ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Гидрогенизация из "Химия и переработка угля" Процессы газификации классифицируются прежде всего по характеру взаимодействия угля с газифицирующими агентами. По этому признаку различают газификацию в плотном слое угля, продуваемом газифицирующими агентами в кипящем слое в спутном потоке. [c.183] По конечной температуре процессы газификации можно разделить на высокотемпературные с жидким щлакоудалением и низкотемпературные с твердым золоудалением. Нижняя температурная граница процесса газификации определяется кинетическими соображениями, ибо при температурах ниже 800 °С реакции газификации без применения катализаторов практически не идут. [c.183] На аппаратурное оформление процесса газификации существенное влияние оказывает давление. Повыщенное давление в газификаторе интенсифицирует процесс, удешевляет последующую очистку газа, но усложняет и удорожает конструкцию аппарата. Повышение давления приводит также к увеличению содержания метана в продуктах газификации, что представляет интерес при использовании продуктов газификации в качестве заменителя природного газа. Достаточно полно различные процессы газификации рассмотрены в монографии [61]. [c.183] Сегодня в мире работает большое число газогенераторов типа Лурги, разработанных еще в 30-е годы, в которых медленно опускающийся слой угля продувается восходящим потоком паровоздушной или парокислородной смеси под давлением около 3 МПа [62]. В газификатор загружается измельченный в грохотах уголь (размеры 5—30 мм). Получаемый газ содержит большое количество продуктов пиролиза, что удорожает его очистку, и используется в качестве так называемого городского газа. [c.183] Примерно к тому же времени относится разработка газогенераторов Копперса — Тотцека, которые и сегодня имеют промышленное значение главным образом для производства синтез-газа. В этих газогенераторах процесс осуществляется при движении угольной пыли в спутном потоке с парокислородной смесью при атмосферном давлении состав смеси подбирается таким, чтобы обеспечивалась температура 1500—1600°С. Газогенератор работает с жидким щлакоудалением. Высокая температура процесса связана с необходимостью эффективной утилизации физического тепла продуктов газификации — газов и жидкого шлака. Процесс Копперса — Тотцека весьма интенсивный. В варианте с четырьмя горелками единичная производительность газогенератора по углю может составить до 50 т/ч, а по газу до 100 тыс. /ч. [c.183] Наконец, из старых газогенераторов, используемых промышленностью и в настоящее время, следует упомянуть газогенератор Винклера. Первый такой аппарат был построен еще в 1926 г. В газогенераторе Винклера процесс осуществляется в кипящем слое угля, создаваемом потоком парокислородной смеси при атмосферном давлении. В процессе используется уголь крупностью О—5 мм. В зависимости от плавкости золы температура выбирается в интервале 900—1000 °С. При этом в получаемом газе отсутствуют продукты пиролиза, а золоудаление осуществляется еще в твердом виде. Наибольшая известная производительность по газу газогенератора Винклера 60 тыс. м /ч. [c.184] Перечисленные методы достигли промышленной зрелости и могут считаться классическими. [c.184] В начале 0-х годов в результате мирового нефтяного кризиса интерес к углю как топливу и химическому сырью усилился. Это сказалось и на развертывании работ по созданию новых методов газификации. Целью этих работ было увеличение энергетической эффективности процесса газификации увеличение единичной производительности газогенераторов улучшение экономических показателей процесса повышение давления процесса, как средство удешевления предыдущей очистки полученного газа. [c.184] При этом усовершенствуются уже известные методы газификации, а также разрабатываются новые. Так, ряд фирм ФРГ работают над усовершенствованием процесса Лурги. Предпринимаются попытки осуществления процесса при повышенном давлении до 10 МПа, расширения возможного ассортимента углей, устранения нежелательных побочных продуктов [63]. [c.184] В 70-е годы начались разработки метода Винклера при повышенном давлении [64, 65] в газогенераторе до 1,1—1,5 МПа. Ведутся работы по созданию газогенераторов для газификации угля в спутном потоке под давлением. В 1978—1979 годах в ФРГ тремя различными объединениями фирм пущены в эксплуатацию три опытные установки производительностью по углю 6 и 11 т/ч. В этих установках, представляющих собой усовершенствованный метод Копперса — Тотцека, давление увеличено до 2—4 МПа. Большое внимание в этих разработках уделяется вводу угольной пыли в реактор под давлением и проблеме утилизации тепла продуктов газификации [66]. [c.184] Среди новых разработок, а в настоящее время насчитывается более 30 различных схем газификации угля, следует упомянуть те, которые реализованы в достаточно крупных масштабах. [c.184] Основным преимуществом метода Тексако является простота решения ввода угля под высоким давлением в газогенератор. Водоугольная суспензия при отношении уголь вода = 3 2 является легкоподвижной и перекачивается насосами. К сожалению, такой метод непосредственно не применим к бурым углям, поскольку их собственная влажность очень высока и количество воды, необходимое для создания подвижной суспензии, оказывается недопустимо большим. [c.185] С + СОо = 2С0 //298 = 172,5 кДж/моль. [c.186] Теплота этой реакции компенсирует эндотермический эффект собственно газификации угля. [c.186] Образовавшийся карбонат кальция вместе с некоторой частью непрореагировавшего угля с помощью пневмотранспорта направляется в топку-регенератор. Сюда же подается воздух, в результате чего уголь сгорает, а карбонат кальция вновь разлагается на СаО и СО2, которые возвращаются в газификатор. Дополнительное количество СО2 на реакцию с углеродом должно вводиться в процесс извне. [c.186] Подогрев реагентов может осуществляться в плазматронах (плазменная газификация), в регенеративных теплообменниках, в которых насадка разогревается продуктами сгорания какого-либо топлива. Подобные установки создаются в лабораториях и пока не достигли опытной стадии. Вопрос о целесообразности использования этих методов требует тщательного технико-экономического анализа. [c.187] Однако следует отметить, что все эти достижения не позволили повысить рентабельность процессов гидрогенизации угля в такой степени, чтобы получаемая с их помощью синтетическая нефть могла конкурировать с природной нефтью, тем более в период снил ения стоимости последней. [c.188] Временная стабилизация в энергетике настоятельно диктует необходимость использования оставщегося времени (до момента неизбежного нового подъема цен на нефть) на расширение теоретических и экспериментальных исследований с целью накопления необходимых данных для создания высокоэкономических гидрогенизационных процессов третьего поколения. [c.188] Вернуться к основной статье