapasitet fra 200 til 1600 tonn / dag.

Hydrogenering av fast brensel representerer en destruktiv katalytisk prosess, som strømmer ved en temperatur på 400-560 ° C under trykk på hydrogen 20 - 10 MPa. Under disse forhold oppstår de intermolekylære og interatomiske (valence) bindinger i den organiske masse av drivstoff og reaksjonen av ødeleggelse og depolymerisering av høymolekylære kullstrukturer oppstår.

Problemet med hydrogenering av fast brensel oppstod i forbindelse med det økte forbruket av olje og behovet for effektivt å bruke lavt kalori- og høyspente fossile kuler, som representerer kompleksitet i forbrenningen. I industriell skala ble hydrogeneringen av fast brensel først organisert i 30-tallet i det 20. århundre i Tyskland og utviklet på grunn av behovet for å bruke for produksjon av motorbrensel av tunge harpiksholdige oljer med høyt innhold av svovel. For tiden i ulike land opererer i forskjellige land, i ulike land, drift av destruktiv dehydrogenering av drivstoff med kapasitet fra 200 til 1600 tonn / dag.

Hydrogenering av fast brensel representerer en destruktiv katalytisk prosess som strømmer ved 400-560 ° C under trykk fra hydrogen 20 -

10 MPa. Under disse forholdene er det en tåre av intermolekylære og interatomiske (valens) obligasjoner i den organiske masse av drivstoff og reaksjoner strømmer:

Ødeleggelse og depolymerisering av høymolekylære kullstrukturer

(C) n + pH2 → CNN2N;

hydrogenering av alkener;

Ødeleggelse av høyere alkaner, etterfulgt av hydrogenering av alkener og dannelsen av alkanere av en mindre molekylvekt

CNH2N + 2 → CMH2M + 2 + CRH2P + H2 → CRH2P + 2;

hydrogenering av kondenserte aromatiske systemer, etterfulgt av en syklus gap og dekalering

opplysninger om fem-ledede sykluser med dannelsen av isoalkaner og andre.

Siden hydrogeneringsprosessen fortsetter over hydrogen, blir polymeriserings- og polykondensasjonsreaksjonene av primære nedbrytningsprodukter undertrykt, og i ganske høy respekt er hydrogen / karbonforseglingsprodukter nesten ikke dannet.

Samtidig med hydrogenering av karbonforbindelser, er reaksjonene av hydrogenering av forbindelser som inneholder svovel, oksygen og nitrogen på reaksjoner, som ligner reaksjonene av hydrokloritet av petroleumsprodukter (kapittel VII).

Hydrogeneringsprosessen er katalytisk. Katalysatorer bruker kontaktmasser basert på molybdenforbindelser, nikkel eller jern med forskjellige aktivatorer, for eksempel:

MO3 + NIS + SAO + WAO + A12O3.

catalyst Activator Carrier.

Endring av prosessparametrene (temperatur, trykk, kontakttid) og katalysatorsammensetning Hydrogeneringsprosessen kan rettes mot fremstilling av produktene i den angitte sammensetning. Utbyttet av væske- og gassformige produkter av hydrogenering av fast brennstoff, avhenger av innholdet av flyktige stoffer i det, det vil si i graden av karbonet. Kul med høy grad av karbonforvirring (antrasitt, tynn kul) kan ikke brukes som råvarer for hydrogenering. Fra brenselene til dette formålet er brunt kul eller steinkluter med hydrogen / karbonforhold ikke egnet lavere enn 0,06 og askeinnhold på ikke mer enn 0,13 vekt. Dol.

Hydrogeneringsprosessen av faste brennstoffer kan utføres i væske- eller dampfasen. Fra mange teknologiske ordninger av væskefaset hydrogenering er den sykliske skjemaet den mest økonomiske. Det adskiller seg fra andre lavere hydrogenstrømningshastigheter, lavere temperatur og trykktrykk og lar deg fullt ut bruke alle komponentene i de behandlede råmaterialene. Det skjematiske diagrammet til en slik installasjon av hydrogenering er vist i fig.1.8.

Som et resultat av hydrogeneringen av alle typer faststoff, er et flytende produkt dannet inneholdende isoalkaner og naftener som anvendes som et råmateriale for katalytisk reformering og hydrokrakt, samt kjelebrensel og gass.

Figur 1.8. Cyklisk diagram av flytende fase hydrogenering av drivstoff: 1 - anordningen for fremstilling av råvarer; 2 - Pumpe for pasta; 3 - hydrogeneringsreaktor; 4 - Sentrifuger; 5, 6 - Destillasjonsanlegg; 1 - Neutralizer; 8 - Hydrotreating reaktor

Destruktiv hydrogenering utføres for å oppnå et fast stoff eller tungt flytende brennstoff av lys væskebrensel - bensin og kerosen. Ifølge kjemi er dette en svært kompleks prosess hvor splitting (ødeleggelse) av høymolekylære forbindelser (makromolekyler av kull) forekommer samtidig med dannelsen av enklere grense og uutslettbare hydrokarboner og fragmenter og tilsetning av hydrogen til fragmenter - På stedet for dobbeltbindinger og til aromatiske hydrokarboner. Depolymerisering og andre prosesser oppstår.
Tilsetningen av hydrogen (hydrogenering) ledsages av en reduksjon i volumet og varmefrigivelsen. Strømmen av hydrogeneringsreaksjoner bidrar til økningen i trykk og varme av varme av reaksjoner.
Vanligvis utføres hydrogeneringen av kulene ved et trykk på 2000-7000 NSM2 og en temperatur på 380-490 ° C. Katalysatorer anvendes for å akselerere reaksjonsoksider og jernsulfider, wolfram, molybden med forskjellige aktivatorer.
På grunn av kompleksiteten i hydrogeneringsprosessen utføres prosessen med å oppnå lysbrensel fra kullet - bensin og petroleum - i to trinn i væske- og dampfasen. Unge stein og brune kuler som inneholder en betydelig mengde hydrogen er mest egnet for hydrogenering. Det beste er coals hvis forhold mellom karbon og hydrogen ikke er mer enn 16-17. Skadelige urenheter er svovel, fuktighet og aske. Det tillatte fuktighetsinnholdet på 1-2%, aske 5-6%, svovelinnholdet må være minimal. For å unngå et stort forbruk av hydrogen, blir ikke brennstoffet rik på oksygen (for eksempel tre) ikke utsatt for hydrogenering.
Teknologien til hydrogeneringsprosessen er som følger. Subtile-knust kull (opptil 1 mm) med den ønskede askeismen omrøres med en katalysator, oftest oksider av jern, tørkes og forsvant forsiktig i en steinemølle med olje, som oppnås ved å separere hydrogeneringsprodukter. Kullinnholdet i pastaen skal være 40-50%. Pastaen mates til hydrogeneringsanlegget med en sandpumpe under ønsket trykk; Det er 2 og 3 kompressorer 2. Frisk og sirkulerende hydrogen serveres. Blandingen er forvarmet i varmeveksleren 4 på grunn av varme
Kjører fra hydrogenering av damper og gasser fra kolonnen, og deretter i den rørformede ovnen 5 til 440 ° C og går inn i hydrogeneringskolonnen 6, hvor, på grunn av varmeaksjonen stiger temperaturen til 480 °. Etter det er reaksjonsproduktene delt inn i separatoren til den øvre delen av hvilke par og gasser som går, og fra bunnen av slam.
Streeblandingen avkjøles i varmeveksleren 4 og et vannkjøleskap 8 til 50 ° C og 9. Etter fjerning av trykk destilleres kondensatet ved å motta en "bred fraksjon" (300-350 °) og tung olje. Den brede fraksjonen etter ekstraksjonsfenoler er laget i det andre nivået av hydrogenering. Slammet separert i separatoren 7, ble sentrifugeringen separert i tung olje og faste hus, som underkastes semi-crex. Som et resultat dannes tung olje og fraksjonen festet til bred. Solorester brukes som drivstoff. Tunge oljer går til å lage pasta. Gasser adskilt i separatoren 9, etter absorpsjon av hydrokarboner i skrubberen 10 oljeoljer returneres til prosessen ved bruk av en sirkulasjonspumpe 3.
Hydrogenering i den andre fasen utføres oftest i nærvær av WSO under trykk 3000 Ncm2 ved 360-445 ° C. Fra det resulterende hydrogeneringsproduktet isoleres bensin og kerafin eller diesel. I brensel oppnådd ved hydrogenering er det ingen umettede hydrokarboner, og svovel er i form av hydrogensulfid, lett fjernet når du vasker alkali, og deretter vann. Destruktiv hydrogenering utføres i kolonner laget av legerte stål som inneholder krom, nikkel, molybden. Veggtykkelse - opp til 200.L og høyde opp til 18 m og diameter 1 m. I kolonnene for hydrogenering i dampfasen er katalysatoren plassert på maskhyllene.
Bensinutbyttet kan nå 50-53% på kullbrennbar masse.