Сжижение угля Вики

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ прямого ожижения угля, включающий следующие этапы:

(1) приготовление угольной суспензии из сырого угля и катализатора;

(2) смешивание угольной суспензии с водородом и предварительная обработка смеси, затем подача ее в реакционную систему для проведения реакции ожижения;

3) разделение продуктов реакции, взятых из реактора, в сепараторе (9, 10) с образованием жидкой фазы и газовой фазы, а жидкая фаза подвергается фракционированию в ректификационной колонне (11) при атмосферном давлении получение продукта в виде газойлевой фракции и остаточного продукта;

(4) подача остаточного продукта, полученного в колонне, в дистилляционную колонну под вакуумом (12) при атмосферном давлении для разделения на дистиллят и остаток;

(5) смешивание фракции газойля и дистиллята с образованием смеси и затем подачу смеси в реактор гидроочистки с псевдоожиженным слоем с принудительной циркуляцией (13) для проведения процесса гидрирования;

(6) фракционирование продуктов гидрирования на нефтепродукты и растворитель-донор водорода, возвращаемый на стадию (1).

Способ по п. 1, в котором этап (1) включает следующие этапы:

(а) преобразование сырого угля в угольную пыль с заданным размером частиц после сушки и измельчения сырого угля в оборудовании для предварительной обработки; (b) обработка загрузки катализатора (3) и угольной пыли в устройстве для приготовления катализатора (4) для получения ультратонкого порошка катализатора сжижения угля; (c) перемешивание в аппарате (5) для приготовления суспензии катализатора ожижения угля и угольной пыли с растворителем-донором водорода (16) с образованием угольной суспензии.

Способ по п.1, в котором стадия реакции ожижения угля включает следующие стадии:

(а) подача суспензии угля после смешивания ее с водородом (6) и предварительного нагрева в первый реактор с псевдоожиженным слоем с принудительной циркуляцией (7) для проведения реакции сжижения с образованием продуктов реакции, покидающих реактор; (b) подача продуктов реакции, выходящих из первого реактора с псевдоожиженным слоем (7), после смешивания их с водородом, во второй реактор с псевдоожиженным слоем с принудительной циркуляцией (8) для продолжения реакции сжижения, причем указанные реакторы с псевдоожиженным слоем работают следующим образом: реакция условия: температура реакции 430-465 ° С; давление реакции 15-19 МПа; соотношение количества газа и жидкости 600-1000 нл / кг; объемный расход угольной взвеси 0,7-1,0 т / м3 ч; скорость добавления катализатора Fe / сухой углерод = 0,5-1,0% по весу.%.

Способ по п. 1, в котором этап (3) включает следующие этапы:

(а) подача потока продукта реакции в высокотемпературный сепаратор (9) для разделения на газовую фазу и жидкую фазу, в то время как температура в высокотемпературном сепараторе поддерживается на уровне 420 ° C;

(b) подача газовой фазы из высокотемпературного сепаратора (9) в низкотемпературный сепаратор (10) для дальнейшего разделения на газ и жидкость, в то время как температура в низкотемпературном сепараторе поддерживается при комнатной температуре.

5. Способ по п.2, в котором -FeOOH используют в качестве катализатора сжижения, частицы которого имеют диаметр 20-30 нм и длину 100-180 нм, и катализатор содержит серу в молярном отношении S / Fe = 2.

Способ по п.1, в котором гидрирование на стадии (5) проводят в следующих условиях: температура реакции составляет 330-390 ° C; давление реакции 10-15 МПа; соотношение количества газа и жидкости 600-1000 нл / кг; объемная скорость 0,8-2,5 ч-1 .

Способ по п.1, в котором рециркулирующий растворитель-донор водорода представляет собой гидрированный сжиженный нефтепродукт с температурой кипения в диапазоне 220-450 ° C.

8. Способ по п.1, в котором остаток в вакуумной ректификационной колонне (12) характеризуется содержанием твердых веществ 50-55% по весу.%.

9. Способ по п.1, в котором смесь дизельной фракции, покидающей атмосферную колонну, и дистиллята из вакуумной колонны имеет точку кипения C 5 в диапазоне 530 ° C.

Способ по п.1, в котором реактор (13) гидроочистки с псевдоожиженным слоем с принудительной циркуляцией представляет собой внутренний реактор, циркуляционный насос установлен около дна реактора, и катализатор в реакторе может быть заменен во время работы.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ сжигания угля, включающий его сушку, измельчение до мелкодисперсного состояния, смешение измельченного угля с прямым потоком кислородсодержащего газа и сжигание, отличающийся тем, что измельченный уголь нагревают до температуры полукоксования не менее 500 ° С. C, из него выделяются летучие газообразные углеводороды, которые затем разделяются на жидкую и газообразную фракции путем конденсации, а полукокс, полученный путем нагревания измельченного угля, смешивается с потоком газа, содержащего прямой кислород, и сжигается.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку измельченного угля проводят одновременно с измельчением угля.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что измельченный уголь нагревают до температуры полукоксования путем смешивания его с газообразным теплоносителем.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что измельченный уголь нагревают до температуры полукоксования путем смешивания его с твердым теплоносителем, имеющим температуру 800-1300 ° С.

3. Способ по п.3, отличающийся тем, что газообразным теплоносителем являются газы, образующиеся при сгорании по меньшей мере части летучих газообразных углеводородов.

6. Способ по п.3, отличающийся тем, что газообразным теплоносителем являются газы, образующиеся при сгорании по меньшей мере части полученного полукокса.

7. Способ по п.4, отличающийся тем, что твердым теплоносителем является полученный полукокс.

8. Способ по п.4, отличающийся тем, что твердым теплоносителем является кварцевый песок.

4. Способ по п.4, отличающийся тем, что твердый теплоноситель представляет собой дисперсный керамический материал.

Способ по п.4, отличающийся тем, что твердым теплоносителем является уголь.

4. Способ по п.4, отличающийся тем, что твердый теплоноситель представляет собой оксид неорганического вещества с размером фракции 0,5-5 мм.

12. Способ по п.9, или 10, или 12, отличающийся тем, что теплоноситель после использования отделяется от древесного угля путем просеивания.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что газообразную фракцию летучих углеводородов полностью или частично сжигают.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что перед сжиганием газовую фракцию летучих углеводородов очищают от веществ, содержащих серу.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев измельченного угля до температуры полукоксования осуществляют в вихревой камере путем смешивания его с горячим газом.

Ответы к параграфу 19

1. Каковы основные известные вам природные источники углеводородов: нефть, природный газ, сланцы, уголь.

2. Каков состав природного газа? Просмотрите на карте наиболее важные месторождения: а) природный газ; Кипятить; в) уголь.

3. Каковы преимущества природного газа перед другими видами топлива? Для каких целей используется природный газ в химической промышленности. Природный газ, по сравнению с другими источниками углеводородов, легче всего добывать, транспортировать и обрабатывать. В химической промышленности природный газ используется как источник низкомолекулярных углеводородов.

4. Напишите уравнения реакции для получения: а) ацетилена из метана; б) хлоропреновый каучук из ацетилена; в) четыреххлористый углерод из метана.

5. В чем разница между попутным нефтяным газом и природным газом? Попутный газ – это летучие углеводороды, растворенные в нефти. Их выделяют перегонкой. В отличие от природного газа, его можно добывать на любой стадии разработки нефтяного месторождения.

6. Опишите основные продукты, полученные из попутных нефтяных газов. Основные продукты: метан, этан, пропан, н-бутан, пентан, изобутан, изопентан, н-гексан, н-гептан, изомеры гексана и гептана.

7. Назовите наиболее важные нефтепродукты, укажите их состав и объем.

8. Какие виды смазочных масел используются в производстве: моторные масла для трансмиссий, промышленные эмульсии, смазочные и охлаждающие жидкости для металлорежущих станков и т.д.

9. Как проводится перегонка масла?

10. Что такое крекинг нефти? Составьте уравнение реакций разложения углеводородов и в этом процессе.

11. Потому что можно получить не более 20% бензина прямой перегонкой масла. Потому что содержание бензиновой фракции в масле ограничено.

12. В чем разница между термическим крекингом и каталитическим крекингом? Характеристика бензина термического и каталитического крекинга При термическом крекинге необходимо нагревать реагенты до высоких температур, при каталитическом крекинге введение катализатора снижает энергию активации реакции, что может значительно снизить температуру реакции.

13. Как можно практически отличить крекинг-бензин от бензина первого прохода? устойчив к детонации и рекомендован для использования в двигателях внутреннего сгорания.

14. Что такое масляный ароматизатор? Напишите уравнения реакций, чтобы объяснить этот процесс.

15. Какие основные продукты получают из коксующегося угля? Нафталин, антрацен, фенантрен, фенолы и каменноугольные масла.

16. Как получают кокс и где он используется. Кокс представляет собой пористый твердый продукт серого цвета, полученный из газированного какао при температурах 950–1100 в отсутствие кислорода. Он используется для плавки чугуна, как бездымное топливо, восстановитель железной руды и дрожжи для сыпучих материалов.

17. Какие основные продукты получают: а) из каменноугольной смолы; б) от воды поверх смолы; в) от газа коксохимического завода? Где они используются? Какие органические вещества можно получить из коксового газа? А) бензол, толуол, нафталин – химическая промышленность; б) аммиак, фенолы, органические кислоты – химическая промышленность; в) водород, метан, этилен – топливо.

18. Запомните все основные способы получения ароматических углеводородов. В чем разница между методами получения ароматических углеводородов из угля и продуктов нефтяного кокса? Запишите уравнения соответствующих реакций, которые различаются методами производства: первичная очистка нефти основана на различии физических свойств различных фракций, а кокс основан исключительно на химических свойствах угля.

19. Объясните, как в процессе решения энергетических проблем в стране будут совершенствоваться методы переработки и использования природных углеводородных ресурсов. Поиск новых источников энергии, оптимизация процессов добычи и переработки нефти, разработка новых катализаторов для снижения выбросов стоимость всей продукции и т д

20. Каковы перспективы получения жидкого топлива из угля. В будущем возможно получение жидкого топлива из угля при условии снижения затрат на его производство.

Задача 1. Известно, что газ содержит по объему метан 0,9, этан 0,05, пропан 0,03, азот 0,02. Сколько воздуха нужно для сжигания 1 м3 этого газа в нормальных условиях?

Задача 2. Сколько воздуха необходимо, чтобы сжечь 1 кг гептана?

Задача 3. Рассчитайте, какой объем (в л) и какая масса (в кг) окиси углерода (IV) будет получена при сжигании 5 моль октана (nu.).

2 Гидрогенизация

Гидрирование лигнита – это процесс прямого превращения угля в синтетическое топливо жидкого и газообразного агрегатного состояния, который происходит при высоком давлении и относительно высокой температуре.

Это направление переработки угля исследуется в нескольких странах мира. За рубежом эта технология получила наибольшее промышленное внедрение в Южной Африке, где действуют четыре завода с общей годовой производительностью примерно 8-10 миллионов тонн жидкого топлива. Работа выполняется по запатентованной технологии SASOL на основе усовершенствованного метода Фишера-Тропша. Поскольку SASOL проводит политику поддержания высоких выплат за право использования технологии, это приводит к высокой стоимости ее промышленного внедрения в других странах.

Подготовка лигнита включает дробление, сушку, приготовление гидрогенизированной угольной пульпы. Измельчение осуществляется при крупности частиц менее 0,1 мм – для повышения реакционной способности поверхности это реализовано в дезинтеграторах. При этом внешняя удельная поверхность увеличивается в 20-30 раз, объем переходных пор – в 5-10 раз. Затем уголь сушат. Поры заполняются влагой, препятствующей проникновению реагентов в угольное вещество, выделяется в процессе процесса в зону реакции, снижая парциальное давление H2, а также увеличивает количество сточных вод. Для сушки используются трубчатые паровые сушилки, вихревые камеры, трубчатые сушилки, в которых уголь сушат до остаточной влажности 1,5%. Теплоноситель – горячие пары с минимальным содержанием O2 (0,1-0,2%), чтобы уголь не подвергался окислению. Уголь не нагревают выше 150-200 ° C, чтобы избежать снижения реакционной способности.

Требования к бурому углю, который подают на ожижение

На основе обширного экспериментального материала было показано, что уголь с хорошей гидратацией содержит от 65 до 85% C, более 5% H и имеет выход летучих (V) более 30%. Рациональная влажность исходного угля для процесса гидрогенизации Wrt = 10-15%, зольность Ad = 10-12%, d-значение

Наиболее распространенная схема гидрирования показана на Рисунке 1.2

Рис. 1.2 – Схема получения синтетического жидкого топлива из бурого угля

Динамика потребления газа из угля в мире

Использование по назначению Использование в 2001 г., МВт газа Доля в 2001г., % Введено к концу 2004 г., МВт газа Годовой прирост мощности в 2002-2004 гг., %
Химическое производство 18 000 45 5 000 9,3
Внутрицикловая газификация (производство энергии) 12 000 тридцать 11.200 31 год
Синтез Фишера-Тропша 10 000 25
ОБЩИЙ 40 000 100 17200 14,3

Представленные данные наглядно демонстрируют ускорение динамики вовлечения газификации угля в мировую промышленность. Растущий интерес к внутрицикловой газификации угля в развитых странах объясняется двумя причинами.

Во-первых, ТЭС с внутрицикловой газификацией менее опасна для окружающей среды. Предварительная обработка газа снижает выбросы оксидов серы, оксидов азота и твердых частиц.

Во-вторых, использование бинарного цикла позволяет значительно повысить КПД электростанции и, как следствие, снизить удельный расход топлива.

В таблице 2 приведены типичные значения удельных выбросов и КПД для ТЭС с внутрицикловой газификацией и для ТЭС с традиционным сжиганием угля.

Таблица 2

Удельные выбросы и КПД для ТЭС с внутрицикловой газификацией и традиционным сжиганием угля

Параметры Традиционная угольная электростанция ТЭС с внутрицикловой газификацией
Концентрация вредных веществ в дымовых газах (для углеродных ТЭС – по европейскому стандарту), мг / м3 – SOx – NOx – Твердые частицы 130 150 16 10 30 10
Электрический КПД, % 33-35 42-46

Следует отметить, что удельные капитальные затраты при использовании внутрицикловой газификации составляют около 1500 долларов США на 1 кВт с перспективой снижения до 1000–1200 долларов США, в то время как для традиционной ТЭС капитальные затраты на единицу составляют около 800–900 долларов США за 1 кВт. 1 кВт 1 кВт. Понятно, что ТЭС с внутрицикловой газификацией твердого топлива более привлекательны при наличии экологических ограничений на месте и при использовании достаточно дорогостоящего топлива, так как расход топлива на 1 кВт невелик.

Эти условия типичны для развитых стран. В настоящее время наиболее перспективным направлением в энергетике считается использование газификации твердого топлива в цикле.

3.3 Инженерные разработки в прошлом веке

В настоящее время сформировались следующие наиболее удобные области применения метода газификации:

– газификация сернистых и поликенериновых топлив с последующим сжиганием образующихся газов на мощных тепловых электростанциях. Ежегодно добываемые в России угли содержат около 10 миллионов тонн серы, большая часть которой выбрасывается в атмосферу при сжигании в виде токсичных оксидов серы и сероуглерода. Во время газификации серных углеводородов образуется сероводород, который относительно легко извлекается, а затем превращается в техническую серу или серную кислоту

– газификация твердого топлива для масштабного производства заменителей природного газа. Это направление имеет первостепенное значение для местного газоснабжения в районах, удаленных от месторождений природного газа и нефти или крупных газопроводов

– газификация твердого топлива для получения синтез-газа, восстановительных газов и водорода для нужд химической, нефтехимической и металлургической промышленности.

Процесс газификации зависит от многих факторов, которые влияют на состав производимого газа и его теплотворную способность. В связи с этим до сих пор не существует общепринятой единой классификации способов реализации рассматриваемого процесса. Ниже представлен один из возможных вариантов классификации.

По типу струи (газификатора): воздушная, воздушно-кислородная, паровоздушная, парокислородная.

По давлению: при атмосферном давлении, при повышенном давлении.

· По размеру топливных частиц: газификация крупнозернистого (кускового), мелкозернистого и пылевидного топлива.

По конструктивным особенностям зоны реакции: в неподвижном плотном слое топлива, в кипящем слое топлива, в пламени пылевидного угля.

По способу золоудаления: в твердом виде, в виде жидкого шлака.

По способу подачи тепла: при частичном сжигании топлива в газогенераторе, при смешивании топлива с предварительно нагретым твердым, жидким или газообразным теплоносителем (регенеративный нагрев), при подаче тепла через стенку прибора (рекуперативный нагрев).

Монооксид углерода, карбонилы металлов и правило 18 электронов

Несколько

синтез окиси углерода e

водород представляет собой огромное, как

практический и теоретический

интерес, поскольку они позволяют двум

простейших веществ, чтобы получить самые ценные

органические соединения. Это здесь

решающую роль играет катализ

переходные металлы, способные к

активировать инертные молекулы CO e

H2.

Активация молекулы переносит их в

более реактивное состояние.

Следует особо отметить, что в преобразованиях

синтез-газ был широко разработан

новый тип катализа – комплексный катализ

переходные металлы или комплексы металлов

катализ (см статью О.Н. Темкина

).

Нравится

молекула CO инертна? Представление

по инерции износа угарного газа

условный. В 1890 году Le Monde

полученный из никелевого металла и

первый карбонильный окись углерода

соединение металла, летучая жидкость

с температурой кипения 43 ° C – Ni (CO) 4 .

История этого открытия интересна,

которые можно отнести к разряду случайных. Le Monde,

исследовать причины быстрой коррозии

никелевые реакторы в производстве

сода из NaCl, аммиака и СО2,

установлено, что причиной коррозии является

наличие примесей в СО2

окись углерода, которая прореагировала

с никелем с образованием тетракарбонила

Ni (CO) 4 .

Это открытие позволило Монду копнуть глубже

разработать способы очистки никеля

получая летучий карбонил

никель и его последующее термическое

снова разложение на никель и СО. Через

бункер также был обнаружен случайно 25 лет назад

железо – Fe (CO) 5.

Когда BASF обнаружил давно забытый

стальной баллон с СО, на дне обнаружен

желтая жидкость – пентакарбонил железа,

который постепенно превратился в

реакция металла

утюг с высоким давлением CO.

Поскольку карбонилы металлов

очень токсичные соединения, сначала

отношение к ним химиков было много

хорошо, но после того, как я был

были обнаружены удивительные свойства, в том числе

количество катализаторов, которые они идентифицировали

их широкое применение, особенно в химии

монооксид углерода. Обратите внимание, что многие

мелкодисперсные металлы

может реагировать напрямую

с угарным газом, но так

получить только карбонилы никеля е

железа. Карбонилы других металлов

они получаются при восстановлении их соединений

в присутствии высокого CO

давления.

Состав

переходные карбонильные комплексы

металлы можно предсказать на основе

правило 18 электронов, согласно которому

комплекс будет стабильным, если сумма

валентные электроны металла и электроны,

обеспечивается лигандом, в нашем случае

CO, будет равно 18, так как в этом случае

электронные совпадения конфигурации

стабильная конфигурация атомов

благородные газы (криптон).

Молекула

окись углерода имеет только

пара электронов, а пара электронов

углерод может быть предоставлен

для образования связи с металлом на

донорно-акцепторный тип. Нравиться

например, рассмотрим структуру карбонилов

железо и никель Fe (CO) 5 e

Ni (CO) 4.

Атомы железа и никеля имеют соответственно

8 и 10 валентных электронов, а для заполнения

электронная оболочка атома до конфигурации

атом благородного газа криптона

10 и 8 электронов отсутствуют, поэтому

в образовании карбонилов у атома железа

должны предоставить электронные пары

пять молекул CO и атом никеля —

четыре.

Переходный

металлы с нечетным числом валентностей

электроны, биядерная форма

карбонильные комплексы. Итак, для кобальта

с девятью валентными электронами,

к стабильной электронной конфигурации

девять электронов отсутствуют. Одно ядро

комплексы из-за усыновления четырех пар

из молекул CO будет непарный

электроны, и такие радикальные частицы

персонажи взаимодействуют друг с другом

для образования связи металл-металл, e

результат – димер

co2 комплекс (CO) 8.

Взаимодействие

или координация окиси углерода с

металл ведет к перераспределению

электронная плотность не только на CO,

но также и на металле, который оказывает значительное влияние

от реакционной способности карбонила

сложный. Наиболее распространенным является

называется линейным типом координации

CO:

В

это не просто взаимодействие

из-за пары свободных электронов

углерода, но также р-взаимодействие из-за

перенос электрона с d-орбитали металла

для вакантных энергетически доступных

углеродные орбитали:

Актуальность

Поэтому необходимо разработать такую ​​технологию первичной обработки и агломерации бурого угля, которая учитывала бы специфические свойства исходного бурого угля, условия гидравлического транспорта угля и требования к характеристикам бурого угля как сырья угля на дальнейших операциях переработки: пиролиз, сжигание, ожижение, брикетирование, обезвоживание. Решением этой проблемы может стать технология переработки угля нефтяными реагентами – нефтяная агрегация.

Селективная агрегация угля в масле объединяет ряд процессов для структурирования полидисперсной мелкодисперсной фазы угля в водной среде с использованием маслянистых реагентов. В основе процессов избирательной агрегации угольной нефти лежит механизм адгезионного взаимодействия олеофильной поверхности угля с маслами, в результате чего достигается ее избирательное смачивание и агрегация в турбулентном потоке воды. Не смачиваемые нефтью гидрофильные частицы не входят в структуру агрегатов, что позволяет изолировать их в виде суспензии горных пород.

Обработка лигнита путем селективной агрегации масла исключает его распад и пропитку, «сохраняя» органическое вещество в гидрофобных агрегатах, которые легко обезвоживаются механическими методами и являются хорошим сырьем для пиролиза, брикетирования и газификации.

1 Брикетирование

Брикетирование древесного угля – это физико-химический процесс получения механически и термически прочного сортового продукта: кирпича, имеющего заданную геометрическую форму, размер и вес.

Технологический процесс брикетирования бурого угля без связующего состоит из следующих операций: подготовка угля по крупности и влажности и прессование.

Технологические показатели, которым должны соответствовать брикеты из бурого угля: масса брикета 100-500 г, механическое сопротивление истиранию 75-80%, прочность на сжатие и изгиб соответственно 70-90 и 10-15 МПа, влагопоглощение 3-4%, теплота сгорания 24000- 30000 кДж / кг, зольность 10-25%.

Источник – https://mr-build.ru/newteplo/ozizenie-ugla.html
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: