هیدروژناسیون سوخت جامد روش هیدروژناسیون زغال سنگ واکنش هیدروژناسیون زغال سنگ

برای به دست آوردن ترکیبات شیمیایی ارزشمند از زغال سنگ، از فرآیندهای عملیات حرارتی (نیمه کک سازی، کک سازی) یا عملیات حرارتی در حضور هیدروژن تحت فشار (هیدروژناسیون) استفاده می شود.

تجزیه حرارتی زغال سنگ با تشکیل کک، قطران و گازها (عمدتا متان) همراه است. رزین های نیمه کک زغال سنگ عمدتاً حاوی ترکیبات معطر هستند. تارهای نیمه کک‌شونده زغال‌سنگ قهوه‌ای همراه با ترکیبات معطر، حاوی مقدار قابل توجهی سیکلوآلکان‌ها و آلکان‌های اشباع شده نیز هستند. کک محصول هدف نیمه کک سازی است. در طی فرآیند حرارتی زغال سنگ در حضور هیدروژن، تقریباً می توان جرم آلی زغال سنگ را به طور کامل به هیدروکربن های مایع و گاز تبدیل کرد.

بنابراین، هیدروژناسیون زغال سنگ را می توان برای به دست آوردن نه تنها سوخت موتور و هواپیما، بلکه مواد خام اصلی پتروشیمی نیز مورد استفاده قرار داد.

مایع سازی زغال سنگ یک فرآیند پیچیده است، از یک سو، تجزیه ساختار توده آلی زغال سنگ با شکستن کمترین پیوندهای ظرفیتی تحت تأثیر دما، و از سوی دیگر، هیدروژنه شدن. پیوندهای شکسته و غیر اشباع استفاده از هیدروژن هم برای افزایش نسبت H:C در محصولات به دلیل هیدروژناسیون مستقیم و هم برای تثبیت محصولات تخریب ماکرومولکول های حذف شده ضروری است.

اجرای فرآیند هیدروژناسیون زغال سنگ تحت فشار نسبتا کم - تا 10 مگاپاسکال - با استفاده از خمیر دهنده هیدروژن با منشاء نفت یا زغال سنگ و استفاده از کاتالیزورهای کارآمد امکان پذیر است.

یکی از مشکلات اصلی در مایع سازی زغال سنگ، بهینه سازی فرآیند انتقال هیدروژن از شکل دهنده خمیر دهنده به ماده زغال سنگ است. درجه بهینه ای از اشباع هیدروژنی مولکول های دهنده وجود دارد. عامل ایجاد خمیر باید 1-2٪ بیشتر از محصولات مایع زغال سنگ حاوی هیدروژن باشد. معرفی جانشین‌های انواع مختلف به ساختار اهداکننده‌ها بر ویژگی‌های ترمودینامیکی و جنبشی تأثیر می‌گذارد. انتقال هیدروژن از اهداکنندگان به حامل ها - مولکول های ترکیبات معطر - طبق مکانیسم رادیکال های آزاد به تدریج انجام می شود.

در فشار کم (حداکثر 10 مگاپاسکال)، استفاده از کمک کننده ها به زغال سنگ اجازه می دهد تا بیش از 1.5٪ هیدروژن اضافه کند و برای مایع سازی عمیق زغال سنگ (90٪ یا بیشتر)، باید تا 3٪ هیدروژن اضافه شود، که این مقدار هیدروژن است. را می توان با معرفی آن از فاز گاز انجام داد.

کاتالیزور مولیبدن به کار رفته در ترکیب با آهن و سایر عناصر به طور قابل توجهی فرآیند را تشدید می کند، عمق مایع سازی زغال سنگ را افزایش می دهد و وزن مولکولی محصولات را کاهش می دهد.

محصولات اولیه اصلی هیدروژناسیون زغال سنگ، محصول هیدروژنه و لجن حاوی حدود 15 درصد محصولات جامد (خاکستر، زغال سنگ تبدیل نشده، کاتالیزور) است. محصولات هیدروژناسیون گازی حاوی هیدروکربن‌های C1-C4، آمونیاک، سولفید هیدروژن، اکسیدهای کربن مخلوط شده با هیدروژن برای خالص‌سازی با جذب سیکل کوتاه فرستاده می‌شوند و گاز با محتوای هیدروژن 80-85 درصد به فرآیند بازگردانده می‌شود.

در طول تراکم هیدروژنات، آب جدا می شود که حاوی آمونیاک محلول، سولفید هیدروژن و فنل ها (مخلوطی از مونو و پلی هیدریک) است.

در زیر یک نمودار شماتیک از پردازش شیمیایی زغال سنگ (طرح 2.3) است.

میعانات آب حاوی 12-14 گرم در لیتر فنل با ترکیب زیر است (در درصد (وزنی):

برای به دست آوردن فنل ها، هیدروکربن های معطر و الفین ها، طرحی برای پردازش شیمیایی محصولات مایع سازی زغال سنگ ایجاد شده است که شامل: تقطیر برای جداسازی کسر از bp است. تا 513 K; جداسازی و فرآوری فنل های خام؛ هیدروتراسیون کسر وسیع dephenolized با bp. تا 698 K; تقطیر محصول تصفیه شده با آب به قطعات با bp. تا 333، 333-453، 453-573 و 573-673 K. هیدروکراکینگ فراکسیون های متوسط ​​به منظور افزایش بازده فراکسیون های بنزین. اصلاح کاتالیزوری کسری با bp. تا 453 K; استخراج هیدروکربن های معطر؛ پیرولیز بنزین رافینیت

هنگام پردازش زغال سنگ قهوه ای از کانسار بورودینو حوضه زغال سنگ کانسکو-آچینسک، از نظر وزن خشک زغال سنگ، ترکیبات زیر را می توان (در درصد وزنی) به دست آورد:

علاوه بر این، 14.9٪ از گازهای هیدروکربنی C1-C2 را می توان جدا کرد. 13.4٪ - گازهای هیدروکربن مایع C 3 - C 4، و همچنین 0.7٪ آمونیاک و 1.6٪ سولفید هیدروژن.

هیدروژناسیون (هیدروژناسیون) سوخت جامد فرآیند تبدیل بخش آلی سوخت به محصولات مایع غنی شده با هیدروژن و استفاده به عنوان سوخت مایع است. مشکل هیدروژناسیون سوخت جامد به دلیل افزایش مصرف نفت و نیاز به استفاده بهینه از زغال سنگ های فسیلی کم کالری و پر خاکستر که سوزاندن آنها دشوار است، به وجود آمده است. در مقیاس صنعتی، هیدروژناسیون سوخت های جامد برای اولین بار در دهه 1930 در آلمان سازماندهی شد و به دلیل نیاز به استفاده از روغن های رزینی سنگین با محتوای گوگرد بالا برای تولید سوخت موتور توسعه یافت. در حال حاضر تاسیسات هیدروژن زدایی مخرب سوخت با ظرفیت 200 تا 1600 تن در روز در کشورهای مختلف در حال فعالیت هستند.

هیدروژناسیون سوخت جامد یک فرآیند کاتالیزوری مخرب است که در دمای 400-560 درجه سانتیگراد تحت فشار هیدروژن 20-10 مگاپاسکال رخ می دهد. در این شرایط، پیوندهای بین مولکولی و بین اتمی (ظرفیت) در توده آلی سوخت شکسته می شود و واکنش های تخریب و پلیمریزاسیون ساختارهای مولکولی بالا زغال سنگ ادامه می یابد.

مشکل هیدروژناسیون سوخت جامد به دلیل افزایش مصرف نفت و نیاز به استفاده بهینه از زغال سنگ های فسیلی کم کالری و پر خاکستر که سوزاندن آنها دشوار است، به وجود آمده است. در مقیاس صنعتی، هیدروژناسیون سوخت های جامد برای اولین بار در دهه 1930 در آلمان سازماندهی شد و به دلیل نیاز به استفاده از روغن های رزینی سنگین با محتوای گوگرد بالا برای تولید سوخت موتور توسعه یافت. در حال حاضر تاسیسات هیدروژن زدایی مخرب سوخت با ظرفیت 200 تا 1600 تن در روز در کشورهای مختلف در حال فعالیت هستند.

هیدروژناسیون سوخت جامد یک فرآیند کاتالیزوری مخرب است که در دمای 400-560 درجه سانتیگراد تحت فشار هیدروژن 20 - رخ می دهد.

10 مگاپاسکال در این شرایط، پیوندهای بین مولکولی و بین اتمی (ظرفیت) در توده آلی سوخت شکسته می شود و واکنش های زیر رخ می دهد:

تخریب و دپلیمریزاسیون ساختارهای مولکولی بالا زغال سنگ

(C)n + nH2 → CnH2n;

هیدروژناسیون آلکن های حاصل؛

تخریب آلکان های بالاتر با هیدروژناسیون بعدی آلکن ها و تشکیل آلکان هایی با وزن مولکولی پایین تر

CnH2n+2 → CmH2m+2 + CpH2p + H2 → CpH2p+2;

هیدروژناسیون سیستم های آروماتیک متراکم و به دنبال آن شکستن حلقه و دالکیلاسیون

باز شدن حلقه های پنج عضوی با تشکیل ایزوآلکان ها و غیره.

از آنجایی که فرآیند هیدروژناسیون در مقادیر زیاد هیدروژن انجام می شود، واکنش های پلیمریزاسیون و پلی تراکم محصولات تخریب اولیه سرکوب می شوند و در نسبت هیدروژن/کربن به اندازه کافی بالا، محصولات تراکمی تقریباً تشکیل نمی شوند.

همزمان با هیدروژنه شدن ترکیبات کربنی، واکنش های هیدروژنه شدن ترکیبات حاوی گوگرد، اکسیژن و نیتروژن بر اساس واکنش هایی مشابه واکنش های هیدروژنه شدن فرآورده های نفتی انجام می شود (فصل هفتم).

فرآیند هیدروژناسیون کاتالیزوری است. به عنوان کاتالیزور، توده های تماس مبتنی بر ترکیبات مولیبدن، نیکل یا آهن با فعال کننده های مختلف استفاده می شود، به عنوان مثال:

MoO3 + NiS + CaO + BaO + A12O3.

حامل فعال کننده کاتالیزور

با تغییر پارامترهای فرآیند (دما، فشار، زمان تماس) و ترکیب کاتالیزور، فرآیند هیدروژناسیون را می توان به سمت به دست آوردن محصولات یک ترکیب معین هدایت کرد. بازده محصولات مایع و گاز هیدروژناسیون سوخت جامد اساساً به محتوای مواد فرار در آن بستگی دارد، یعنی به درجه زغال‌زایی آن. زغال‌های با درجه زغال‌زایی بالا (آنتراسیت، زغال‌سنگ بدون چربی) نمی‌توانند به عنوان مواد خام برای هیدروژناسیون استفاده شوند. سوخت های مناسب برای این منظور زغال سنگ قهوه ای یا زغال سنگ سخت با نسبت هیدروژن/کربن حداقل 0.06 و میزان خاکستر آن بیش از 0.13 وزنی نیست. دلار آمریکا

فرآیند هیدروژناسیون سوخت جامد را می توان در فاز مایع یا بخار انجام داد. از بین بسیاری از طرح های تکنولوژیکی برای هیدروژناسیون فاز مایع، مقرون به صرفه ترین طرح چرخه ای است. با مصرف هیدروژن کمتر، دما و فشار فرآیند پایین تر از سایرین متفاوت است و امکان استفاده کامل از تمام اجزای مواد خام فرآوری شده را فراهم می کند. یک نمودار شماتیک از چنین کارخانه هیدروژنه سازی در شکل 1.8 نشان داده شده است.

در نتیجه هیدروژنه شدن انواع سوخت جامد، یک محصول مایع حاوی ایزوآلکان ها و نفتن ها تشکیل می شود که به عنوان ماده اولیه برای اصلاح کاتالیزوری و هیدروکراکینگ و همچنین سوخت و گاز بویلر استفاده می شود.

شکل 1.8. طرح چرخه ای هیدروژناسیون فاز مایع سوخت: 1 - دستگاه برای تهیه مواد خام. 2 - پمپ برای پاستا; 3 - راکتور هیدروژناسیون; 4 - سانتریفیوژ; 5، 6 - گیاهان تقطیر. 1 - خنثی کننده؛ 8 - راکتور تصفیه آب

پردازش هیدروژنه زغال سنگ همه کاره ترین روش مایع سازی مستقیم است. مبانی نظری برای تأثیر هیدروژن بر ترکیبات آلی تحت فشار در آغاز قرن بیستم ایجاد شد. آکادمیک V.N. Ipatiev. اولین مطالعات گسترده در مورد کاربرد فرآیندهای هیدروژناسیون در پردازش زغال سنگ توسط دانشمندان آلمانی در دهه 1910-1920 انجام شد. در دوره 1920-1940. در آلمان تعدادی شرکت صنعتی بر اساس این فناوری ایجاد شد. در دهه 1930-1950. تاسیسات تجربی و صنعتی برای مایع سازی مستقیم زغال سنگ به روش هیدروژنه سازی در اتحاد جماهیر شوروی، انگلستان، ایالات متحده آمریکا و برخی از کشورهای دیگر ساخته شد.

در نتیجه فرآیند هیدروژناسیون، توده آلی زغال سنگ حل شده و با هیدروژن اشباع می شود تا درجاتی که به هدف محصولات هدف بستگی دارد. تولید سوخت موتورهای تجاری با پردازش محصولات مایع به دست آمده در مرحله اول (فاز مایع) با روش های هیدروژناسیون فاز بخار تضمین می شود.

در جریان هیدروژناسیون فاز مایع زغال سنگ در محدوده دمایی 300-500 درجه سانتیگراد، ماتریس پیچیده زغال سنگ از بین می رود که با شکستن پیوندهای شیمیایی و تشکیل رادیکال های آزاد فعال همراه است. دومی که توسط هیدروژن تثبیت می شود، مولکول های کوچک تری را نسبت به درشت مولکول های اولیه تشکیل می دهد. بازترکیب رادیکال های آزاد نیز منجر به تشکیل ترکیبات درشت مولکولی می شود. هیدروژن لازم برای تثبیت رادیکال ها، تا حدی با استفاده از حلال ها - اهداکنندگان هیدروژن تامین می شود. اینها ترکیباتی هستند که در تعامل با زغال سنگ، در دمای بالا هیدروژنه می شوند و هیدروژن اتمی آزاد شده در این حالت به محصولات تخریب زغال سنگ می پیوندد. حلال دهنده هیدروژن نیز یک عامل خمیری است. برای قرار گرفتن در شرایط فرآیند هیدروژناسیون در فاز مایع باید نقطه جوش بالای 260 درجه سانتیگراد داشته باشد. ترکیبات معطر متراکم، در درجه اول تترالین، دارای خواص هیدروژن دهنده خوبی هستند. ترکیبات با جوش بالاتر این گروه (نفتالین و کرزول) کمتر فعال هستند، اما هنگامی که آنها با تترالین مخلوط می شوند، یک اثر هم افزایی رخ می دهد: مخلوطی از قسمت های مساوی تترالین و کرزول دارای توانایی اهداکننده بالاتری نسبت به هر یک به طور جداگانه است.

در عمل، نه مواد منفرد، بلکه بخش های تقطیر شده محصولات مایع سازی زغال سنگ با محتوای بالایی از ترکیبات معطر متراکم، بیشترین کاربرد را به عنوان حلال های دهنده هیدروژن دارند. ناخالصی های مضر در حلال ها ترکیبات قطبی مانند فنل ها و همچنین آسفالتین ها هستند که محتوای آنها نباید از 10-15٪ تجاوز کند. برای حفظ خواص دهنده، حلال در گردش تحت هیدروژناسیون قرار می گیرد. با کمک یک حلال، معمولاً می توان بیش از 1.5٪ (جرم) هیدروژن را به زغال سنگ "انتقال" کرد. افزایش عمق تبدیل توده آلی زغال سنگ با وارد کردن هیدروژن مولکولی گازی به طور مستقیم به راکتور حاصل می شود.

بر اساس مطالعات متعدد، مشخص شده است که زغال سنگ های دارای مراحل پایین دگرگونی برای پردازش هیدروژنه به محصولات مایع ارجحیت دارند.

جدول 3.5. ویژگی های زغال سنگ قهوه ای کانسک-آچینسک و زغال سنگ سخت حوضه های کوزنتسک

حوضه کانسکو-آچینسک

رشته

Ma و زغال سنگ قهوه ای با شاخص بازتاب ویترینیت L ° = 0.35-0.95 و محتوای ریز اجزای پتروگرافی خنثی بالاتر از 15٪ (وزنی) نیست. این زغال‌ها باید حاوی 65 تا 86 درصد (وزنی) کربن، بیش از 5 درصد (وزنی) هیدروژن و حداقل 30 درصد (وزنی) مواد فرار بر اساس جرم آلی باشند. محتوای خاکستر در آنها نباید از 10٪ (وزنی) تجاوز کند، زیرا محتوای خاکستر بالا بر تعادل مواد فرآیند تأثیر منفی می گذارد و کارکرد تجهیزات را دشوار می کند. در کشور ما، زغال سنگ قهوه ای حوضه کان-سکو-آچینسک و زغال سنگ سخت حوضه های کوزنتسک این نیازها را تا حد زیادی برآورده می کنند (جدول 3.5).

مناسب بودن زغال سنگ برای تولید سوخت مایع با هیدروژناسیون را می توان از داده های ترکیب عنصری تخمین زد. I. B. Rapoport دریافت که بازده محصولات هیدروژناسیون مایع در هر جرم آلی زغال سنگ با افزایش نسبت جرمی کربن به هیدروژن در ترکیب آن کاهش می یابد و در C:H=16 به حداقل مقدار (72%) می رسد. تجزیه و تحلیل آماری ترکیب و توانایی مایع سازی زغال سنگ آمریکایی این امکان را فراهم کرد که با همبستگی 0.86 وابستگی خطی زیر را از عملکرد محصولات مایع ایجاد کنیم [C? گرم، % (وزنی)] از محتوای [% (وزنی)] (در کربن غیر معدنی اولیه هیدروژن و گوگرد آلی:

یک رابطه خطی کمی متفاوت با همبستگی 0.85 در مطالعه زغال سنگ استرالیا به دست آمد:

زغال سنگ قهوه ای به راحتی مایع می شود، اما، به عنوان یک قاعده، حاوی مقدار زیادی اکسیژن (تا 30٪ در هر WMD) است، که حذف آن نیاز به مصرف قابل توجهی از هیدروژن دارد. در عین حال، محتوای نیتروژن در آنها، که برای حذف آن نیز به هیدروژن نیاز دارد، کمتر از ذغال سنگ های قیری است.

خصوصیات فیزیکی مهم تخلخل و ترشوندگی حلال است. درجه سیال شدن زغال سنگ به طور قابل توجهی تحت تأثیر ناخالصی های معدنی و ریز عناصر موجود در آنها است. با ارائه یک اثر فیزیکی و کاتالیزوری در فرآیندهای مایع سازی، آنها رابطه مستقیم بین بازده محصولات مایع و ترکیب بخش آلی زغال سنگ را نقض می کنند.

پارامترهای اصلی موثر بر درجه مایع شدن زغال سنگ و خواص محصولات به دست آمده از هیدروژناسیون فاز مایع دما و فشاری است که در آن فرآیند انجام می شود. رژیم دمایی بهینه برای هیدروژناسیون فاز مایع در محدوده 380-430 درجه سانتیگراد است و برای هر زغال سنگ خاص در محدوده باریک خود قرار دارد. در دمای بالای 460 درجه سانتیگراد، افزایش شدیدی در تشکیل گاز و تشکیل ساختارهای حلقوی وجود دارد. با افزایش فشار فرآیند، میزان مایع سازی زغال سنگ افزایش می یابد.

دو روش برای اجرای فرآیند هیدروژناسیون فاز مایع زغال سنگ به منظور به دست آوردن سوخت های موتور مصنوعی شناخته شده است - انحلال حرارتی و هیدروژناسیون کاتالیزوری.

انحلال حرارتی شکل ملایمی از تبدیل شیمیایی زغال سنگ است. هنگام تعامل با یک اهداکننده حلال-هیدروژن، بخشی از ماده آلی زغال سنگ به محلول می رود و پس از جداسازی باقیمانده جامد، معمولاً عصاره ای از زغال سنگ با جوش بالا را نشان می دهد که از مواد معدنی، گوگرد، اکسیژن و ترکیبات حاوی نیتروژن و سایر ناخالصی های نامطلوب. برای افزایش درجه تبدیل زغال سنگ، می توان گاز هیدروژن را به محلول عرضه کرد. بسته به نوع زغال سنگ اولیه، حلال و شرایط فرآیند، محصولاتی برای اهداف مختلف را می توان با انحلال حرارتی به دست آورد.

برای اولین بار، فناوری انحلال حرارتی زغال سنگ توسط A. Pott و X. Brochet در دهه 1920 پیشنهاد شد. تا آغاز دهه 1940، کارخانه ای با ظرفیت 26.6 هزار تن عصاره در سال بر اساس این فناوری در آلمان فعالیت می کرد.

در این کارخانه خمیری متشکل از یک قسمت زغال سنگ خرد شده و دو قسمت یک حلال در کوره لوله ای تا دمای 430 درجه سانتیگراد تحت فشار 15-10 مگاپاسکال گرم می شود. محصولات مایع از زغال سنگ حل نشده و بخش معدنی آن با فیلتراسیون در دمای 150 درجه سانتی گراد و فشار 0.8 مگاپاسکال جدا شدند. مخلوطی از tstraline، کرزول، و روغن متوسط ​​از هیدروژناسیون فاز مایع قیر زغال سنگ به عنوان حلال استفاده شد. عملکرد یک عصاره با نقطه نرم شدن 220 درجه سانتی گراد و محتوای 0.15-0.20٪ (وزنی) خاکستر حدود 75٪ (وزنی) از ماده آلی زغال سنگ بود. عصاره عمدتاً به عنوان ماده خام برای به دست آوردن کک الکترود با کیفیت بالا استفاده می شد.

از دهه 1960، تعدادی از کشورها نسل جدیدی از فرآیندهای مبتنی بر انحلال حرارتی زغال سنگ را در نیروگاه های آزمایشی و نمایشی توسعه داده و اجرا کردند. با توجه به هدف مورد نظر، آنها را می توان به دو نوع تقسیم کرد: 1) فرآیندهایی که در آن فقط محصولات جامد یا مایع اولیه در شرایط عادی به دست می آیند، که معمولاً برای احتراق در کوره های نیروگاه ها در نظر گرفته شده است، و 2) فرآیندهای مربوط به فرآوری محصولات اولیه به سوخت‌های واجد شرایط (عمدتاً موتور) از طریق فرآیندهای ثانویه پردازش حرارتی، هیدروژنه کردن و پالایش.

فرآیند تصفیه استخراج زغال سنگ SRC (Solvent Refined Coab) توسعه یافته در ایالات متحده آمریکا در نسخه اصلی SRC-I در دمای راکتور 425-470 درجه سانتیگراد، فشار 7-10 مگاپاسکال و یک زمان ماند در منطقه واکنش "30 دقیقه. محصول اصلی این فرآیند عصاره زغال سنگ خالص شده از گوگرد است که در دمای 150-200 درجه سانتیگراد سخت می شود.

در یک نسخه اصلاح شده از فرآیند SRC-II، که طرح آن در شکل نشان داده شده است. 3.2، با افزایش فشار به 14 مگاپاسکال و افزایش زمان ماند خمیر کربن در منطقه واکنش، سوخت مایع با ترکیب کسری گسترده به عنوان محصول هدف اصلی به دست می آید. زغال سنگ اولیه پس از آسیاب و خشک شدن با سوسپانسیون زغال سنگ داغ مخلوط می شود. خمیر به دست آمده همراه با هیدروژن از یک بخاری آتش زده عبور داده می شود و سپس به راکتور فرستاده می شود. دمای مورد نیاز و فشار جزئی هیدروژن با تامین هیدروژن سرد به چندین نقطه از راکتور حفظ می شود. محصولات واکنش ابتدا در جداکننده های گاز جدا می شوند. گاز جدا شده از محصولات مایع که عمدتاً حاوی هیدروژن (مرحله I) و هیدروکربن های گازی با مخلوطی از سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن است، پس از خنک شدن تا دمای 38 درجه سانتی گراد به سیستم تصفیه گاز اسیدی فرستاده می شود. در کارخانه برودتی، هیدروکربن های گازی C 3 - C 4 و هیدروژن خالص آزاد می شوند (به فرآیند بازگردانده می شود). بخش متان باقی مانده پس از متاناسیون مونوکسید کربن موجود در آن به شبکه سوخت تغذیه می شود. مایع طرفدار

برنج. 3.2. طرح فرآیند انحلال حرارتی زغال سنگ BIS-I:

1 - همزن برای تهیه ماکارونی؛ 2 - کوره برای گرم کردن رب; 3 - راکتور; 4 - بلوک جداکننده گاز; 5 - جاذب گاز اسید; 6 - جداسازی گاز برودتی; 7 - واحد تصفیه گاز سوخت; 8 - جداسازی هیدروکربن های گازی; 9-واحد برای تصفیه گاز سنتز و تکامل هیدروژن. 10 - واحد بازیابی گوگرد; II - راکتور تبدیل به گاز باقی مانده؛ 12 - ستون جوی؛ 13 - ستون خلاء؛

1 - زغال سنگ پودر خشک شده؛ II - هیدروژن؛ III - تعلیق زغال سنگ؛ IV - سوخت فرآیند؛ V - گوگرد؛ VI - اکسیژن: VII - بخار آب. VIII - باقی مانده بی اثر؛ IX - بقیه بخش معدنی زغال سنگ؛ X - محصول مایع پس از جداسازی گاز؛ LU - گاز سوخت؛ HC - اتان؛ XIII - پروپان؛ چهاردهم - بوتان ها؛ XV - کسر بنزین برای تصفیه و اصلاح. شانزدهم - تقطیر میانی برای تصفیه؛ XVII-

محصولات تقطیر سنگین از جداکننده‌های گاز وارد ستون اتمسفر می‌شوند و در آنجا به بخش بنزین (28-193 درجه سانتیگراد)، تقطیر متوسط ​​(193-216 درجه سانتیگراد) و تقطیر سنگین (216-482 درجه سانتیگراد) تقسیم می‌شوند. تعلیق زغال سنگ که در مرحله اول جداسازی در جداکننده های گاز تشکیل شده است به دو جریان تقسیم می شود: یکی به جابجایی با زغال سنگ اصلی و دیگری به ستون خلاء تغذیه می شود. از بالای ستون خلاء، بخشی از تقطیر مایع موجود در سوسپانسیون به ستون اتمسفر تخلیه می شود و بقیه از پایین برای به دست آوردن گاز سنتز که برای تولید هیدروژن یا به عنوان سوخت استفاده می شود، می رود.

بر اساس زغال سنگ قیری خشک شده، بازده محصولات در فرآیند EIS-C در مصرف هیدروژن 4.4% (وزنی) [% (وزنی)] است:

فرآیند انحلال حرارتی زغال سنگ EDS ("حلال دهنده اکسون") برای تولید روغن مصنوعی با پردازش بعدی آن به سوخت موتور در نظر گرفته شده است. بر اساس این فناوری، زغال سنگ پس از آسیاب و خشک شدن با یک حلال دهنده هیدروژن داغ مخلوط می شود. به عنوان دومی، کسری از 200-430 درجه سانتیگراد از محصول مایع فرآیند استفاده می شود که ابتدا در دستگاهی با یک لایه ثابت از کاتالیزور Co-Mo هیدروژنه می شود. این مخلوط همراه با هیدروژن گازی به یک راکتور جریان صعودی وارد می شود، جایی که انحلال حرارتی زغال سنگ در دمای 430-480 درجه سانتی گراد و فشار 14-17 مگاپاسکال رخ می دهد. محصولات به دست آمده (در یک جداکننده گاز و با تقطیر خلاء) به گازها و بخش هایی که تا دمای 540 درجه سانتیگراد می جوشند و باقیمانده ای > 540 درجه سانتیگراد، که همچنین حاوی زغال سنگ و خاکستر واکنش نداده است، جدا می شوند. بازده محصول، نرخ تبدیل و سایر پارامترهای فرآیند به نوع زغال سنگ در حال پردازش بستگی دارد. بازده و ترکیب محصولات مایع نیز تحت تأثیر بازیافت باقیمانده است. به عنوان مثال، در. در طراحی های مختلف تکنولوژیکی فرآیند (بدون گردش مجدد باقیمانده-I و با گردش مجدد باقیمانده - II)، بازده کسرها عبارت است از: [% (وزنی)]:

بسته به نوع ماده خام، بازده محصولات مایع روی زغال سنگ خشک و خشک شده با گردش مجدد کامل باقیمانده می تواند از 42 تا 51 درصد (وزنی) و بازده گازهای Ci-C 3 - از 11 تا 21 متغیر باشد. % (وزنی). برای حذف گوگرد و نیتروژن، تمام فراکسیون های حاصل باید با آب تصفیه شوند. محتوای هتروترکیبات با افزایش نقطه جوش فراکسیون ها افزایش می یابد.

دو نوع از طرح تکنولوژیکی فرآیند EDS پیشنهاد شده است که در روش های تولید هیدروژن و گاز سوخت متفاوت است. در نوع اول، هیدروژن با اصلاح بخار گازهای سبک که بخشی از محصولات فرآیند هستند، تولید می‌شود و گاز سوختی با پردازش بقایای تقطیر خلاء محصول مایع فرآیند در یک واحد کک‌سازی با گازسازی کک به دست می‌آید ("Flexicoking" ”)، که به طور همزمان مقدار اضافی محصولات مایع سبک تولید می کند. راندمان حرارتی چنین فرآیندی حدود 56 درصد است.

گزینه دوم حداکثر انعطاف پذیری را در محدوده محصولات فراهم می کند. حدود نیمی از باقیمانده خلاء در واحد فلکسیکوکینگ برای به دست آوردن محصولات مایع و گاز سوختی پردازش می شود و از مقدار باقیمانده هیدروژن تولید می شود. بنابراین، گازهای هیدروکربنی سبک به دست آمده از انحلال حرارتی یک محصول تجاری است. راندمان حرارتی این گزینه به 63 درصد می رسد.

بر اساس فناوری EDS در ایالات متحده، یک کارخانه نمایشی با ظرفیت 250 تن زغال سنگ در روز در سال 1980 به بهره برداری رسید که سرمایه گذاری سرمایه در ساخت آن بالغ بر 370 میلیون دلار و 1.4 میلیارد دلار (به قیمت سال 1982) بود. .

از مزایای فرآیندهای انحلال حرارتی می توان به دمای عملیاتی کمتر نسبت به پیرولیز زغال سنگ و امکان تغییر کیفیت محصول مایع حاصل در محدوده نسبتاً وسیع با تغییر پارامترهای فرآیند اشاره کرد. در همان زمان، در طول انحلال حرارتی، تبدیل عمیق زغال سنگ در فشار فرآیند بالا به دست می آید و ترکیبات ماکرومولکولی در ترکیب محصولات حاصل غالب است. حضور دومی به این دلیل است که قبلاً در دماهای پایین ، فرآیندهای نوترکیب رادیکال های آزاد حاصل شروع می شود و همراه با تشکیل ساختارهای معطر ثانویه است که نسبت به ماده آلی اولیه زغال سنگ واکنش کمتری دارند. وجود دهنده های هیدروژن و هیدروژن مولکولی حل شده در خمیر در مخلوط واکنش نمی تواند به اندازه کافی از وقوع این فرآیندها جلوگیری کند. در اجرای صنعتی این روش، تعدادی از مشکلات پیش می آید. یک مشکل فنی دشوار جداسازی زغال سنگ و خاکستر واکنش نداده از محصولات مایع است. محصول مورد نظر حاصل در شرایط فرآیند مایع است، اما در شرایط عادی می تواند نیمه جامد و حتی جامد باشد که حمل، ذخیره و فرآوری آن در محصولات نهایی دشوار است.

هیدروژناسیون کاتالیزوری افزایش درجه تبدیل زغال سنگ، بهبود ترکیب محصولات مایع حاصل و کاهش فشار فرآیند هیدروژناسیون با استفاده از کاتالیزورها امکان پذیر است. دومی به انتقال هیدروژن از حلال به کربن کمک می کند و هیدروژن مولکولی را فعال می کند و آن را به شکل اتمی تبدیل می کند.

تحقیقات در زمینه پردازش مستقیم هیدروژنه زغال سنگ با استفاده از کاتالیزور توسط دانشمندان آلمانی F. Bergius و M. Pier در سال 1912 آغاز شد. در نتیجه این کارها در سال 1927 اولین تاسیسات صنعتی برای هیدروژناسیون کاتالیستی زغال سنگ با ظرفیت سالانه 100 هزار تن محصول مایع (فرایند برگیوس-پیر) ساخته شد. در آغاز دهه 1940، در حال حاضر 12 شرکت از این نوع در آلمان فعال بودند که تا 4.2 میلیون تن سوخت موتور در سال تولید می کردند، عمدتاً بنزین حمل و نقل هوایی. در سال 1935، یک شرکت برای هیدروژناسیون زغال سنگ در انگلستان ساخته شد، و در ایالات متحده آمریکا، کار در این زمینه در یک کارخانه آزمایشی بزرگ در دوره 1949-1953 انجام شد.

در اتحاد جماهیر شوروی، تحقیقات در مورد هیدروژناسیون زغال سنگ خانگی توسط N. M. Karavaev و I. B. Rapoport در سال 1929 آغاز شد. بعدها، A. D. Petrov، A. V. Lozovoy، B. N. Dolgov سهم قابل توجهی در توسعه این آثار داشتند. DI Orochko، AV Frost. وی کارژف و تعدادی دیگر از دانشمندان شوروی. در سال 1937 اولین کارخانه فرآوری هیدروژنه زغال سنگ قهوه ای در کشورمان در شهر خارکف طراحی و مورد بهره برداری قرار گرفت. با آغاز دهه 1950، چندین شرکت مشابه دیگر ساخته شدند.

در تأسیسات صنعتی آن سال ها از طرح های فرآوری زغال سنگ سه و چهار مرحله ای استفاده می شد. در مرحله هیدروژناسیون فاز مایع، خمیر - 40٪ زغال سنگ و 60٪ محصول زغال سنگ با جوش بالا با افزودن یک کاتالیزور آهن - در دمای 450-490 درجه سانتیگراد و فشار بالاتر در معرض گاز هیدروژن قرار گرفت. تا 70 مگاپاسکال در سیستمی متشکل از سه یا چهار راکتور متوالی. درجه تبدیل زغال سنگ به محصولات مایع و گاز 90-95٪ (وزنی) بود. از آنجایی که روش های اقتصادی بازسازی کاتالیزور در آن زمان توسعه نیافته بود، در بیشتر موارد از کاتالیزورهای ارزان قیمت کم فعالیت مبتنی بر اکسیدهای آهن و سولفیدها استفاده می شد. پس از عبور از سیستم راکتورها و جداکننده داغ در دمای 440-450 درجه سانتیگراد، گاز و محصولات مایع حاوی هیدروژن در گردش از بالا خارج شدند. سپس در جداکننده سرد گاز از مایع جدا شده و پس از شستشو به چرخه مخلوط با هیدروژن تازه بازگردانده شد. پس از کاهش فشار دو مرحله‌ای برای جداسازی گازهای هیدروکربنی و آب، محصول مایع تحت تقطیر قرار گرفت، با جداسازی کسری با نقطه جوش انتهایی تا 320-350 درجه سانتی‌گراد و باقیمانده (روغن سنگین، آن برای رقیق کردن لجن هیدروژناسیون قبل از سانتریفیوژ استفاده می شود).

هیدروژناسیون فاز مایع بر اساس دو طرح انجام شد: با یک چرخه بسته (چرخه مجدد کامل) از طریق عامل خمیرساز و با مقدار اضافی روغن سنگین. طبق طرح اول، اکثر کارخانه‌های هیدروژنه‌سازی فعالیت می‌کردند که عمدتاً بر تولید بنزین و سوخت دیزل متمرکز بودند. هنگام کار با بیش از حد نفت سنگین، ظرفیت تاسیسات برای زغال سنگ 1.5-2 برابر افزایش یافت، اما نفت سنگین باید تحت فرآیند هیدروژناسیون جداگانه به محصولات با جوش سبک تر قرار می گرفت یا برای تولید کک الکترود استفاده می شد.

هنگام پردازش زغال سنگ با چرخه بسته بر اساس عامل خمیر ساز، بازده محصولات مایع که در دمای تا 320 درجه سانتیگراد می جوشند، 55-61٪ (جرم) در مصرف هیدروژن تا 6٪ (جرم) بود. این محصولات، حاوی 10-15٪ فنل، 3-5٪ بازهای نیتروژن دار و 30-50٪ هیدروکربن های آروماتیک، سپس در معرض هیدروژناسیون فاز بخار دو مرحله ای بر روی یک بستر ثابت از کاتالیزورهای هیدروکراکینگ قرار گرفتند. بازده کل بنزین با عدد اکتان 85-80 بر اساس روش موتور به 35 درصد (جرم) رسید و با تولید همزمان بنزین و گازوئیل، بازده کل آنها در محاسبه حدود 45 درصد (جرمی) بود. زغال سنگ اولیه؛ هیدروژن با تبدیل به گاز زغال سنگ یا نیمه کک به دست آمد.

لجن حاوی حداکثر 25 درصد مواد جامد برای پردازش فرستاده شد که دست و پا گیرترین و پر انرژی ترین مرحله کل چرخه فناوری بود. پس از رقیق شدن با کسر سنگین هیدروژنات تا محتوای جامد 12-16 درصد (وزنی)، لجن تحت سانتریفیوژ قرار گرفت. باقیمانده با محتوای جامد حدود 40 درصد با نیمه کک کردن در کوره های دوار درام با ظرفیت 10-15 تن در ساعت پردازش شد و محصولات کک سازی سبک مایع با کسر تقطیر هیدروژنات مخلوط شدند. تقطیر روغن سنگین حاصل از سانتریفیوژ به چرخه ماکارونی بازگردانده شد.

فعالیت کم کاتالیزور، مشکلات در پردازش لجن و سایر عوامل، استفاده از فشارهای بالا و مقادیر زیادی هیدروژن را در فرآیند ضروری می کرد. تاسیسات بهره وری واحد پایینی داشتند، آنها با شدت انرژی قابل توجهی متمایز بودند.

در زمینه های مختلف، I S ° Z Dany p ° نسل دوم R ° شانه در کشورهای مختلف، و در درجه اول در اتحاد جماهیر شوروی، ایالات متحده آمریکا و آلمان

در توسعه این فرآیندها، تمرکز اصلی تحقیقات بر روی کاهش فشار بهره وری تجهیزات، کاهش هزینه های انرژی و بهبود پردازش لجن و بازسازی کاتالیزور بوده است. تا به امروز، حدود 20 گزینه برای طراحی تکنولوژیکی فرآیندهای مایع سازی کاتالیستی هیدروژنه مستقیم زغال سنگ در کارخانه های نارون، از آزمایشگاه تا کارخانه های نمایشی، با ظرفیت 50 تا 600 تن در روز برای زغال سنگ پیشنهاد شده است.

BergiusN-Pipia FRG به اصطلاح "فناوری جدید آلمانی" برای هیدروژناسیون زغال سنگ بر اساس فرآیند استفاده شده قبلی RU Pira با استفاده از یک کاتالیزور آهن غیر قابل بازیافت توسعه یافته است. برخلاف فرآیند قدیمی، از تقطیر میانی در گردش برای تهیه خمیر (به جای سرریز سانتریفیوژ) استفاده می شود. محصولات مایع با تقطیر در خلاء (به جای سانتریفیوژ) از باقیمانده جامد جدا می شوند و لجن برای تولید هیدروژن به گاز تبدیل می شود. در Bottrop (آلمان) بر اساس این جدید

در میان فرآیندهای هیدروژناسیون کاتالیستی زغال سنگ توسعه یافته در خارج از کشور، یکی از آماده ترین فرآیندها برای اجرای صنعتی، فرآیند H-Coa1 (ایالات متحده آمریکا) است. طبق این فناوری، هیدروژناسیون فاز مایع با استفاده از یک بستر سیال از یک کاتالیزور Co-Mo ریز پراکنده فعال مطابق طرح نشان داده شده در شکل انجام می شود. 3.3.

زغال سنگ خرد شده خشک با محصول هیدروژناسیون بازیافتی مخلوط می شود تا خمیری حاوی 35-50 درصد (وزنی) زغال سنگ تشکیل شود که سپس هیدروژن فشرده به آن وارد می شود. مخلوط حاصل گرم شده و در زیر رنده توزیع به داخل راکتور با بستر کاتالیست سیال تغذیه می شود. این فرآیند در دمای 425-480 درجه سانتیگراد و فشار حدود 20 مگاپاسکال انجام می شود. محصولات واکنش و زغال سنگ تبدیل نشده به طور مداوم از راکتور در بالا و کاتالیزور مصرف شده در پایین حذف می شوند. گردش مداوم و بازسازی کاتالیزور تضمین می کند که فعالیت بالای آن حفظ می شود.

بخارات خارج شده از راکتور، پس از تراکم، به هیدروژن، گازهای هیدروکربنی و تقطیر سبک جدا می شوند. گازها برای تصفیه و هیدروژن برای گردش مجدد فرستاده می شوند. فرآورده های مایع از بالای راکتور وارد جداکننده می شوند که در آن کسری جدا می شود و سپس برای بدست آوردن تقطیر سبک و سنگین تحت تقطیر قرار می گیرد. از اول، کسری بنزین و گازوئیل به دست می آید. محصول باقیمانده تخلیه شده از پایین جداکننده در هیدروسیکلون ها به دو جریان تقسیم می شود: با محتوای جامد کم و زیاد.

جریان اول به عنوان یک عامل خمیری استفاده می شود و جریان دوم با یک رسوب دهنده تصفیه می شود و لجن جدا شده حاوی حداکثر 50 درصد ذرات جامد برای تولید هیدروژن به گاز تبدیل می شود. محصول مایع باقی مانده پس از جداسازی لجن، تحت تقطیر در خلاء قرار می گیرد تا یک تقطیر سنگین و باقی مانده ای که به عنوان سوخت دیگ بخار استفاده می شود، بدست آید.

بازده محصولات هدف در فرآیند "H-Coa1" به 51.4٪ (وزنی) بر روی توده آلی زغال سنگ، از جمله کسر بنزین (28-200 درجه سانتیگراد) -25.2٪ (وزنی)، تقطیر میانی (200 -) می رسد. 260 درجه سانتی گراد) - 12.9٪ (وزنی) و تقطیر سنگین - 13.3٪ (وزنی). مصرف هیدروژن برای هیدروژناسیون فاز مایع 4.7٪ (وزنی) است. این فرآیند در یک کارخانه آزمایشی با ظرفیت زغال سنگ 600 تن در روز انجام شده است.

در کشور ما، مؤسسه فسیل‌های قابل احتراق (IGI) به همراه مؤسسه‌های Grozgiproneftekhim و VNIInftemash، در دهه 1970 طیف وسیعی از مطالعات را در زمینه فرآوری هیدروژنه زغال سنگ در مایع انجام دادند.

برنج. 3.3. طرح فرآیند هیدروژنه شدن مایع زغال سنگ "H-Coa1":

1 مرحله آماده سازی زغال سنگ؛ 2 - بخاری؛ 3 - راکتور با بستر سیال کاتالیزور. 4 - خازن؛ 5 - واحد استخراج هیدروژن; 6 - جداکننده پر سرعت; 7 - ستون جوی؛ 8 - هیدروسیکلوها; 9 - جدا کننده; 10 - ستون خلاء؛ 1 - زغال سنگ؛ II - هیدروژن؛ III - تقطیر سنگین بازیافتی؛ IV - خمیر؛ V سطح هیدروژنات است. VI - سطح کاتالیزور سیال. VII - کاتالیزور بازسازی شده؛ VIII - فاز بخار-گاز؛ IX - فاز متراکم؛ X - کاتالیزور مصرف شده؛ XI - مایع؛ XII - رزین ها؛ XIII - هیدروکربن های گازی، آمونیاک و سولفید هیدروژن برای جداسازی و تولید گوگرد. XIV - تقطیر سبک برای تصفیه؛ XV - تقطیر سنگین؛ XVI - باقیمانده روغن بازیافت نشده برای تولید هیدروژن. XVII- تقطیر سنگین برای تصفیه. هجدهم-

سوخت های نشانه سوخت باقیمانده نتیجه این تحقیق یک فرآیند فناورانه جدید (فرآیند IGI) بود که در آن به لطف استفاده از یک کاتالیزور فعال احیا شده و افزودنی‌های بازدارنده، استفاده از فناوری پردازش لجن بهبودیافته و تعدادی از راه‌حل‌های تکنولوژیک دیگر، این امکان وجود داشت که کاهش فشار به 10 مگاپاسکال در حالی که بازدهی بالای محصولات هیدروژناسیون مایع را تضمین می کند. به طور قابل توجهی هزینه های خاص سرمایه و عملیاتی را کاهش داده و امکان استفاده از راکتورهای با کارایی بالا با ظرفیت 250-500 متر مکعب را فراهم می کند که در حال حاضر در نفت استفاده می شود. صنعت پالایش. فرآیند IGI در کارخانه های آزمایشی بزرگ در حال آزمایش است.

طبق فناوری IGI، زغال سنگ با خرد کردن به اندازه ذرات 5-13 میلی متر پیش خرد می شود، در محفظه های گردابی با سرعت بالا خشک می شود تا رطوبت باقیمانده 1.5٪ (وزنی)، سپس به طور ثانویه خرد می شود. با سنگ زنی ارتعاشی تا اندازه ذرات کمتر از 100 میکرون.

یک کاتالیزور 0.2٪ مو و 1.0٪ آهن (III) به زغال سنگ پودر شده اعمال می شود. این ترکیب امکان دستیابی به درجه ای از تبدیل جرم آلی زغال سنگ را تا 83 درصد فراهم می کند. حداکثر فعالیت کاتالیزور زمانی تضمین می شود که از محلول به زغال سنگ خشک شده اعمال شود. ارتعاش مشترک زغال سنگ و نمک های کاتالیزور نیز موثر است، زیرا این امر ریز منافذ ساختار توده آلی زغال سنگ را باز می کند و رسوب کامل و یکنواخت کاتالیزور را بر روی سطح زغال سنگ تضمین می کند.

علاوه بر کاتالیزور، مهارکننده هایی مانند کینولین، آنتراسن و سایر ترکیباتی که رادیکال های آزاد را تثبیت می کنند و به دلیل آزاد شدن هیدروژن اتمی در حین تجزیه آنها، تخریب بخش آلی زغال سنگ را فعال می کنند، می توانند وارد منطقه واکنش شوند. معرفی 1-5٪ از این افزودنی ها باعث افزایش درجه تبدیل زغال سنگ و بازده محصولات مایع 10-15٪ می شود.

زغال سنگ با کاتالیزوری که روی آن اعمال می شود وارد سیستم تهیه ماکارونی می شود. به عنوان یک عامل خمیری، از تقطیر زغال سنگ با نقطه جوش 300-400 درجه سانتیگراد استفاده می شود که در مرحله جداگانه تحت فشار 10 مگاپاسکال ابتدا هیدروژنه می شود. برای انجام عادی فرآیند، خمیر با نسبت مساوی زغال سنگ و حلال تهیه می شود. با محتوای بیشتر زغال سنگ، حمل و نقل خمیر در سیستم به دلیل ویسکوزیته بالای آن دشوار است. خمیر نفت زغال سنگ، که هیدروژن گازی به آن وارد می شود، در یک کوره لوله ای از قبل گرم می شود و با سرعت فضایی 1.0-1.5h-1 وارد سیستم راکتورهای توخالی گرم نشده می شود. در طول ماندن خمیر در راکتور (30-60 دقیقه)، واکنش های هیدروژناسیون زغال سنگ با تشکیل گازهای هیدروکربنی (% -C4، آمونیاک، سولفید هیدروژن و اکسیدهای کربن [تا 10٪ (وزنی)]، آب ادامه می یابد. از آنجایی که فرآیند با انتشار گرما ادامه می‌یابد، یک گاز سرد حاوی هیدروژن برای کنترل دما به رآکتورها وارد می‌شود؛ همچنین به عنوان یک عامل اختلاط عمل می‌کند.

محصولات واکنش هیدروژناسیون از راکتور به یک جداکننده داغ فرستاده می شود. از بالای جداکننده، یک جریان بخار-گاز حاوی گازها و محصولات مایع سبک، و از پایین - لجن، متشکل از محصولات مایع جوشان بیش از 300-325 درجه سانتیگراد، زغال سنگ واکنش نداده، خاکستر و یک کاتالیزور تخلیه می شود.

میزان کل مواد جامد این لجن 10-15 درصد (وزنی) است. جریان گاز-بخار سرد می شود و به یک قسمت مایع و یک گاز هیدروکربنی حاوی 75-80 درصد (حجم) هیدروژن، هیدروکربن های C1-C4، آمونیاک، سولفید هیدروژن و اکسیدهای کربن جدا می شود. پس از جداسازی سایر گازها با جذب سیکل کوتاه، هیدروژن به فرآیند بازگردانده می شود. گاز هیدروکربن برای تولید هیدروژن به میزان 50 تا 60 درصد مصرف آن در فرآیند استفاده می شود. مابقی هیدروژن مورد نیاز در یک کارخانه جداگانه با گاز شدن زغال سنگ یا بقایای پردازش لجن تولید می شود.

جدول 3.6. مشخصات محصولات مایع فرآیندهای مختلف هیدروژناسیون زغال سنگ در مقایسه با نفت

فرآوری لجن، یکی از پیچیده ترین مراحل فرآیند، در طرح IGI در دو مرحله انجام می شود. در مرحله اول، لجن تا مقدار جامدات باقیمانده حدود 30 درصد (وزنی) فیلتر می شود و در مرحله دوم در معرض تقطیر خلاء تا محتوای 50 تا 70 درصد (وزنی) جامد در باقیمانده به دست آمده قرار می گیرد. . این محصول باقیمانده در یک کوره سیکلون ته مایع سوزانده می شود. در طی احتراق، مولیبدن 97 تا 98 درصد به فاز گاز (1M02O3) می‌رود و روی خاکستر رسوب می‌کند و سپس با روش‌های هیدرومتالورژی برای استفاده مجدد از آن استخراج می‌شود. گرمای آزاد شده در طی احتراق را می توان برای تولید 2.5-2.8 هزار کیلووات ساعت برق یا 11 تن بخار به ازای هر تن پسماند لجن استفاده کرد.

محصولات مایع فرآوری هیدروژنه زغال سنگ از روغن معمولی در ترکیب عنصری و محتوای هیدروژن کمتر و همچنین در حضور مقادیر قابل توجهی از ترکیبات و آلکن های حاوی نیتروژن و اکسیژن متفاوت است (جدول 3.6). بنابراین، برای به دست آوردن سوخت های موتور تجاری، آنها باید تحت فرآیند هیدروژناسیون فاز گاز ثانویه قرار گیرند.

در طرح فرآیند IGI، تصفیه آب یک تقطیر گسترده از هیدروژناسیون زغال سنگ فاز مایع با نقطه جوش تا 400 درجه سانتیگراد تحت فشار 10 مگاپاسکال به طور متوالی در دو منطقه دمایی راکتور انجام می شود تا اجتناب از واکنش های پلیمریزاسیون نامطلوب که منجر به تشکیل ترکیبات با جوش بالا می شود. در منطقه اول در 230-250 درجه سانتیگراد

بخش هیدروژنه آلکن ها، مستعدترین بخش پلیمریزاسیون هستند. سپس، در دمای L؛ 400 درجه سانتیگراد، جرم اصلی آلکن ها و ترکیبات جزئی معطر هیدروژنه می شوند. تخریب ترکیبات حاوی گوگرد، اکسیژن و نیتروژن نیز رخ می دهد. تصفیه آب در حضور کاتالیزورهای آلومینیوم - کبالت - مولیبدن به طور گسترده در پالایش نفت استفاده می شود. با این حال، در تعدادی از موارد، به دلیل محتوای بالای ترکیبات هترواتمی در تقطیر زغال سنگ، این کاتالیزورها کارایی کافی ندارند یا به سرعت مسموم می شوند. بنابراین، کاتالیزورهای پایدار جدید مورد نیاز است.

مشخصات تقطیر اولیه هیدروژناسیون زغال سنگ قهوه ای با استفاده از فناوری IGI و محصولات حاصل از تصفیه هیدروژنی آن در جدول آورده شده است. 3.7. محصولات تقطیر اولیه هیدروژنه زغال سنگ فاز مایع ناپایدار هستند. در طول ذخیره سازی تغییر رنگ داده و رسوبات نامحلول تشکیل می دهند که در اثر وجود آن ایجاد می شود

جدول 3.7. مشخصات و بازده تقطیر هیدروژناسیون فاز مایع زغال سنگ قهوه ای و محصولات حاصل از تصفیه آبی آن

ترکیب در مقادیر کمی از ترکیبات حاوی نیتروژن با طبیعت غیر اساسی، مانند پیرول. این ترکیبات ممکن است در طول عملیات هیدروژنی به طور کامل حذف نشوند، و برای به دست آوردن محصولات به اندازه کافی پایدار، توصیه می شود که جذب و نیتروژن زدایی استخراجی یک تقطیر هیدروژنه گسترده یا فراکسیون های آن را در طرح کلی فرآیند گنجانده شود.

کسر i. k.- 180 درجه سانتی گراد تقطیر هیدرولیکی دارای عدد اکتان 66 (روش موتوری) است و با افزایش محتوای رزین های واقعی و ترکیبات نیتروژن دار مشخص می شود. برای به دست آوردن یک جزء از بنزین موتور با اکتان بالا، تصفیه آب عمیق و اصلاح بعدی آن مورد نیاز است. کسر گازوئیل، به دلیل محتوای بالای هیدروکربن های آروماتیک، دارای عدد ستان نسبتا کم است. کسری با نقطه جوش 300-400 درجه سانتیگراد، که بخشی از آن به عنوان یک جزء تشکیل دهنده خمیر استفاده می شود، می تواند به عنوان ماده اولیه برای هیدروکراکینگ برای تولید قطعات بنزین و گازوئیل باشد. تعادل مواد هیدروژناسیون زغال سنگ قهوه ای حوضه Kansk-Achinsk طبق دو گزینه برای فناوری IGR در زیر ارائه شده است (در گزینه شماره I - پردازش لجن تا محتوای جامد 70٪ ، در گزینه مخرج II - یکسان، 50 درصد:

~ دریافت کرد

گرفته شده [% (وزنی)] [% (وزنی)]

همانطور که مشاهده می شود با فرآوری کامل زغال سنگ 55-45 درصد (جرم) سوخت موتور و محصولات شیمیایی به دست می آید.

سوخت جت از نوع TS-1 را نیز می توان از محصولات مایع سازی زغال سنگ به روش IGR بدست آورد. برای انجام این کار، کسر 120-230 درجه سانتیگراد جدا شده از کل تقطیر هیدروژناسیون فاز مایع پس از "دفنولیزاسیون" باید سه مرحله را پشت سر بگذارد: هیدروژناسیون در دمای پایین (6 مگاپاسکال، 230 درجه سانتیگراد، آلومینیوم با منافذ گسترده). کاتالیزور نیکل-مولیبدن)، تصفیه آب (6 مگاپاسکال، 380 درجه سانتیگراد و کاتالیزور مشابه) و هیدروژنه کردن هیدروکربنهای معطر (6 مگاپاسکال، 290 درجه سانتیگراد، کاتالیزور تجاری سولفید پالادیوم آلومینیوم). مرحله سوم در صورتی ضروری است که کسر هیدرولیکی شده 120-230 درجه سانتی گراد حاوی بیش از 22 درصد باشد.

برنج. 3.4. طرح تولید سوخت موتور با هیدروژنه کردن زغال سنگ با استفاده از فناوری IGI - Grozgipro-Neftekhim:

1-تهیه زغال سنگ; 2 - مایع زغال سنگ; 3- تولید هیدروژن 4 - جداسازی بقایای جامد. 5 6، 10 - اصلاح؛ 7 - واحد دفع لجن; 8 - جداسازی فنل ها; 9 - هیدروژناسیون; 11 - تصفیه آب و اصلاح. 12، 14 - هیدروکراکینگ. 13 - ایزومریزاسیون و هیدروژناسیون;

1 - زغال سنگ؛ 11 - رب سابق; III - کاتالیزور؛ IV-هیدروژن؛ V - گازهای C 4 و CO. VI - محصولات مایع هیدروژناسیون؛ VII - Г4Нз، Нг$ و CO2؛ VIII - کسر > 400 درجه سانتیگراد. IX - باقی مانده جامد؛ X - آب؛ XI - feiol، cresols؛ XII - "کسری از n. k. - 180 درجه سانتیگراد؛ XIII - کسری 180-300 درجه سانتیگراد. XIV - کسر 300-400 درجه سانتیگراد. XV - خاکستر برای تولید مصالح ساختمانی؛ XVI - بخار فرآیند؛ XVII - برق؛ XVIII - بنزین؛ XIX - سوخت جت؛ XX - سوخت دیزل

^ جرم.) هیدروکربن های معطر. اما داده ها

با گنجاندن در طرح فن آوری مجموعه های مختلف فرآیندهای پردازش محصول هیدروژنه و بخش های آن در فرآیند IGI، می توان نسبت بنزین و سوخت دیزل حاصل را تغییر داد - از 1: 0 به 1: 2.6. برای به حداکثر رساندن تولید بنزین، بخش های دیزل را می توان هیدروکراک کرد. طرح به دست آوردن سوخت موتور با توجه به یکی از گزینه های مبتنی بر فناوری IGI در شکل نشان داده شده است. 3.4. هنگام سازماندهی تولید 3 میلیون تن در سال سوخت موتور تحت این طرح، 19.7 میلیون تن در سال زغال سنگ قهوه ای از حوضه Kansk-Achinsk مورد نیاز خواهد بود که شامل 9 میلیون تن برای هیدروژناسیون، 3 میلیون تن برای تبدیل به گاز برای تولید هیدروژن می شود. و 7.3 میلیون تن برای نیازهای انرژی. در این حالت می توان محصولات زیر را (به میلیون تن در سال) تولید کرد: بنزین - 1.45، سوخت دیزل - 1.62، گازهای مایع - 0.65، آمونیاک - 0.07 و گوگرد - 0.066. حرارتی k. و. از چنین تولیدی 55 درصد است.

در فرآیندهای خارجی هیدروژناسیون زغال سنگ، همچنین برنامه ریزی شده است که از گزینه های مختلف برای ارتقا و بازیافت محصولات مایع استفاده شود. به عنوان مثال در پروژه مجتمع فرآوری 30 هزار تن زغال سنگ در روز بر اساس فرآیند BIS-I، کلیه محصولات هیدروژنه سازی مایع با درجه تبدیل حدود 50 درصد تحت هیدروکراکینگ قرار می گیرند. کسر بنزین حاصل پس از عملیات هیدرولیکی اضافی باید برای به دست آوردن یک جزء بنزین موتور با درجه اکتان 100 (روش تحقیق) به اصلاح فرستاده شود. به طور کلی انتظار می رود این مجتمع محصولات زیر (هزار تن در روز) دریافت کند: بنزین موتور - 2.78، عرقیات متوسط ​​- 8.27، نفت کوره سنگین - 4.75، گازهای مایع - 0.64 و گوگرد - 0.12. هزینه های سرمایه ای برای ساخت این مجموعه 5.7 میلیارد دلار (به قیمت سال 1982) برآورد شده است. هزینه های عملیاتی سالانه در بارگیری ظرفیت 90٪ (به میلیون دلار) خواهد بود: هزینه زغال سنگ - 420، هزینه های انرژی - 101، کاتالیزورها و مواد شیمیایی - 77، مواد عملیاتی - 114، نگهداری پرسنل (1900 نفر) - 79.

همانطور که برآوردهای موجود نشان می دهد، کاهش هزینه برای تولید سوخت موتور از زغال سنگ به روش هیدروژناسیون با استفاده از فن آوری های توسعه یافته تا به امروز چندین برابر هزینه های به دست آوردن آنها از مواد اولیه نفت با هزینه متوسط ​​تولید دومی است. با این حال، تفاوت هزینه را می توان در مقایسه با سوخت های تولید شده از نفت تولید شده، به عنوان مثال، با تکنیک های پرهزینه بازیابی نفت یا از مناطق فراساحلی در اعماق دریا، کاهش داد.

کار تحقیق و توسعه در حال انجام در زمینه فرآوری هیدروژنه زغال سنگ در بسیاری از کشورها با هدف بهبود طراحی فناوری و ابزاری فرآیندها، توسعه کاتالیزورها و افزودنی های جدید و افزایش بهره وری انرژی در تمام مراحل است. این جستجوها می تواند کاهشی در هزینه های واحد تهیه سوخت موتور از زغال سنگ ایجاد کند. ترکیبی از فرآیندهای هیدروژنه کردن زغال سنگ و گازسازی در یک جریان واحد بدون پیچیدگی مراحل جداسازی محصولات مایع و بدون از دست دادن انرژی صرف شده برای گرم کردن مواد خام باید امیدوار کننده در نظر گرفته شود.

گازی شدن زغال سنگ و سنتز سوخت های هیدروکربنی

هنگام به دست آوردن سوخت موتور از زغال سنگ توسط مایع سازی غیر مستقیم، مرحله اول تبدیل به گاز است.

گازی شدن سوخت جامد یک فرآیند حرارتی است که طی آن بخش آلی سوخت در حضور عوامل اکسید کننده (هوا یا اکسیژن فنی، بخار آب) به مخلوطی از گازهای قابل احتراق تبدیل می شود.

قبلاً در آغاز قرن نوزدهم، گازی که از تقطیر زغال سنگ بدست می آمد برای روشنایی خیابان ها در شهرهای بزرگ در سراسر جهان استفاده می شد. در ابتدا، در فرآیند کک سازی به دست آمد، اما در اواسط قرن، گازسازی بدون باقیمانده کک و زغال سنگ در مقیاس صنعتی به صورت چرخه ای و سپس در ژنراتورهای گازی با کار مداوم انجام شد. در آغاز این قرن، تبدیل به گاز زغال سنگ در بسیاری از کشورهای جهان، عمدتاً برای تولید گازهای انرژی، گسترده بود. تا سال 1958، حدود 2500 ژنراتور گاز با اندازه ها و طرح های مختلف در اتحاد جماهیر شوروی کار می کردند که تولید حدود 35 میلیارد متر مکعب در سال انرژی و گازهای فرآیندی از انواع مختلف سوخت جامد را تضمین می کرد. با این حال، به دلیل رشد سریع متعاقب آن در تولید و حمل و نقل گاز طبیعی، حجم گازسازی سوخت جامد چه در کشور ما و چه در خارج از کشور به میزان قابل توجهی کاهش یافته است.

تبدیل به گاز زغال سنگ در دماهای بالا انجام می شود و یک فرآیند فیزیکی و شیمیایی ناهمگن چند مرحله ای است. توده آلی زغال سنگ، در درجه اول کربن، که بخشی از آن است، با اکسید کننده های گازی تعامل دارد. در این حالت، واکنش های اولیه کربن با اکسیژن و بخار آب زیر رخ می دهد:

علاوه بر محصولات واکنش نشان داده شده، در هنگام گاز شدن زغال سنگ، محصولات پیرولیز در مرحله اول گرمایش آنها تشکیل می شود.

* گرمای واکنش ها در دمای 15 درجه سانتی گراد و فشار 0.1 مگاپاسکال داده می شود.

لیزا در حین تبدیل به گاز، به عنوان یک قاعده، تقریباً کل بخش آلی زغال سنگ به گاز و در برخی موارد تا حدی به قیر تبدیل می شود و قسمت معدنی با مخلوط کمی از سوخت واکنش نداده خاکستر یا سرباره مایع را تشکیل می دهد.

برخلاف هیدروژناسیون، نیاز به مواد اولیه برای فرآیندهای گازسازی محدودیت قابل توجهی در مرحله دگرگونی و ترکیب سنگ نگاری ندارد، اما نقش مقاومت مکانیکی و حرارتی، تف جوشی، رطوبت، خاکستر و گوگرد بسیار قابل توجه است. تعدادی از محدودیت ها در این پارامترها پس از پیش تصفیه زغال سنگ کاهش می یابد - خشک کردن، اکسیداسیون و غیره. مهمترین شاخص استفاده از زغال سنگ در فرآیندهای گازی سازی خاص، دمای ذوب بقایای خاکستر است. محدوده دمایی فرآیند اصلی و انتخاب سیستم حذف خاکستر را تعیین می کند.

فعالیت سوخت های جامد و سرعت تبدیل به گاز تا حد زیادی به اجزای معدنی بستگی دارد که به عنوان کاتالیزور عمل می کنند. اثر کاتالیزوری نسبی عناصر کمیاب زغال سنگ فسیلی در طول تبدیل به گاز را می توان با سری های زیر نشان داد:

پارامترهای اصلی مشخص کننده فرآیندهای جداگانه تبدیل به گاز سوخت جامد عبارتند از: روش تامین گرما به منطقه واکنش. روشی برای تامین یک عامل گازدار. نوع عامل گازدار؛ دما و فشار فرآیند؛

روش تشکیل پسماند معدنی و تخلیه آن. همه این پارامترها به هم مرتبط هستند و تا حد زیادی توسط ویژگی های طراحی ژنراتورهای گاز تعیین می شوند.

با توجه به روش تامین گرما لازم برای جبران اثر گرماگیر واکنش کربن با بخار آب، فرآیندهای تبدیل شدن به گاز به گرما و آلوترمیک تقسیم می شوند. فرآیندهای اتوترمال بیشترین استفاده را دارند. در آنها گرما با سوزاندن بخشی از زغال سنگ وارد شده به فرآیند به دست می آید. در فرآیندهای آلوترمیک، گرما از طریق گرم کردن مستقیم زغال سنگ توسط یک خنک کننده جامد، مایع یا گاز در گردش، گرمایش غیرمستقیم خنک کننده از طریق دیواره راکتور، یا با استفاده از یک عنصر گرمایش غوطه ور در راکتور تامین می شود.

برای سازماندهی فرآیند تعامل بین سوخت و اکسید کننده در راکتور، یک بستر متحرک پیوسته از زغال سنگ درشت، یک جریان همزمان زغال سنگ و اکسید کننده در حالت حباب، و یک بستر سیال از زغال سنگ دانه ریز استفاده می شود. در ژنراتورهای گازی با بستر پیوسته، حرکت رو به پایین سوخت توده ای و حرکت رو به بالا جریان گازهای داغ سازماندهی می شود. این اصل فعالیت شیمیایی و حرارتی بالای فرآیند را تعیین می کند و امکان گازی شدن بیشتر انواع زغال سنگ را به استثنای زغال سنگ کیک می دهد. بهره وری خاص چنین ژنراتورهای گازی توسط حباب قطعات ریز زغال سنگ محدود می شود که تا حدی با افزایش فشار جبران می شود. دمای متوسط ​​در قسمت بالایی لایه زغال سنگ باعث افزایش محتوای متان در گاز محصول [تا 10-12 درصد (حجم)] و همچنین تشکیل مقادیر قابل توجهی از محصولات جانبی مانند قطران، مایع می شود. هیدروکربن ها و فنل ها

زغال سنگ خرد شده در ژنراتورهای گاز با بستر سیال بارگیری می شود - اندازه ذرات 0.5-8.0 میلی متر است. حالت سیال شدن با عرضه یک عامل گازدار پشتیبانی می شود. اختلاط خوب در بستر سرعت بالایی از انتقال گرما و جرم را فراهم می کند و در حین تبدیل به گاز عملاً هیچ محصول جانبی مایع تشکیل نمی شود. محتوای متان در گاز حاصل معمولاً از 4 درصد (حجم) تجاوز نمی کند. در عین حال، در فرآیندهای بستر سیال، ذرات کوچک سوخت دور می شوند، که درجه تبدیل را در یک پاس کاهش می دهد و عملکرد تجهیزات مراحل تکنولوژیکی بعدی را پیچیده می کند.

زغال سنگ پودر شده در ژنراتورهای گاز حباب پردازش می شود. در یک جریان همزمان با انفجار بخار-اکسیژن وارد راکتور می شود، در حالی که در ناحیه واکنش دما به 2000 درجه سانتیگراد می رسد. در چنین ژنراتورهای گازی امکان پردازش انواع زغال سنگ وجود دارد. واکنش ها در آنها با سرعت بالایی انجام می شود که بهره وری ویژه بالایی را تضمین می کند. گاز محصول عملاً حاوی متان، قطران و هیدروکربن های مایع نیست. اما به دلیل دمای عملیاتی بالا، مصرف اکسیژن در چنین ژنراتورهای گازی بیشتر از ژنراتورهای گازی با بستر سوخت مداوم یا سیال است و برای اطمینان از راندمان حرارتی بالا، یک سیستم بازیابی حرارت کارآمد مورد نیاز است. هنگام کار با چنین ژنراتورهای گازی، باید به شدت نحوه تامین مواد خام را رعایت کرد، زیرا به دلیل وجود مقدار کمی زغال سنگ به طور همزمان در راکتور، هرگونه تخلف از حالت منجر به توقف فرآیند می شود.

یکی از گزینه‌های گازی‌سازی حباب، استفاده از دوغاب آب - زغال سنگ به جای سوخت خشک پودر شده است. این امر تامین سوخت راکتور را تسهیل می کند و نیازی به استفاده از سیستم های انبار برای بارگیری آن را بی نیاز می کند.

به طور معمول، عوامل گازدار در فرآیندهای تبدیل به گاز هوا، اکسیژن و بخار هستند. با انفجار بخار-هوا، نیازی به واحد جداسازی هوا نیست، که هزینه فرآیند را کاهش می دهد، اما گاز حاصل کم کالری است، زیرا با نیتروژن اتمسفر بسیار رقیق شده است. بنابراین، در طرح‌های گازی‌سازی، اولویت به انفجار بخار-اکسیژن داده می‌شود و نسبت بخار به اکسیژن بر اساس شرایط تعیین می‌شود. انجام فرآیند در فرآیندهای گازی شدن هیدروژن از هیدروژن به عنوان یکی از عوامل گازدار استفاده می شود و گازی با کالری بالا و غنی از متان به دست می آید.

دمای تبدیل به گاز، بسته به فناوری انتخاب شده، می تواند بسیار متفاوت باشد - از 850 تا 2000 درجه سانتیگراد. رژیم دما با واکنش پذیری زغال سنگ، دمای ذوب خاکستر و ترکیب مورد نیاز گاز حاصل تعیین می شود. در فرآیندهای اتوترمال، دمای راکتور با نسبت بخار به اکسیژن در انفجار کنترل می شود. برای فرآیندهای آلوترمیک، حداکثر دمای ممکن گرمایش مایع خنک کننده محدود می شود.

در فرآیندهای مختلف تبدیل به گاز، فشار می تواند از اتمسفر تا 10 مگاپاسکال متغیر باشد. افزایش فشار شرایط مطلوبی را برای افزایش دما و بازده انرژی فرآیند ایجاد می‌کند و به افزایش غلظت متان در گاز محصول کمک می‌کند. گازسازی تحت فشار در موارد بدست آوردن گاز ترجیح داده می شود که سپس در سنتز استفاده می شود که در فشارهای بالا انجام می شود (هزینه های فشرده سازی گاز سنتز کاهش می یابد). با افزایش فشار می توان میزان گازی شدن و توان واحد ژنراتورهای گازی را افزایش داد. هنگام گازی کردن سوخت کلوخه و درشت، نرخ تبدیل به گاز متناسب با ریشه دوم مقدار فشار است و در هنگام گازسازی سوخت ریزدانه و پودر شده، متناسب با مقدار فشار است.

در ژنراتورهای گازی با حذف خاکستر مایع، فرآیند در دمای بالاتر از نقطه ذوب خاکستر (معمولاً بالای 1300-1400 درجه سانتیگراد) انجام می شود. ژنراتورهای گاز "خاکستر خشک" در دماهای پایین تر کار می کنند و خاکستر به شکل جامد از آنها خارج می شود.

علاوه بر مونوکسید کربن و هیدروژن، گاز تبدیل به گاز حاوی ترکیباتی حاوی گوگرد و آمونیاک است که برای کاتالیزورهای سنتز بعدی و همچنین فنل ها، رزین ها و هیدروکربن های مایع سم هستند. این ترکیبات در مرحله تصفیه به دنبال مولد گاز حذف می شوند. در فرآیندهای گازسازی صنعتی از روش های جذب فیزیکی و شیمیایی این اجزا برای پاکسازی گاز سنتز از ترکیبات گوگرد و دی اکسید کربن استفاده می شود. از متانول، پروپیلن کربنات، N- متیل پیرولیدون، سولفولان و دی ایزوپروپانول آمین، دی متیل و پلی اتیلن گلیکول، اتانول آمین ها و ... به عنوان جاذب استفاده می شود.

برای اطمینان از نسبت بهینه CO: جیوه در گاز سنتز، طرح فن آوری معمولا شامل یک ویژه است.

شکل "3.5. طرح فرآیند تبدیل به گاز زغال سنگ 1 - خشک کردن و آسیاب زغال سنگ؛ 2_ - جداسازی هوا؛ 3 - تبدیل به گاز؛ 4 - استفاده از خاکستر یا سرباره؛ 5 - تصفیه گاز خام؛ 6 - تبدیل CO.

من - زغال سنگ؛ II - بخار آب؛ III - نیتروژن؛ IV-اکسیژن؛ V - خاکستر یا سرباره؛ VI - گاز خام؛ VII - گاز تصفیه شده؛ VIII - NgB، GShz، رزین ها؛ /.X - گاز سنتز; X - C0 3

واحد ny برای تبدیل کاتالیزوری مونوکسید کربن با بخار.

طرح فرآیند تبدیل به گاز با تولید گاز سنتز آماده برای پردازش بیشتر در شکل نشان داده شده است. 3.5.

برای دستیابی به حداکثر بازده حرارتی و. ه) فرآیند، ژنراتور گاز باید در فشار بالا، با مصرف کم اکسیژن و بخار آب و تلفات حرارتی کم کار کند. همچنین مطلوب است که حداقل مقدار محصولات جانبی در حین تبدیل به گاز بدست آید و این فرآیند برای فرآوری زغال سنگ های مختلف مناسب باشد. با این حال، برخی از این عوامل متقابل هستند. به عنوان مثال، اطمینان از مصرف کم اکسیژن و در نتیجه اجتناب از محصولات جانبی غیرممکن است. بنابراین، در هر مورد خاص، لازم است ترکیبی بهینه از پارامترهای فرآیند انتخاب شود.

در حال حاضر، بیش از 50 نوع ژنراتور گازی توسعه یافته است، اما تنها * چهار مورد از آنها کاربرد صنعتی پیدا کرده اند: ژنراتورهای گاز Lurgi، Winkler، Koppers-Totzek و Texaco. شاخص های اصلی فرآیندهای گازسازی انجام شده بر اساس این دستگاه ها در جدول آورده شده است. 3.8.

فرآیند Lurgi برای اولین بار در مقیاس صنعتی در سال 1936 در آلمان اعمال شد. در سال 1952 نسل دوم ژنراتورهای گازی از این نوع ایجاد شد و تا به امروز بیش از 100 تاسیسات با ژنراتور لورگی در کشورهای مختلف ساخته شده است. بهره وری یک واحد از 8 به 75 هزار متر مکعب در ساعت برای گاز خشک افزایش یافت.

در ژنراتورهای گاز Lurgi، زغال سنگ توده از طریق یک قیف مهر و موم شده به منطقه واکنش وارد می شود و در یک مخلوط بخار-اکسیژن مخالف جریان گاز تبدیل می شود. دومی در زیر رنده تغذیه می شود که لایه زغال سنگ را پشتیبانی می کند. خاکستر خشک از طریق همان رنده تخلیه می شود. نسبت حجمی بخار: اکسیژن به گونه ای انتخاب می شود که دمای بستر زغال سنگ زیر نقطه ذوب خاکستر باشد. در ژاکت خنک کننده ژنراتور، بخار آب اشباع تشکیل می شود.

زغال سنگ وارد شده به گازساز از سه ناحیه گرمایشی متوالی عبور می کند. در منطقه اول - قسمت بالایی واکنش

تورا - در دمای 350 درجه سانتیگراد با گازهای داغ خشک می شود، در وسط - در دمای l؛ 600 درجه سانتیگراد، زغال سنگ با تشکیل گازها، قطران و نیمه کک دچار نیمه کک شدن می شود. منطقه سوم، واقع در پایه ژنراتور گاز، در دمای 870 درجه سانتیگراد، در نتیجه واکنش های سوخت با بخار و اکسیژن، گازی تشکیل می شود که عملاً حاوی متان نیست. گاز از بستر زغال سنگ از پایین به بالا عبور می کند، در حالی که دمای آن کاهش می یابد و واکنش های تشکیل متان در مناطق سردتر راکتور شروع می شود. بنابراین، گاز محصول حاصل حاوی هیدروکربن ها و رزین های غیر اشباع است که نیاز به تصفیه گاز اجباری دارد و باعث مصرف زیاد آب برای خنک سازی و حذف اجزای ناخواسته می شود. این گاز همچنین حاوی مقدار بیشتری متان است [تا 8-12 درصد (حجم)] 1 .

فرآیند تبدیل به گاز Lurgi با درجه بالایی از تبدیل کربن مشخص می شود که به 99٪ می رسد. راندمان حرارتی ژنراتور گاز 75-85٪ است. مزیت فرآیند Lurgi این است که در فشار بالا انجام می شود که به طور قابل توجهی بهره وری واحد ژنراتور گاز را افزایش می دهد و هزینه فشرده سازی گاز را در هنگام استفاده در سنتز بیشتر کاهش می دهد.

فرآیند وینکلر اولین فرآیند تجاری سازی گاز زغال سنگ است. حداکثر ظرفیت واحد ژنراتورهای گازی فعال از این نوع در حال حاضر 33 هزار متر مکعب گاز در ساعت است. این فرآیند بر اساس پردازش زغال سنگ در بستر سیال در فشار اتمسفر است. دمای بستر در 30-50 درجه سانتیگراد کمتر از دمای نرم شدن خاکستر حفظ می شود که به صورت خشک از راکتور خارج می شود.

ژنراتور گاز Winkler دستگاهی است که از داخل با مواد نسوز پوشانده شده است، یک بستر سیال با دمیدن مخلوط بخار و اکسیژن از طریق زغال سنگ خرد شده ایجاد می شود. ذرات زغال سنگ بزرگتر به طور مستقیم در بستر گازی می شوند، در حالی که ذرات ریز انجام می شوند. آن و در دمای 1000-1100 درجه سانتیگراد در قسمت بالایی راکتور، جایی که عامل گازدار به اضافه عرضه می شود، به گاز تبدیل می شوند. به دلیل انتقال شدید گرما و جرم در راکتور، گاز حاصل به محصولات پیرولیز آلوده نشده و حاوی متان کمی است. حدود 30 درصد از خاکستر به صورت خشک با استفاده از یک نوار نقاله پیچ از کف راکتور خارج می شود، بقیه توسط جریان گاز انجام می شود و در یک سیکلون و اسکرابر جذب می شود.

فرآیند Winkler بهره وری بالا، توانایی پردازش زغال سنگ های مختلف و کنترل ترکیب محصولات نهایی را فراهم می کند. با این حال، در این فرآیند، تلفات زغال سنگ * واکنش نداده زیاد است - تا 25-30٪ (وزنی) از راکتور انجام می شود، که منجر به تلفات حرارتی و کاهش بازده انرژی فرآیند می شود. بستر سیال به تغییرات در رژیم فرآیند بسیار حساس است و فشار کم عملکرد ژنراتورهای گاز را محدود می کند.

نماینده فرآیندهای گازسازی سوخت پودر شده در حالت حباب، فرآیند "Korregv-T^gek" است. اولین مولد گاز صنعتی از این نوع با ظرفیت 4 هزار متر مکعب در ساعت گاز سنتز در سال 1952 ساخته شد. ژنراتورهای گاز مدرن ظرفیت گاز 36-50 هزار متر مکعب در ساعت دارند.

ژنراتور گاز یک دستگاه مخروطی شکل است که با آب خنک می شود. مجهز به دو یا چهار مشعل که در مقابل یکدیگر قرار گرفته اند و از داخل با مواد مقاوم در برابر حرارت پوشیده شده است. تلاطم زیاد معرف ها که با تامین جریان های مخالف مخلوط سوخت از طرف های مخالف محفظه به دست می آید، تضمین می کند که واکنش ها با سرعت بالا ادامه یافته و ترکیب گاز حاصل را بهبود می بخشد.

زغال سنگ از قبل خرد می شود تا ذرات بزرگتر از 0.1 میلی متر نباشد و تا رطوبت باقیمانده حداکثر 8 درصد (وزنی) خشک شود. گرد و غبار زغال سنگ از پناهگاه ها با جریان بخشی از اکسیژن لازم برای فرآیند به مشعل ها عرضه می شود. بقیه اکسیژن با بخار آب اشباع شده، گرم شده و مستقیماً به داخل محفظه تزریق می شود. بخار آب فوق گرم از طریق یک روکش لوله ای به راکتور وارد می شود که پرده ای ایجاد می کند که دیواره های راکتور را از قرار گرفتن در معرض دمای بالا محافظت می کند. در دمای گازهای منطقه احتراق تا 2000 درجه سانتیگراد، کربن سوخت تقریباً به طور کامل در 1 ثانیه واکنش نشان می دهد. گاز مولد گرم در دیگ بخار گرمای زباله تا دمای 300 درجه سانتیگراد خنک می شود و با آب در اسکرابر "شسته می شود" تا میزان گرد و غبار کمتر از 10 میلی گرم بر متر مکعب باشد. گوگرد موجود در زغال سنگ 90 درصد به سولفید هیدروژن و 10 درصد به سولفید کربن تبدیل می شود. سرباره به شکل مایع خارج می شود و سپس دانه بندی می شود.

با توجه به دمای بالای فرآیند، زغال‌سنگ‌ها از هر نوع، از جمله انواع تف جوشی، می‌توانند برای تبدیل به گاز مورد استفاده قرار گیرند و گاز حاصله از نظر متان فقیر است و حاوی هیدروکربن‌های متراکم‌پذیر نیست، که «تمیز کردن» بعدی آن را تسهیل می‌کند. از معایب این فرآیند می توان به فشار کم و افزایش مصرف اکسیژن اشاره کرد.

فرآیند تگزاسو بر پایه گاز شدن دوغاب آب زغال سنگ در یک ژنراتور گازی با خط عمودی است که در فشار تا 4 مگاپاسکال کار می کند. در نیروگاه های آزمایشی آزمایش شده است و تعدادی ژنراتور گاز تجاری بزرگ در دست ساخت هستند. فرآیند تگزاسو نیازی به خشک کردن اولیه زغال سنگ ندارد و شکل تعلیق مواد خام طراحی واحد تامین آن را ساده می کند. از معایب این فرآیند می توان به افزایش مصرف سوخت و اکسیژن اشاره کرد که به دلیل تامین گرمای اضافی برای تبخیر آب است.

کاری که در حال حاضر برای بهبود فرآیندهای گرمایی انجام می شود عمدتاً با هدف افزایش فشار گازی شدن، افزایش توان واحد و راندمان حرارتی است. راکتورها، به حداقل رساندن تشکیل محصولات جانبی. در فرآیندهای گازی شدن اتوترمال، تا 30 درصد زغال سنگ نه برای تشکیل گاز، بلکه برای به دست آوردن گرمای لازم صرف می شود. این تأثیر منفی بر اقتصاد فرآیند دارد، به ویژه زمانی که هزینه استخراج زغال سنگ بالا باشد. بنابراین، اخیراً توجه قابل‌توجهی به توسعه طرح‌هایی برای تبدیل به گاز غیر گرمایی سوخت‌های جامد با استفاده از گرمای حاصل از مذاب فلزات یا راکتورهای هسته‌ای با دمای بالا شده است.

فرآیندهای مذاب نوعی از گازسازی زغال سنگ در حالت حباب هستند. در آنها، زغال سنگ و یک عامل گازدار به سطح فلزات مذاب، سرباره ها یا نمک ها که نقش حامل گرما را ایفا می کنند، وارد می شود. امیدوار کننده ترین فرآیند با ذوب آهن است، زیرا می توان از ظرفیت های رایگان مبدل های اکسیژن موجود در تعدادی از کشورها در متالورژی آهنی استفاده کرد. در این فرآیند، ژنراتور گاز یک دستگاه مبدل توخالی با پوشش نسوز با حمامی از آهن مذاب (درجه حرارت 1400-1600 درجه سانتیگراد) است. گرد و غبار زغال سنگ مخلوط با اکسیژن و بخار آب از بالای دستگاه عمود بر سطح مذاب با سرعت بالا تغذیه می شود. این جریان، همانطور که بود، لجن تشکیل شده بر روی سطح مذاب را می دمد و مذاب را مخلوط می کند و سطح تماس آن با زغال سنگ را افزایش می دهد. به دلیل دمای بالا، تبدیل به گاز بسیار سریع است. درجه تبدیل کربن به 98٪ و بازده حرارتی می رسد. d. 75-80٪ است. فرض بر این است که آهن نقش یک کاتالیزور گازی شدن را نیز ایفا می کند. هنگامی که آهک به مذاب اضافه می شود، دومی با گوگرد زغال سنگ تعامل می کند و سولفید کلسیم را تشکیل می دهد که به طور مداوم همراه با سرباره حذف می شود. در نتیجه امکان آزادسازی گاز سنتز از گوگرد موجود در زغال سنگ به میزان 95 درصد وجود دارد. تلفات آهن، که باید دوباره پر شود، 5-15 گرم در متر مکعب گاز است.

یک منبع امیدوارکننده در مقیاس بزرگ و نسبتاً ارزان از گرمای با پتانسیل بالا برای تبدیل به گاز سوخت‌های جامد می‌تواند یک راکتور هسته‌ای با دمای بالا خنک‌شده با گاز باشد که در حال حاضر در دست توسعه و آزمایش آزمایشی است. راکتور منبع گرمای با پتانسیل بالا (950 درجه سانتیگراد) را برای فرآیند تبدیل به گاز زغال سنگ فراهم می کند. گرمای مدار هلیوم میانی مستقیماً به راکتور گازی سازی بخار به زغال سنگ منتقل می شود که تحت تأثیر بخار آب به گاز سنتز تبدیل می شود. در حین تبدیل به گاز با استفاده از انرژی حرارتی یک راکتور هسته ای با دمای بالا، نیاز به زغال سنگ برای تولید مقدار مساوی گاز سنتز در مقایسه با فرآیندهای اتوترمال، 30 تا 50 درصد کاهش می یابد، در حالی که پاکیزگی محیطی فرآیند افزایش می یابد.

از گاز سنتز، بسته به شرایط فرآیند و کاتالیزور مورد استفاده، می توان طیف وسیعی از هیدروکربن ها و ترکیبات حاوی اکسیژن را به دست آورد. در مقیاس صنعتی، بر اساس گاز سنتز، در حال حاضر تولید محصولاتی مانند متانول، هیدروکربن های مایع و غیره انجام می شود.

در سال 1925، F. Fischer و H. Tropsch سنتز هیدروکربن های آلیفاتیک را از CO و H 2 انجام دادند که به نام آنها نامگذاری شد. سنتز بر روی کاتالیزورهای آهن و کبالت در فشار اتمسفر و دمای 250-300 درجه سانتیگراد انجام شد. در تحقیقات و تحقیقات صنعتی، اصلاحات کاتالیزورهای کبالت و آهن، ذوب شده، متخلخل، سیمان شده و ته نشین شده بر روی خاک دیاتومه، کائولن و سایر پایه ها با ساختارهای مختلف (A1 2 03، V2O5، Si0 2) و شیمیایی (CuO، CaO، ZnO، پروموترهای K2O ". در حضور کاتالیزورهای آهن، تشکیل الفین ها و ترکیبات حاوی اکسیژن افزایش می یابد. کاتالیزورهای کبالت به تشکیل آلکان های عمدتاً معمولی، عمدتاً با وزن مولکولی بالا کمک می کنند.

پارامترهای فرآیند سنتز فیشر-تروپش و ترکیب محصولات حاصل به طور قابل توجهی تحت تأثیر طراحی راکتورهای مورد استفاده قرار می گیرند. در دستگاه هایی با بستر کاتالیزور ثابت که در دماهای پایین کار می کنند، عمدتاً هیدروکربن های آلیفاتیک به دست می آیند. در راکتورهای بستر سیال، که در آن واکنش ها در دماهای بالاتر انجام می شود، مقادیر قابل توجهی از الفین ها و اکسیژنات در محصولات وجود دارد.

اولین تاسیسات صنعتی برای سنتز فیشر-تروپش در اواسط دهه 1930 در آلمان و انگلیس به بهره برداری رسید. تا سال 1943، مجموع ظرفیت تاسیسات ایجاد شده برای تولید سوخت موتور به این روش از 750 هزار تن در سال گذشت. اکثر آنها از یک بستر کاتالیزور کبالت ثابت استفاده می کردند. یک کارخانه آزمایشی با بستر سیال کاتالیزور آهن با ظرفیت 365 هزار تن در سال محصولات هیدروکربنی در سال 1948-1953 مورد بهره برداری قرار گرفت. در آمریکا. کارخانه آزمایشی داخلی سنتز فیشر-تروپش از سال 1937 به مدت چند سال در دزرژینسک کار می کند. از سال 1952، تولید هیدروکربن‌ها از گاز سنتز در نووچرکاسک آغاز شده است، جایی که سنتز در راکتورهایی با بستر ثابت کاتالیزور کبالت انجام می‌شود و محصولات هدف حلال‌های هیدروکربن مایع، مواد خام برای مواد شوینده و سایر محصولات شیمیایی هستند.

در 1954-1957. یک شرکت صنعتی برای پردازش زغال سنگ به سوخت موتور مایع SLAB-1 در آفریقای جنوبی با ظرفیت 230 هزار تن در سال محصولات مایع ساخته شد. بعداً دو شرکت مشابه دیگر در همان مکان ایجاد شد - BABO-P (1981) و BABO-SH (1983) با ظرفیت اسمی 2200 هزار تن در سال محصولات مایع.

در تمام شرکت ها، گازی سازی زغال سنگ قیری با خاکستر بالا (تا 30٪) حاوی 1٪ گوگرد و دارای ارزش حرارتی 23 MJ/kg در ژنراتورهای گاز تحت فشار انجام می شود. طرح اصلی فن آوری FUNCTION در شکل نشان داده شده است. 3.6. در اینجا از راکتورهای دو طرح استفاده می شود: با بستر ثابت و سیال کاتالیزور (در سایر نیروگاه ها - فقط راکتورهایی با بستر سیال). در هر راکتور بستر ثابت، کاتالیزور در لوله ها (بیش از 2000 قطعه، 12 متر طول و 50 میلی متر قطر داخلی) قرار می گیرد. گاز با سرعت خطی بالایی از لوله‌ها عبور می‌کند که باعث می‌شود سریع گرمای واکنش و ایجاد شرایط تقریباً همدما در طول تقریباً کل لوله‌ها تضمین شود. در فشار کاری در راکتور 2.7 مگاپاسکال و دمای حدود 230 درجه سانتی گراد، حداکثر بازده آلکان به دست می آید.

برنج. 3.6. طرح کارخانه FALLING:

1 - تولید اکسیژن 2 - مولد گاز 3 - نیروگاه; 4 - فرآیند "فنوسولوان"؛ 5 - جدایی; 6 - فرآوری رزین و روغن; 7 - فرآیند "رکتیزول"؛ 8، 9 - راکتورهای سنتز فیشر-تروپش به ترتیب با بستر کاتالیزوری ثابت و سیال. 10 - تبدیل; 11 - انتشار ترکیبات حاوی اکسیژن. 12 - تصفیه پارافین ها; 13 - فرآوری محصولات مایع. 14 - الیگومریزاسیون الفین ها; 15 - جداسازی برودتی; 16 - سنتز آمونیاک؛

من - هوا؛ II - زغال سنگ؛ III - آب؛ IV - زمین؛ V - کرئوزوت؛ VI - کسر بنزن-تولوئن-کرزول؛ VII - کسر گسترده بنزین؛ VIII - فنل ها؛ IX - الکل ها؛ کتون ها؛ XI - محصولات مایع؛ XII - پارافین های خالص شده؛ XIII - سوخت دیگ بخار؛ چهاردهم - سوخت دیزل؛ XV - بنزین؛ شانزدهم - سوخت گاز به شبکه شهر؛ XVII - 0 2 ; XVIII - N2; XIX - گازهای C 3 -C 4; XX - H 2 ; XXI - خزندگان ترش:

XXII - YHz؛ XXIII - (MVDgBO

در راکتورهایی با بستر کاتالیست سیال (قطر 2.2 متر و ارتفاع 36 متر)، سنتز در دمای 300-350 درجه سانتیگراد و فشار 2-3 مگاپاسکال انجام می شود، جریان گاز به راکتور به 100 هزار متر مکعب می رسد. / ساعت محصولات واکنش وارد بخش ته نشینی و سپس به سیکلون ها می شوند تا گرد و غبار کاتالیست به دام افتاده را جدا کنند. نسبت Hg:CO در گاز سنتز خام 2.4-2.8 است، محصولات مایع حاصل با محتوای بالای الفین مشخص می شوند. همه انواع راکتورها در کارخانه‌های BABOB از کاتالیزورهای مبتنی بر آهن استفاده می‌کنند. این کاتالیزورها ارزان هستند و بازده کمی متان را ارائه می دهند. مصرف زغال سنگ برای به دست آوردن 1 تن محصول مایع 5.6-6.4 تن است. برای به دست آوردن سوخت موتور که مطابق با الزامات استانداردهای سوخت از نفت باشد، محصولات به دست آمده در معرض پالایش قرار می گیرند: کسرهای بنزین - تصفیه و اصلاح، پروپیلن و بوتن - پلیمریزاسیون. . راندمان حرارتی مجتمع برای پردازش زغال سنگ به سوخت موتور با استفاده از سنتز فیشر-تروپش 35-40٪ است. خواص قطعات بنزین و دیزل به دست آمده در انواع مختلف راکتورها به طور قابل توجهی متفاوت است (جدول 3.9). این کارخانه ها همراه با سوخت موتور، آمونیاک، گوگرد و سایر محصولات شیمیایی تولید می کنند.

مانند سایر فرآیندهای مایع سازی، فرآوری زغال سنگ توسط گازی شدن و به دنبال آن سنتز سوخت موتور نیاز به سرمایه و هزینه های عملیاتی بالایی دارد. به عنوان مثال، سرمایه گذاری های سرمایه ای برای احداث نیروگاه زابل-پی حدود 4 میلیارد دلار (به قیمت سال 1980) بوده است. با 8000 ساعت کار، کل هزینه های عملیاتی در این کارخانه 987 میلیون دلار در سال (به قیمت سال 1980) می باشد که شامل:

• قیمت زغال سنگ 125
• نگهداری کارکنان 80
• برق 80
• کاتالیزورها و معرفها 24
• آب 2
• مواد کمکی 80 و تعمیر
• سربار 80
• هزینه استهلاک 520

در مقایسه با فرآیندهای هیدروژناسیون، روش مایع سازی زغال سنگ از طریق سنتز فیشر-تروپش از نظر ابزار دقیق و شرایط عملیاتی ساده تر است، اما بازده حرارتی آن است. حدود 15 درصد کمتر

این اختراع مربوط به فناوری شیمیایی، یعنی مایع سازی زغال سنگ است و می توان از آن برای تولید سوخت های موتور مصنوعی استفاده کرد. روش هیدروژنه کردن زغال سنگ شامل تهیه خمیر روغن زغال سنگ حاوی زغال سنگ، یک عامل خمیرساز بر اساس محصولات اصلاح حرارتی بخش با جوش بالا از هیدروژنات زغال سنگ در محیط بخار آب بر روی اکسیدهای آهن در دمای 450 است. 500- درجه سانتیگراد و یک کاتالیزور حاوی آهن که تحت عملیات مکانیکی شیمیایی قرار گرفته و با استفاده از امواج فراصوت در بخش فرآورده های هیدروژنه کردن زغال سنگ، جوشاندن در دمای 180-300 درجه سانتیگراد و به مقدار 20-5 درصد وزنی پراکنده شده است. از ماده خمیرساز فوق، و به دنبال آن به عامل خمیرساز وارد می شود. سپس، خمیر زغال سنگ با فشار بالا در یک محیط هیدروژن گرم می شود و به دنبال آن محصولات مورد نظر آزاد می شود. نتیجه فنی اختراع بهبود کیفیت بخش های تقطیر محصولات مایع هیدروژنه زغال سنگ با کاهش محتوای گوگرد بدون کاهش بازده آنها است. 1 برگه

این اختراع مربوط به فناوری شیمیایی، یعنی مایع سازی زغال سنگ است و می توان از آن برای به دست آوردن بخش های تقطیر شده از محصولات زغال سنگ مایع با محتوای گوگرد کم، که اجزای سوخت های مصنوعی موتور هستند، استفاده کرد.

هیدروژناسیون زغال سنگ در دمای بالا تحت فشار هیدروژن در حضور کاتالیزورها در یک محیط خمیری با خواص هیدروژن دهنده انجام می شود. تعدادی از روش ها برای هیدروژنه کردن زغال سنگ با استفاده از سنگ آهن پودری یا ضایعات حاوی آهن از فرآوری سنگ معدن فعال شده با افزودنی های گوگرد یا ترکیبات حاوی گوگرد به عنوان کاتالیزور شناخته شده است. تبدیل زغال سنگ با پردازش مشترک کاتالیزورها و گوگرد در آسیاب های فعال کننده انرژی بر افزایش می یابد.

عیب روش های فوق، محتوای بالای گوگرد در فراکسیون های تقطیر حاصل است.

نزدیکترین روش به اختراع پیشنهادی، روش هیدروژنه کردن زغال سنگ است، از جمله تهیه خمیر روغن زغال سنگ از زغال سنگ، یک عامل خمیری و یک کاتالیزور حاوی آهن که تحت عملیات مکانیکی شیمیایی همراه با گوگرد قرار می گیرد، و خمیر را در فشار بالا گرم می کند. محیط هیدروژن و به دنبال آن جداسازی محصولات هدف. بخش با جوش بالا از هیدروژنات زغال سنگ پس از ترک خوردگی حرارتی آن در محیطی از بخار آب روی اکسیدهای آهن در دمای 450-500 درجه سانتیگراد به عنوان یک عامل خمیر ساز استفاده می شود و به دنبال آن خمیرساز با یک کاتالیزور مخلوط می شود. قبل از تهیه خمیر روغن زغال سنگ.

عیب این روش کیفیت پایین محصولات مورد نظر به دلیل محتوای بالای گوگرد در فراکسیون های تقطیر است. محصولات به دست آمده در فرآیند هیدروژناسیون را نمی توان به عنوان اجزای سوخت موتور بدون عملیات هیدروژنی اضافی مورد استفاده قرار داد. علاوه بر این، معایب روش شامل مدت زمان و درجه ناکافی پراکندگی کاتالیزور در یک عامل تشکیل خمیر چسبناک با هم زدن مکانیکی است.

هدف از اختراع بهبود کیفیت بخش های تقطیر محصولات مایع هیدروژنه زغال سنگ با کاهش محتوای گوگرد بدون کاهش بازده آنها است.

این کار با این واقعیت به دست می آید که در روش هیدروژنه کردن زغال سنگ، از جمله تهیه خمیر روغن زغال سنگ از زغال سنگ، یک عامل خمیری بر اساس محصولات اصلاح حرارتی کسر با جوش بالا هیدروژنات زغال سنگ در بخار آب است. بر روی اکسیدهای آهن در دمای 450-500 درجه سانتیگراد و یک کاتالیزور حاوی آهن که تحت پردازش مکانیکی شیمیایی قرار می گیرد، خمیر را در فشار بالا در محیط هیدروژنی گرم می کند و به دنبال آن محصولات هدف را جدا می کند، طبق اختراع، کاتالیزور تحت تأثیر قرار می گیرد. به عملیات مکانیکی شیمیایی با استفاده از فراصوت در بخش محصولات هیدروژنه که در دمای 180-300 درجه سانتیگراد می جوشند و به مقدار 5-20٪ وزنی از ماده خمیر ساز و سپس وارد خمیر تشکیل می شود پراکنده می شود.

تجزیه و تحلیل مقایسه ای با نمونه اولیه نشان می دهد که ویژگی های متمایز عبارتند از:

استفاده از مخلوطی از 95-80 درصد وزنی محصولات اصلاح حرارتی کسر با جوش بالا هیدروژنات زغال سنگ در محیط بخار آب روی اکسیدهای آهن در دمای 450-500 درجه سانتی گراد و 5-20 وزنی % کسری از محصولات هیدروژنه زغال سنگ که در محدوده 180-300 درجه سانتیگراد می جوشند.

مشخص است که فرآوری مکانیکی مواد سنگ معدن در آسیاب های فعال کننده انرژی بر نه تنها با کاهش ذرات مواد خرد شده، بلکه با تجمع شدید آنها با تشکیل آگلومراهایی با ساختار پیچیده همراه است. هنگامی که چنین موادی با هم زدن شدید به خمیر نفتی زغال سنگ اضافه می شود، تخریب آگلومره ها اتفاق نمی افتد، که به طور قابل توجهی کارایی استفاده از چنین سیستم های کاتالیزوری را کاهش می دهد. تخریب آگلومراها را می توان با فراصوت تحت شرایط خاصی در آب و در تعدادی حلال آلی به دست آورد. مطالعات اولیه نشان داده است که پراکندگی موثر کاتالیزورهای سنگ آهن با این روش در محصولات اصلاح حرارتی کسر با جوش بالا هیدروژنات زغال سنگ در بخار آب روی اکسیدهای آهن، که در نمونه اولیه به عنوان عامل خمیری استفاده می شود، قابل انجام نیست. به دلیل ویسکوزیته بالای دومی به دست می آید. ما دریافتیم که پراکندگی کاتالیزور با استفاده از امواج فراصوت در محیط محصولات هیدروژنه که در محدوده 180-300 درجه سانتیگراد می جوشند انجام می شود و به دنبال آن مخلوط حاصل به مقدار لازم به خمیر تشکیل دهنده اضافه می شود.

ماهیت اختراع با مثال های خاص نشان داده شده است.

مثال 1. هیدروژناسیون زغال سنگ در اتوکلاو دوار آزمایشگاهی با ظرفیت 0.25 لیتر انجام می شود. به عنوان یک عامل خمیرساز، کسری که بیش از 400 درجه سانتیگراد می جوشد استفاده می شود، محصولات اصلاح حرارتی در 470 درجه سانتیگراد از باقیمانده های تقطیر هیدروژنات زغال سنگ در بخار آب در حضور اکسیدهای آهن استفاده می شود.

تهیه کاتالیزور برای فرآیند هیدروژناسیون زغال سنگ به شرح زیر انجام می شود: کنسانتره فلوتاسیون باطله جداسازی الکترومغناطیسی سنگ آهن به طور مقدماتی در یک فعال کننده آسیاب از نوع سیاره ای گریز از مرکز (AGO-2) تحت عملیات مکانیکی شیمیایی قرار می گیرد. ). سپس 8.8 گرم کاتالیزور سنگ معدن، 110 گرم گلوله های فولادی با قطر 8 میلی متر به درام فعال کننده با ظرفیت 0.15 لیتر، 40 میلی لیتر آب مقطر و 0.16 گرم هیدروکسید سدیم (محلول 0.1 مولار) اضافه می شود. ، پس از آن بسته شده و پردازش به مدت 30 دقیقه با سرعت چرخش درام 1820 دور در دقیقه انجام می شود. تحت این شرایط، شتاب گریز از مرکز توسعه یافته توسط رسانه آسیاب 600 m×s -2 است.

مقدار کمی از خمیر حاصل به میزان 0.30 گرم ماده معدنی گرفته می شود، به 0.30 گرم از کسری از محصولات هیدروژنه زغال سنگ که در محدوده 180-300 درجه سانتیگراد می جوشند (2.5٪ وزنی عامل خمیر ساز) اضافه می شود. ) و با استفاده از پراکنده کننده UZD1-0.063/22 به مدت 3 دقیقه فراصوت شد. در مخلوط حاصل، پس از پراکندگی، تشکیل شدید رسوب مشاهده شد. دوغاب کاتالیزور به دست آمده به 11.7 گرم از کسری که در دمای بالای 400 درجه سانتیگراد می جوشد، از محصولات اصلاح حرارتی باقیمانده های تقطیر هیدروژنات زغال سنگ در یک محیط بخار در دمای 470 درجه سانتیگراد در حضور اکسیدهای آهن اضافه می شود و به شدت هم زده می شود. 15 دقیقه. نسبت کسر محصولات اصلاح حرارتی بقایای تقطیر هیدروژنات زغال سنگ در بخار آب در حضور اکسیدهای آهن (جزء 1) و محصولات حاصل از هیدروژناسیون زغال سنگ که در محدوده 180-300 درجه سانتیگراد در حال جوشیدن هستند. جزء 2) در عامل خمیرساز به ترتیب 97.5 درصد وزنی و 2.5 درصد وزنی است.

زغال سنگ به مخلوط تهیه شده از ماده خمیرساز و کاتالیزور اضافه می شود (نسبت زغال سنگ: خمیر تشکیل = 1:1). اتوکلاو بسته است، هیدروژن به فشار 5.0 مگاپاسکال عرضه می شود. با چرخش مداوم، اتوکلاو با رسیدن به دمای 430 درجه سانتیگراد گرم می شود و به مدت 60 دقیقه در این دما نگهداری می شود. سپس اتوکلاو خنک می شود، محصولاتی که در شرایطی معادل محدوده نقطه جوش در شرایط عادی بالای 180 درجه سانتیگراد می جوشند، مستقیماً از اتوکلاو تحت خلاء تقطیر می شوند. محصولات به بخش های آبی و هیدروکربنی (که از این پس به عنوان بخش با نقطه جوش بالاتر از 180 درجه سانتیگراد نامیده می شود) توسط تخلیه جدا می شوند. سپس محتویات اتوکلاو با تولوئن استخراج می شود، کسری از عصاره تقطیر می شود که در محدوده 180-300 درجه سانتیگراد می جوشد. محتوای گوگرد در فراکسیون های به دست آمده با روش استاندارد با استفاده از آنالایزر "Flash EA-1112، Thermo Quest" تعیین می شود. نتایج به دست آمده در جدول نشان داده شده است.

مثال 2. مشابه مثال 1، با این تفاوت که پس از فعال سازی مکانیکی کاتالیزور، مقدار 0.30 گرم ماده معدنی از خمیر به دست آمده گرفته می شود و به 0.60 گرم از کسر محصولات هیدروژنه زغال سنگ اضافه می شود و در محدوده 180 می جوشد. 300- درجه سانتیگراد (5.0 درصد وزنی عامل خمیرساز) و با استفاده از پراکنده کننده UZD1-0.063/22 به مدت 3 دقیقه فراصوت شد. پس از پراکندگی، یک مخلوط همگن تشکیل می شود، تشکیل رسوب بیش از 1 ساعت پس از پراکندگی مشاهده نمی شود.

دوغاب کاتالیزور به دست آمده به 11.4 گرم از کسر جوش بالای 400 درجه سانتیگراد از محصولات اصلاح حرارتی باقیمانده های تقطیر هیدروژنات زغال سنگ در بخار آب در دمای 470 درجه سانتیگراد در حضور اکسیدهای آهن اضافه می شود و به مدت 15 دقیقه به شدت هم زده می شود. . نسبت کسر محصولات اصلاح حرارتی بقایای تقطیر هیدروژنات زغال سنگ در بخار آب در حضور اکسیدهای آهن (جزء 1) و محصولات هیدروژناسیون زغال سنگ که در محدوده 180-300 درجه سانتیگراد می جوشد (جزء) 2) در خمیرساز به ترتیب 95 درصد وزنی و 5 درصد وزنی است.

مثال 3. مشابه مثال 1، با این تفاوت که پس از فعال سازی مکانیکی کاتالیزور، مقدار 0.30 گرم ماده معدنی از خمیر به دست آمده گرفته می شود و به 1.2 گرم از کسر محصولات هیدروژنه زغال سنگ اضافه می شود و در محدوده 180 تبخیر می شود. -300 درجه سانتیگراد (10.0 درصد وزنی عامل خمیر ساز)، و با استفاده از یک پراکنده کننده UZD1-0.063/22 به مدت 3 دقیقه فراصوت شد. پس از پراکندگی، یک مخلوط همگن تشکیل می شود، تشکیل رسوب بیش از 1 ساعت پس از اتمام پراکندگی مشاهده نمی شود.

دوغاب کاتالیزور به دست آمده به 10.8 گرم از کسری که در دمای بالای 400 درجه سانتیگراد می جوشد اضافه می شود و به مدت 15 دقیقه به شدت هم می شود. نسبت کسری از محصولات اصلاح حرارتی بقایای تقطیر هیدروژنات زغال سنگ در محیط بخار در حضور اکسیدهای آهن (جزء 1) و محصولات هیدروژناسیون زغال سنگ که در محدوده 180-300 درجه سانتیگراد در حال جوشیدن هستند (جزء 2) ) در خمیرساز به ترتیب 90 درصد وزنی و 10 درصد وزنی است.

مثال 4. مشابه مثال 1، با این تفاوت که پس از فعال سازی مکانیکی کاتالیزور، مقدار 0.30 گرم ماده معدنی از خمیر به دست آمده گرفته می شود و به 2.4 گرم از کسر محصولات هیدروژنه زغال سنگ اضافه می شود و در محدوده 180 تبخیر می شود. 300- درجه سانتیگراد (20 درصد وزنی عامل خمیرساز)، و با استفاده از پراکنده کننده UZD1-0.063/22 به مدت 3 دقیقه فراصوت شد. پس از پراکندگی، یک مخلوط همگن تشکیل می شود، تشکیل رسوب بیش از 1 ساعت مشاهده نمی شود.

دوغاب کاتالیزور به دست آمده به 6/9 گرم کسری که در دمای بالای 400 درجه سانتیگراد می جوشد اضافه می شود و به مدت 15 دقیقه به شدت هم زده می شود. نسبت کسری از محصولات اصلاح حرارتی بقایای تقطیر هیدروژنات زغال سنگ در محیط بخار در حضور اکسیدهای آهن (جزء 1) و محصولات هیدروژناسیون زغال سنگ در محدوده 180-300 درجه سانتیگراد (جزء) 2) در یک عامل خمیری به ترتیب 80 درصد وزنی و 20 درصد وزنی است.

مثال 5. مشابه مثال 1، با این تفاوت که پس از فعال سازی مکانیکی کاتالیزور، مقدار 0.30 گرم ماده معدنی از خمیر به دست آمده گرفته می شود و به 3 گرم از کسر محصولات هیدروژناسیون زغال سنگ در محدوده 180 می جوشد. 300- درجه سانتیگراد (25 0 درصد به جرم عامل خمیرساز)، و با استفاده از یک پراکنده کننده UZD1-0.063/22 به مدت 3 دقیقه فراصوت شد. پس از پراکندگی، یک مخلوط همگن تشکیل می شود، تشکیل رسوب بیش از 1 ساعت مشاهده نمی شود.

خمیر کاتالیزور به دست آمده را به 9 گرم از کسری که در دمای بالای 400 درجه سانتیگراد می جوشد اضافه می شود و به مدت 15 دقیقه به شدت هم زده می شود. . نسبت کسری از محصولات اصلاح حرارتی بقایای تقطیر هیدروژنات زغال سنگ در محیط بخار در حضور اکسیدهای آهن (جزء 1) و محصولات هیدروژناسیون زغال سنگ که در محدوده 180-300 درجه سانتیگراد می جوشد. جزء 2) در یک عامل خمیرساز، به ترتیب 75 درصد وزنی و 25 درصد وزنی است.

نتایج به‌دست‌آمده نشان‌دهنده کاهش درجه تبدیل و بازده فراکسیون‌های تقطیر است.

مثال 6. (اجرای روش نمونه اولیه).

هیدروژناسیون زغال سنگ در اتوکلاو دوار آزمایشگاهی با ظرفیت 0.25 لیتر انجام می شود. به عنوان یک عامل خمیری، از کسری استفاده می شود که محصولات حاصل از ترک حرارتی را در دمای بالای 400 درجه سانتیگراد در محیطی از بخار آب باقیمانده های تقطیر هیدروژنات زغال سنگ می جوشاند. کراکینگ بخار در دمای 470 درجه سانتیگراد، فشار 3 اتمسفر در غیاب هیدروژن در حضور اکسیدهای آهن انجام می شود.

تهیه یک کاتالیزور برای فرآیند هیدروژناسیون زغال سنگ به شرح زیر انجام می شود: کنسانتره فلوتاسیون پسماندهای جداسازی الکترومغناطیسی سنگ آهن به طور مقدماتی تحت عملیات مکانیکی شیمیایی همراه با گوگرد عنصری در یک آسیاب فعال کننده از نوع سیاره ای گریز از مرکز قرار می گیرد. (AGO-2)، به میزان 0.30 گرم کاتالیزور (2.5 درصد وزنی به وزن زغال سنگ خشک) و 0.24 گرم گوگرد (2.0 درصد وزنی به وزن زغال سنگ خشک). علاوه بر این، 8.8 گرم کاتالیزور سنگ معدن، 7.0 گرم گوگرد عنصری و 110 گرم گلوله های فولادی به قطر 8 میلی متر در درام فعال کننده با ظرفیت 0.15 لیتر بارگذاری می شوند تا زمانی که درام کاملاً با 80 میلی لیتر آب مقطر پر شود. 0.32 گرم هیدروکسید سدیم (محلول 0,1 مولار)، پس از آن بسته شده و به مدت 30 دقیقه با سرعت چرخش درام 1820 دور در دقیقه پردازش می شود. تحت این شرایط، شتاب گریز از مرکز توسعه یافته توسط رسانه آسیاب 600 m×s -2 است. خمیر حاصل از کاتالیزور با هم زدن شدید به مدت 1 ساعت به خمیر وارد می شود.

زغال سنگ به مخلوط تهیه شده از ماده خمیرساز و کاتالیزور اضافه می شود (نسبت زغال سنگ: خمیر تشکیل = 1:1). اتوکلاو بسته است، هیدروژن به فشار 5.0 مگاپاسکال عرضه می شود. با چرخش مداوم، اتوکلاو با رسیدن به دمای 430 درجه سانتیگراد گرم می شود و به مدت 60 دقیقه در این دما نگهداری می شود. سپس اتوکلاو خنک می شود، محصولاتی که در شرایطی معادل محدوده نقطه جوش در شرایط معمولی زیر 180 درجه سانتیگراد می جوشند، مستقیماً از اتوکلاو تحت خلاء تقطیر می شوند. محصولات به یک بخش آبی و یک بخش هیدروکربنی (که از این پس به عنوان کسری با نقطه جوش کمتر از 180 درجه سانتیگراد نامیده می شود) توسط تخلیه جدا می شوند. سپس محتویات اتوکلاو با تولوئن استخراج می شود، کسری از عصاره تقطیر می شود که در محدوده 180-300 درجه سانتیگراد می جوشد. محتوای گوگرد در فراکسیون های به دست آمده با روش استاندارد با استفاده از آنالایزر "Flash EA-1112، Thermo Quest" تعیین می شود. نتایج به دست آمده در جدول نشان داده شده است.

بنابراین، در اختراع پیشنهادی، پراکندگی کاتالیزور با استفاده از امواج فراصوت در کسر محصولات هیدروژنه زغال سنگ، جوشانده در محدوده 180-300 درجه سانتیگراد و به مقدار 5-20 درصد وزنی از ماده خمیرساز گرفته شده است. ، به شما امکان می دهد تا میزان گوگرد در محصولات تقطیر را به شدت کاهش دهید تا با شاخص های نمونه اولیه برای درجه تبدیل زغال سنگ و بازده بخش های تقطیر قابل مقایسه باشد.

روشی برای هیدروژنه کردن زغال سنگ، از جمله تهیه خمیر نفت زغال سنگ حاوی زغال سنگ، یک عامل خمیرساز بر اساس محصولات اصلاح حرارتی بخش با جوش بالا از هیدروژنات زغال سنگ در محیطی از بخار آب روی اکسیدهای آهن در یک دما. 450-500 درجه سانتیگراد و یک کاتالیزور حاوی آهن که تحت عملیات مکانیکی شیمیایی قرار می گیرد، خمیر را در فشار بالا در محیط هیدروژن گرم می کند و سپس محصولات هدف را جدا می کند، مشخصه آن این است که کاتالیزور تحت عملیات مکانیکی شیمیایی با استفاده از امواج فراصوت در بخش پراکنده می شود. از محصولات هیدروژناسیون زغال سنگ، در دمای 180-300 درجه سانتیگراد جوشیده شده و به مقدار 5-20٪ وزنی از ماده خمیر ساز فوق گرفته می شود، با معرفی بعدی به خمیر تشکیل دهنده.

اختراعات مشابه:

این اختراع به روش‌های تولید هیدروکربن‌های مایع از سوخت‌های جامد (پیت، شیل قابل احتراق، لیگنیت، زغال سنگ قهوه‌ای و سخت) و مواد کربنی ضایعات صنعتی (ضایعات حاصل از تهیه زغال‌سنگ، پالایش نفت، لیگنین‌ها، پلاستیک، لاستیک و غیره) مربوط می‌شود. قابل استفاده در شیمی زغال سنگ و صنایع پالایش نفت.

این اختراع به روشی برای به دست آوردن محصولات فاز مایع و گازی از سوخت های فسیلی جامد (SFOs)، مانند زغال سنگ، شیل، باتلاق ها، ساپروپلیت ها، ذغال سنگ نارس و سایر مواد آلی، برای به دست آوردن سوخت های نیمه کاربردی مایع و گازی به عنوان مواد خام مربوط می شود. برای ساخت موتور و انواع سوخت

این اختراع مربوط به دستگاه و روشی برای تولید سوخت دیزل از ضایعات حاوی هیدروکربن است، در حالی که مواد عرضه شده - پسماند خشک، روغن باقیمانده، عامل خنثی کننده و کاتالیزور - از طریق یک قیف اختلاط (109) به یک سیستم تامین (103) متصل می شوند. و یک کلکتور (104) که به مخزن تامین (102) و مخزن تغذیه (102) از طریق کانالهای (110) مدار گردش روغن به کلکتور (115)، میکسر موج محفظه با کارایی بالا متصل می شود. (101) در سمت مکش دارای یک خط لوله است که آن را به مخزن تغذیه (102) وصل می کند، و در سمت فشار به لوله (113) اواپراتور (114)، متصل به ستون تقطیر (118) متصل است. که در آن کندانسور (119) نصب شده است که از طریق خطوط لوله (124) و (126) به گیرنده (125) محصول - سوخت دیزل متصل می شود و در زیر اواپراتور (114) یک کلکتور (115) وجود دارد. که از طریق شیر کنترل (130) به محفظه گرمایش (132) که دارای یک مارپیچ در سمت خروجی است وصل می شود. خروجی جدید (133) متصل به ظرف (134) برای پسماندها

این اختراع به روشی چند مرحله ای برای مایع کردن سوخت جامد حاوی کربن مربوط می شود و چنین روشی شامل مراحل زیر است: 1) یک یا چند نوع سوخت جامد حاوی کربن با روغن کوره مخلوط می شود تا یک روغن سوختی تشکیل شود. تعلیق، پس از آن چنین سوسپانسیون نفت سوختی با حرارت دادن آبگیری می شود و سپس تا حدی توسط هیدروژنه شدن در فشار متوسط ​​کم مایع می شود و در نتیجه اجزای روغن سبک و لجن های نفتی تشکیل می شود. 2) اجزای روغن سبک به دست آمده در مرحله 1) برای به دست آوردن روغن تصفیه شده هیدروپالایش می شوند. 3) لجن نفت به دست آمده در مرحله 1) برای تولید گاز مصنوعی به گاز تبدیل می شود. 4) گاز سنتز به دست آمده در مرحله 3) با استفاده از فرآیند سنتز F-T معمولی به روغن سنتز F-T تبدیل می شود. 5) روغن سنتز F-T به دست آمده در مرحله 4) برای به دست آوردن روغن تصفیه شده بیشتر هیدروپالایش و هیدروکراک می شود که برای به دست آوردن فرآورده های نفتی با کیفیت بالا، از جمله گاز مایع (LPG)، بنزین، نفت سفید هواپیما، سوخت دیزل و سایر موارد مرتبط، بیشتر تکه تکه می شود. محصولات شیمیایی

این اختراع مربوط به روشی برای تبدیل حرارتی مستقیم محصولات آلی با وزن مولکولی بالا به محصولات آلی با وزن مولکولی کم است که در دمای اتاق به شکل مایعات با ویسکوزیته پایین وجود دارند و قابل احتراق هستند که شامل مراحل زیر می شود: 1) آماده سازی در راکتور محصول اولیه، حداقل یک گاز کاهنده و کسرهای به سختی فرار از محصول، 2) گرمایش ضربه ای محصول اولیه آماده شده به دمای واکنش، 3) تبدیل محصول اولیه با استفاده از دما، عمل کاهشی گاز و اثر اتوکاتالیستی کسرهای محصول به محصولات واکنش بخار و گاز واکنش، 4) جداسازی گاز واکنش با تراکم با حذف واکنش محصولات متراکم، 5) شرطی سازی گاز واکنش جدا شده با تخلیه حداقل بخشی از مخلوط گاز، علاوه بر این با تامین هیدروژن و/یا سایر عوامل کاهنده در چای به طور خاص، به شکل مونوکسید کربن یا تترالین، 6) بازگرداندن گاز واکنش شرطی شده به راکتور، که در آن گاز واکنش شرطی شده قبل از بازگشت به راکتور تحت فشرده سازی و پیش گرمایش قرار می گیرد.

این اختراع به فرآیندی برای تبدیل هیدروکرونیک نفت سنگین انتخاب شده از نفت خام، نفت خام سنگین، قیر از ماسه های قیر، بقایای تقطیر، قطعات سنگین تقطیر، بقایای تقطیر دآسفالت شده، روغن های گیاهی، روغن های به دست آمده از زغال سنگ و شیل نفتی، روغن ها مربوط می شود. به دست آمده از ضایعات تجزیه حرارتی، پلیمرها، زیست توده، از جمله جهت نفت سنگین در منطقه تبدیل هیدروژنی، که در یک یا چند راکتور بستر سیال که هیدروژن وارد آن می شود، در حضور یک کاتالیزور هیدروژناسیون ناهمگن مناسب ساخته شده از یک حامل و یک فاز فعال متشکل از مخلوطی از سولفیدها که یکی از آنها از یک فلز متعلق به گروه VIB و حداقل یکی از یک فلز متعلق به گروه VIII و همچنین یک کاتالیزور هیدروژناسیون مناسب که یک کاتالیزور مبتنی بر سولفید Mo یا W، نانو پراکنده در روغن سنگین مشخص شده و جهت جریان ورودی آن را از منطقه تبدیل هیدرولیکی به منطقه جداسازی، که در آن کسر مایع جدا شده حاوی کاتالیزور در اندازه نانو به راکتور(های) بستر سیال بازیافت می شود.

این اختراع به انواع روشی برای پردازش زغال سنگ و/یا ضایعات حاوی کربن به سوخت مایع مربوط می شود که شامل این واقعیت است که زغال سنگ و/یا ضایعات حاوی کربن، یک حلال آلی برای آسیاب پالس الکتریکی در راکتور وارد می شود. نسبت زغال سنگ و/یا ضایعات حاوی کربن: حلال آلی 1:2 و آب، حداقل 5 درصد وزنی زغال سنگ و/یا ضایعات حاوی کربن، روی زغال سنگ و/یا ضایعات حاوی کربن در راکتور عمل می کنند. برای آسیاب پالس الکتریکی، حلال آلی و آب با تخلیه ولتاژ بالا، آسیاب زغال سنگ و/یا ضایعات حاوی کربن در یک محیط حلال آلی و آب، به دست آوردن یک مخلوط آلی آب و زغال سنگ، به یک راکتور برای پالس الکتریکی وارد می شود. ضایعات سنگ زنی، زغال سنگ و/یا حاوی کربن در مخلوط آلی آب و زغال سنگ دوباره خرد می شوند و سوخت مایع از مخلوطی با زغال سنگ دوباره خرد شده یا ضایعات حاوی کربن جدا می شود، در حالی که آب و زغال سنگ آلی سانتی متر است. این از طریق واحد جداسازی گیرنده و جداکننده خاکستر عبور داده می شود. انواع مختلفی از تخلیه الکتریکی با ولتاژ بالا استفاده می شود: تخلیه ولتاژ بالا الکتریکی با فرکانس بالا، تخلیه ولتاژ بالا الکتریکی مستطیلی شکل، تخلیه ولتاژ بالا الکتریکی با ولتاژ ثابت، تخلیه دوقطبی با ولتاژ بالا، و الکتریکی مستطیلی شکل. تخلیه دوقطبی ولتاژ بالا در چندین تجسم از روش، درمان هیدرودینامیکی آنها نیز انجام می شود. اثر: به دست آوردن درجه بالاتری از تبدیل زغال سنگ و/یا ضایعات کربنی. 7 n.p. f-ly، 2 بیمار.

این اختراع به روشی برای پردازش لیگنین به محصولات مایع مربوط می شود و به ویژه به روشی برای پردازش لیگنین هیدرولیتیک به هیدروکربن های مایع مربوط می شود و می توان از آن برای به دست آوردن هیدروکربن های مایع (از جمله آنهایی که حاوی اکسیژن) در طول پردازش ضایعات از صنعت نجاری از جمله سلولز و غیره. روشی برای پردازش لیگنین به هیدروکربن های مایع پیشنهاد شده است که شامل مخلوط مکانیکی لیگنین هیدرولیتیک با یک کاتالیزور است که یک سیستم کاتالیزوری مبتنی بر فلز بسیار پراکنده انتخاب شده از گروه شامل Pt، Pd، Ni، Fe است. بر روی یک حامل کربن که قادر به گرم کردن تا دماهای بالا تحت تأثیر تشعشعات مایکروویو است، با نسبت جرمی لیگنین:کاتالیزور در محدوده 1-5:1 و سپس حرارت دادن مخلوط واکنش حاصل تا دمای 250- 340 درجه سانتیگراد تحت تأثیر تشعشعات مایکروویو با قدرت تا 10 وات در جریان هیدروژن با سرعت تغذیه حجمی 500-1000 ساعت در ساعت. نتیجه فنی این بود که مجموعه ویژگی‌های ضروری پیشنهادی اختراع امکان انجام فرآیند را در فشار اتمسفر، که مدت آن بیش از 30 دقیقه نیست، و در عین حال، در نتیجه بهره‌وری روند افزایش می یابد و همچنین می توان فناوری اجرای آن را با انجام فرآیند در فشار اتمسفر ساده کرد و برخلاف نمونه اولیه، نیازی به تصفیه لیگنین هیدرولیتیک با آب یا الکل ها در شرایط فوق بحرانی (در فشار) ندارد. از 60-90 دستگاه خودپرداز). لازم به ذکر است که فرآیند پردازش لیگنین هیدرولیتیک در شرایط قدرت مایکروویو کم و دماهای متوسط ​​امکان دستیابی به بازدهی کافی از هیدروکربن های مایع را فراهم می کند. 1 برگه

این اختراع مربوط به فناوری شیمیایی، یعنی مایع سازی زغال سنگ است و می توان از آن برای تولید سوخت های مصنوعی موتور استفاده کرد.

هیدروژناسیون مخرب به منظور بدست آوردن سوخت های مایع سبک - بنزین و نفت سفید - از سوخت های مایع جامد یا سنگین انجام می شود. از نظر شیمی، این یک فرآیند بسیار پیچیده است که در آن تجزیه (تخریب) ترکیبات مولکولی بالا (درشت مولکول‌های زغال سنگ) همزمان با تشکیل هیدروکربن‌ها و قطعات ساده‌تر اشباع و غیراشباع و افزودن هیدروژن به قطعات اتفاق می‌افتد. محل پیوندهای دوگانه و هیدروکربن های معطر. دپلیمریزاسیون و سایر فرآیندها نیز رخ می دهد.
افزودن هیدروژن (هیدروژناسیون) با کاهش حجم و آزاد شدن گرما همراه است. وقوع واکنش های هیدروژناسیون با افزایش فشار و حذف گرمای واکنش ترویج می شود.
معمولاً هیدروژناسیون زغال سنگ در فشار 2000-7000 نانومتر مربع و دمای 380-490 درجه سانتیگراد انجام می شود. کاتالیزورها برای سرعت بخشیدن به واکنش - اکسیدها و سولفیدهای آهن، تنگستن، مولیبدن با فعال کننده های مختلف استفاده می شوند.
با توجه به پیچیدگی فرآیند هیدروژناسیون، فرآیند به دست آوردن سوخت سبک از زغال سنگ - بنزین و نفت سفید - در دو مرحله - در فاز مایع و بخار انجام می شود. مناسب ترین برای هیدروژناسیون زغال سنگ سیاه و قهوه ای جوان حاوی مقدار قابل توجهی هیدروژن است. زغال سنگ بهترین در نظر گرفته می شود که در آن نسبت کربن و هیدروژن بیشتر از 16-17 نیست. ناخالصی های مضر عبارتند از گوگرد، رطوبت و خاکستر. رطوبت مجاز 1-2٪، خاکستر 5-6٪، محتوای گوگرد باید حداقل باشد. به منظور جلوگیری از مصرف زیاد هیدروژن، سوخت های غنی از اکسیژن (به عنوان مثال چوب) هیدروژنه نمی شوند.
تکنولوژی فرآیند هیدروژناسیون به شرح زیر است. زغال سنگ ریز آسیاب شده (حداکثر 1 میلی متر) با محتوای خاکستر مورد نظر با یک کاتالیزور، اغلب اکسیدهای آهن مخلوط می شود، خشک می شود و با دقت در آسیاب حشرات با روغن آسیاب می شود که با جداسازی محصولات هیدروژنه به دست می آید. محتوای زغال سنگ در خمیر باید 40-50٪ باشد. خمیر با فشار مورد نیاز به واحد هیدروژناسیون با پمپ پاستل وارد می شود. هیدروژن تازه و در گردش در آنجا توسط کمپرسورهای 2 و 3 تامین می شود. مخلوط از قبل در مبدل حرارتی 4 توسط حرارت گرم می شود
از ستون هیدروژناسیون بخارات و گازها می آید و سپس در کوره لوله ای 5 تا 440 درجه سانتیگراد وارد می شود و وارد ستون هیدروژناسیون 6 می شود که در آن دما به دلیل گرمای واکنش به 480 درجه می رسد. پس از آن، محصولات واکنش در سپراتور جدا می شوند که قسمت بالایی بخارات و گازها و لجن از قسمت پایینی آن باقی می ماند.
مخلوط گاز و بخار در مبدل حرارتی 4 و کولر آبی 8 تا 50 درجه سانتیگراد خنک می شود و 9 جدا می شود. پس از برداشتن فشار، میعانات تقطیر می شود و "کسری وسیع" (300-350 درجه) و سنگین به دست می آید. روغن کسر وسیع پس از استخراج فنل ها از آن وارد مرحله دوم هیدروژناسیون می شود. لجن جدا شده در جداکننده 7 با سانتریفیوژ به یک روغن سنگین و یک باقیمانده جامد جدا می شود که در معرض نیمه کک شدن قرار می گیرد. در نتیجه یک روغن سنگین و یک کسری تشکیل می شود که به پهن اضافه می شود. بقایای خاکستر به عنوان سوخت استفاده می شود. برای تهیه پاستا از روغن های سنگین استفاده می شود. گازهای جدا شده در جداکننده 9، پس از جذب هیدروکربن های اسکرابر 10 توسط روغن های تحت فشار، به وسیله پمپ گردش خون 3 به فرآیند بازگردانده می شوند.
هیدروژناسیون در مرحله دوم اغلب در حضور WSo تحت فشار 3000 نانومتر مربع در دمای 360-445 درجه سانتیگراد انجام می شود. بنزین و نفت سفید یا سوخت دیزل از محصول هیدروژناسیون حاصل جدا می شوند. در سوختی که از هیدروژنه شدن به دست می آید، هیچ هیدروکربن غیراشباع وجود ندارد و گوگرد به صورت سولفید هیدروژن است که با شستن با قلیایی و سپس با آب به راحتی حذف می شود. هیدروژناسیون مخرب در ستون های ساخته شده از فولادهای آلیاژی حاوی کروم، نیکل، مولیبدن انجام می شود. ضخامت دیواره تا 200 لیتر و ارتفاع تا 18 متر و قطر 1 متر می باشد.در ستون های هیدروژناسیون در فاز بخار کاتالیزور روی قفسه های مشبک قرار می گیرد.
بازده بنزین می تواند به 50-53٪ در هر جرم قابل احتراق زغال سنگ برسد.