Katı yakıtların hidrojenasyonu. Kömür hidrojenasyon yöntemi Kömür hidrojenasyon reaksiyonu

Kömürden değerli kimyasal bileşikler elde etmek için ısıl işlem süreçleri (yarı koklaştırma, koklaştırma) veya basınç altında hidrojen varlığında ısıl işlem (hidrojenasyon) kullanılır.

Kömürün termal ayrışmasına kok, katran ve gazların (esas olarak metan) oluşumu eşlik eder. Kömür yarı koklaşma reçineleri esas olarak aromatik bileşikler içerir. Kahverengi kömür yarı koklaşma katranları, aromatik bileşiklerle birlikte, önemli miktarda doymuş sikloalkanlar ve alkanlar da içerir. Kok, yarı koklaştırmanın hedef ürünüdür. Kömürün hidrojen varlığında ısıl işlemi sırasında, organik kömür kütlesini neredeyse tamamen sıvı ve gaz hidrokarbonlara dönüştürmek mümkündür.

Böylece kömür hidrojenasyonu sadece motor ve havacılık yakıtları elde etmek için değil, aynı zamanda ana petrokimyasal hammaddeleri elde etmek için de kullanılabilir.

Kömürün hidrojenasyon sıvılaştırılması, bir yandan, sıcaklığın etkisi altında en az güçlü değerlik bağlarının kırılmasıyla organik kömür kütlesinin yapısının ayrıştırılması ve diğer yandan hidrojenasyon dahil olmak üzere karmaşık bir süreçtir. kırık ve doymamış bağlardan oluşur. Hidrojen kullanımı, hem doğrudan hidrojenasyon nedeniyle ürünlerdeki H:C oranını arttırmak hem de elimine edilen makromoleküllerin bozunma ürünlerini stabilize etmek için gereklidir.

Nispeten düşük basınç altında - 10 MPa'ya kadar - kömür hidrojenasyonu işleminin uygulanması, yağ veya kömür kaynaklı bir hidrojen verici-macun oluşturucunun kullanılması ve verimli katalizörlerin kullanılmasıyla mümkündür.

Kömür sıvılaştırmasındaki ana problemlerden biri, donör-hamur oluşturuculardan kömür maddesine hidrojen transferi sürecinin optimizasyonudur. Verici moleküllerin optimal bir hidrojen doygunluğu derecesi vardır. Macun oluşturucu ajan, kömür sıvılaştırma ürünlerinden %1-2 daha fazla hidrojen içermelidir. Vericilerin yapısına çeşitli tiplerde ikame edicilerin katılması hem termodinamik hem de kinetik özellikleri etkiler. Hidrojenin donörlerden taşıyıcılara - aromatik bileşiklerin moleküllerine - transferi, serbest radikal mekanizmasına göre adım adım ilerler.

Düşük basınçta (10 MPa'ya kadar), donörlerin kullanılması, kömürün %1,5'ten fazla hidrojen eklemesine izin vermez ve kömürün derin sıvılaştırılması için (%90 veya daha fazla), %3'e kadar hidrojen eklemek gerekir; gaz fazından sokularak yapılabilir.

Demir ve diğer elementlerle birlikte kullanılan molibden katalizörü, süreci önemli ölçüde yoğunlaştırır, kömür sıvılaştırma derinliğini arttırır ve ürünlerin moleküler ağırlığını azaltır.

Kömür hidrojenasyonunun ana birincil ürünleri hidrojenat ve ~%15 katı (kül, dönüştürülmemiş kömür, katalizör) içeren çamurdur. C1-C4 hidrokarbonlar, amonyak, hidrojen sülfür, hidrojenle karıştırılmış karbon oksitler içeren gaz halindeki hidrojenasyon ürünleri, kısa çevrim adsorpsiyon ile saflaştırmaya gönderilir ve %80-85 hidrojen içerikli gaz prosese geri döndürülür.

Hidrojenatın yoğunlaştırılması sırasında, çözünmüş amonyak, hidrojen sülfür ve fenoller (bir mono- ve polihidrik karışımı) içeren su ayrılır.

Aşağıda, kömürün kimyasal olarak işlenmesinin şematik bir diyagramı bulunmaktadır (Şema 2.3).

Su kondensatı, aşağıdaki bileşime sahip 12-14 g/l fenol içerir (% (ağırlıkça % olarak):

Fenoller, aromatik hidrokarbonlar ve olefinler elde etmek için, kömür sıvılaştırma ürünlerinin kimyasal olarak işlenmesi için bir şema geliştirilmiştir; bu şema şunları içerir: fraksiyonu bp'den ayırmak için damıtma. 513 K'ya kadar; ham fenollerin izolasyonu ve işlenmesi; defenolize edilmiş geniş fraksiyonun bp ile hidro-muamele edilmesi. 698 K'ya kadar; hidro-işlenmiş ürünün bp ile fraksiyonlara damıtılması. 333, 333-453, 453-573 ve 573-673 K'ye kadar; benzin fraksiyonlarının verimini arttırmak için orta fraksiyonların hidrokrakingi; bp ile fraksiyonların katalitik reformu. 453 K'ya kadar; aromatik hidrokarbonların ekstraksiyonu; rafinat benzinin pirolizi.

Kansko-Achinsk kömür havzasının Borodino yatağından kahverengi kömür işlenirken, kömürün kuru ağırlığı açısından aşağıdaki bileşikler elde edilebilir (ağırlıkça % olarak):

Ayrıca C1-C2 hidrokarbon gazlarının %14,9'u izole edilebilir; %13.4 - sıvılaştırılmış hidrokarbon gazları C3-C4'ün yanı sıra %0.7 amonyak ve %1.6 hidrojen sülfür.

Katı yakıtın hidrojenasyonu (hidrojenasyonu), yakıtın organik kısmının hidrojenle zenginleştirilmiş ve sıvı yakıt olarak kullanılan sıvı ürünlere dönüştürülmesi işlemidir. Katı yakıt hidrojenasyonu sorunu, artan petrol tüketimi ve yakılması zor olan düşük kalorili ve yüksek küllü fosil kömürlerin verimli bir şekilde kullanılması ihtiyacı nedeniyle ortaya çıkmıştır. Endüstriyel ölçekte, katı yakıtların hidrojenasyonu ilk olarak 1930'larda Almanya'da organize edildi ve motor yakıtlarının üretimi için yüksek kükürt içeriğine sahip ağır reçineli yağların kullanılması ihtiyacı nedeniyle geliştirildi. Halihazırda, çeşitli ülkelerde 200 ila 1600 ton / gün kapasiteli yakıtların yıkıcı dehidrojenasyonu için tesisler faaliyet göstermektedir.

Katı yakıtın hidrojenasyonu, 20-10 MPa hidrojen basıncı altında 400-560°C sıcaklıkta meydana gelen yıkıcı bir katalitik işlemdir. Bu koşullar altında, yakıtın organik kütlesinde moleküller arası ve atomlar arası (değerlik) bağlar kopar ve kömürün yüksek moleküler yapılarının yıkım ve depolimerizasyon reaksiyonları devam eder.

Katı yakıt hidrojenasyonu sorunu, artan petrol tüketimi ve yakılması zor olan düşük kalorili ve yüksek küllü fosil kömürlerin verimli bir şekilde kullanılması ihtiyacı nedeniyle ortaya çıkmıştır. Endüstriyel ölçekte, katı yakıtların hidrojenasyonu ilk olarak 1930'larda Almanya'da organize edildi ve motor yakıtlarının üretimi için yüksek kükürt içeriğine sahip ağır reçineli yağların kullanılması ihtiyacı nedeniyle geliştirildi. Halihazırda, çeşitli ülkelerde 200 ila 1600 ton / gün kapasiteli yakıtların yıkıcı dehidrojenasyonu için tesisler faaliyet göstermektedir.

Katı yakıtın hidrojenasyonu, 20°C'lik bir hidrojen basıncı altında 400-560°C sıcaklıkta meydana gelen yıkıcı bir katalitik işlemdir.

10 MPa. Bu koşullar altında, yakıtın organik kütlesinde moleküller arası ve atomlar arası (değerlik) bağlar kopar ve aşağıdaki reaksiyonlar meydana gelir:

kömürün yüksek moleküler yapılarının yok edilmesi ve depolimerizasyonu

(C)n + nH2 → CnH2n;

elde edilen alkenlerin hidrojenasyonu;

yüksek alkanların yok edilmesi ve ardından alkenlerin hidrojenlenmesi ve daha düşük moleküler ağırlıklı alkanların oluşumu

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

yoğun aromatik sistemlerin hidrojenasyonu, ardından halka kırılması ve dealkilasyon

izoalkanlar ve diğerlerinin oluşumu ile beş üyeli halkaların açılması.

Hidrojenasyon prosesi fazla hidrojende ilerlediğinden, birincil bozunma ürünlerinin polimerizasyon ve polikondenzasyon reaksiyonları bastırılır ve yeterince yüksek bir hidrojen/karbon oranında, sıkıştırma ürünleri hemen hemen oluşmaz.

Karbon bileşiklerinin hidrojenasyonu ile eş zamanlı olarak, kükürt, oksijen ve nitrojen içeren bileşiklerin hidrojenasyon reaksiyonları, petrol ürünlerinin hidro-işlem reaksiyonlarına benzer reaksiyonlara göre ilerler (Bölüm VII).

Hidrojenasyon işlemi katalitiktir. Katalizörler olarak, çeşitli aktivatörler ile molibden, nikel veya demir bileşiklerine dayanan temas kütleleri kullanılır, örneğin:

MoO3 + NiS + CaO + BaO + A12O3.

katalizör aktivatör taşıyıcı

Proses parametrelerinin (sıcaklık, basınç, temas süresi) ve katalizörün bileşiminin değiştirilmesiyle, hidrojenasyon işlemi, belirli bir bileşime sahip ürünlerin elde edilmesine yönlendirilebilir. Katı yakıt hidrojenasyonunun sıvı ve gaz halindeki ürünlerinin verimi, esas olarak içindeki uçucu maddelerin içeriğine, yani kömürleşme derecesine bağlıdır. Yüksek derecede kömürleşmeye sahip kömürler (antrasit, yağsız kömürler) hidrojenasyon için hammadde olarak kullanılamaz. Bu amaç için uygun yakıtlar, hidrojen/karbon oranı en az 0,06 ve kül içeriği ağırlıkça en fazla 0,13 olan kahverengi kömürler veya taş kömürleridir. Amerikan Doları

Katı yakıtların hidrojenlenmesi işlemi sıvı veya buhar fazında gerçekleştirilebilir. Sıvı fazlı hidrojenasyon için birçok teknolojik şemadan en ekonomik olanı döngüsel şemadır. Daha düşük hidrojen tüketimi, daha düşük işlem sıcaklığı ve basıncı ile diğerlerinden farklıdır ve işlenmiş hammaddelerin tüm bileşenlerinin tam olarak kullanılmasına izin verir. Böyle bir hidrojenasyon tesisinin şematik bir diyagramı Şekil 1.8'de gösterilmektedir.

Her tür katı yakıtın hidrojenlenmesinin bir sonucu olarak, katalitik reform ve hidrokraking için hammadde olarak kullanılan izoalkanlar ve naftenler içeren sıvı bir ürün ve ayrıca kazan yakıtı ve gazı oluşur.

Şekil 1.8. Yakıtın sıvı faz hidrojenasyonunun döngüsel şeması: 1 - hammaddelerin hazırlanması için aparat; 2 - makarna için pompa; 3 - hidrojenasyon reaktörü; 4 - santrifüj; 5, 6 - damıtma tesisleri; 1 - nötrleştirici; 8 - hidro-muamele reaktörü

Kömürün hidrojenasyonla işlenmesi, doğrudan sıvılaştırmanın en çok yönlü yöntemidir. Hidrojenin basınç altındaki organik bileşikler üzerindeki etkisinin teorik temelleri 20. yüzyılın başında geliştirildi. Akademisyen V.N. Ipatiev. Hidrojenasyon işlemlerinin kömür işlemeye uygulanmasına ilişkin ilk kapsamlı çalışmalar, 1910'lar-1920'lerde Alman bilim adamları tarafından gerçekleştirildi. 1920-1940'lar döneminde. Almanya'da bu teknoloji temelinde bir dizi sanayi kuruluşu kuruldu. 1930'larda 1950'lerde. Kömürün hidrojenasyon yöntemiyle doğrudan sıvılaştırılması için deneysel ve endüstriyel tesisler SSCB, İngiltere, ABD ve diğer bazı ülkelerde inşa edildi.

Hidrojenasyon işleminin bir sonucu olarak, organik kömür kütlesi çözülür ve hedef ürünlerin amacına bağlı olan bir dereceye kadar hidrojen ile doyurulur. Ticari motor yakıtlarının üretimi, birinci (sıvı-faz) aşamada elde edilen sıvı ürünlerin buhar-faz hidrojenasyon yöntemleriyle işlenmesiyle sağlanmaktadır.

Kömürlerin 300-500°C sıcaklık aralığında sıvı fazda hidrojenasyonu sırasında, kimyasal bağların kırılması ve aktif serbest radikallerin oluşumu ile birlikte kömürün karmaşık matrisi yok edilir. İkincisi, hidrojen tarafından stabilize edilerek, ilk makromoleküllerden daha küçük moleküller oluşturur. Serbest radikallerin rekombinasyonu da makromoleküler bileşiklerin oluşumuna yol açar. Radikallerin stabilizasyonu için gerekli olan hidrojen, kısmen çözücüler - hidrojen donörleri kullanılarak sağlanır. Bunlar, kömürle etkileşime giren, yüksek sıcaklıklarda hidrojeni giderilen ve bu durumda salınan atomik hidrojen, kömür yıkım ürünlerine katılan bileşiklerdir. Hidrojen donör solventi aynı zamanda bir macun oluşturucu ajandır. Sıvı fazda hidrojenasyon işleminin şartlarında olabilmesi için kaynama noktasının 260°C'nin üzerinde olması gerekir. Yoğunlaştırılmış aromatik bileşikler, özellikle tetralin, iyi hidrojen verici özelliklere sahiptir. Bu grubun daha yüksek kaynama noktalı bileşikleri (naftalin ve kresol) daha az aktiftir, ancak bunlar tetralin ile karıştırıldıklarında sinerjik bir etki meydana gelir: eşit parça tetralin ve kresol karışımı, ayrı ayrı olduğundan daha yüksek bir donör yeteneğe sahiptir.

Uygulamada, tek tek maddeler değil, yüksek yoğunlaştırılmış aromatik bileşikler içeriğine sahip kömür sıvılaştırma ürünlerinin damıtılmış fraksiyonları, hidrojen verici çözücüler olarak en yaygın şekilde kullanılır. Çözücülerdeki zararlı safsızlıklar, içeriği% 10-15'i geçmemesi gereken fenoller ve ayrıca asfaltenler gibi polar bileşiklerdir. Donör özelliklerini korumak için, dolaşan çözücü hidrojenasyona uğrar. Bir çözücünün yardımıyla, genellikle %1.5'ten (kütle) fazla olmayan hidrojeni kömüre "aktarmak" mümkündür. Organik kömür kütlesinin dönüşüm derinliğinin arttırılması, gaz halindeki moleküler hidrojenin doğrudan reaktöre verilmesiyle sağlanır.

Çok sayıda çalışmaya dayanarak, sıvı ürünlere hidrojenasyon işlemi için düşük metamorfizma dereceli kömürlerin tercih edildiği tespit edilmiştir.

Tablo 3.5. Kansk-Achinsk'in kahverengi kömürlerinin ve Kuznetsk havzalarının taş kömürlerinin özellikleri

Kansko-Achinsk havzası

Alan

vitrinit yansıtma indeksi L° = 0.35-0.95 olan ve inert petrografik mikro bileşenlerin içeriği %15'ten (ağırlıkça) yüksek olmayan ma ve kahverengi kömürler. Bu kömürler, organik kütle bazında %65-86 (ağırlık) karbon, %5'ten (ağırlık) fazla hidrojen ve %30'dan (ağırlık) az olmayan uçucu maddeler içermelidir. İçlerindeki kül içeriği %10'u (ağırlıkça) geçmemelidir, çünkü yüksek kül içeriği işlemin malzeme dengesini olumsuz etkiler ve ekipmanın çalıştırılmasını zorlaştırır. Ülkemizde Kan-sko-Achinsk'in kahverengi kömürleri ve Kuznetsk havzalarının taş kömürleri bu gereksinimleri büyük ölçüde karşılamaktadır (Tablo 3.5).

Kömürlerin hidrojenasyon yoluyla sıvı yakıt üretimi için uygunluğu elementel bileşim verilerinden tahmin edilebilir. I. B. Rapoport, organik kömür kütlesi başına sıvı hidrojenasyon ürünlerinin veriminin, bileşimindeki karbonun hidrojene kütle oranındaki bir artışla azaldığını ve C:H=16'da minimum bir değere (%72) ulaştığını buldu. Bileşimin istatistiksel analizi ve Amerikan kömürlerini sıvılaştırma yeteneği, 0.86'lık bir korelasyon ile sıvı ürünlerin veriminin aşağıdaki doğrusal bağımlılığını kurmayı mümkün kıldı [C? g, % (ağırlıkça)] içeriğinden [% (ağırlıkça)] (hidrojen ve organik kükürtün ilk demineralize karbonunda:

Avustralya kömürlerinin çalışmasında 0.85 korelasyonlu biraz farklı bir doğrusal ilişki elde edildi:

Kahverengi kömürler kolayca sıvılaştırılır, ancak bir kural olarak, çok fazla oksijen (WMD başına% 30'a kadar) içerirler ve bunların giderilmesi önemli bir hidrojen tüketimi gerektirir. Aynı zamanda, içindeki hidrojenin çıkarılmasını da gerektiren nitrojen içeriği, bitümlü kömürlerden daha düşüktür.

Önemli fiziksel özellikler gözeneklilik ve solvent ıslanabilirliğidir. Kömürlerin akışkanlaşma derecesi, içerdikleri mineral safsızlıklar ve mikro elementlerden önemli ölçüde etkilenir. Sıvılaştırma süreçlerinde fiziksel ve katalitik bir etki sağlayarak, sıvı ürünlerin verimi ile kömürün organik kısmının bileşimi arasındaki doğrudan ilişkiyi bozarlar.

Kömürün sıvılaşma derecesini ve sıvı faz hidrojenasyonu ile elde edilen ürünlerin özelliklerini etkileyen ana parametreler, işlemin gerçekleştirildiği sıcaklık ve basınçtır. Sıvı faz hidrojenasyonu için optimal sıcaklık rejimi 380-430°C aralığındadır ve her bir özel kömür için kendi dar aralığında yer alır. 460°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda gaz oluşumunda ve döngüsel yapıların oluşumunda keskin bir artış olur. Proses basıncının artmasıyla kömür sıvılaşma hızı artar.

Sentetik motor yakıtları elde etmek için kömürün sıvı faz hidrojenasyon işleminin uygulanması için iki yöntem vardır - termal çözünme ve katalitik hidrojenasyon.

Termal çözünme, kömürün kimyasal dönüşümünün hafif bir şeklidir. Bir çözücü-hidrojen donörü ile etkileşime girdiğinde, kömürün organik maddesinin bir kısmı çözeltiye girer ve katı kalıntının ayrılmasından sonra, genellikle minerallerden, kükürtten, oksijenden ve azot içeren bileşikler ve diğer istenmeyen safsızlıklar. Kömür dönüşüm derecesini arttırmak için çözeltiye hidrojen gazı verilebilir. İlk kömürün tipine, solvente ve proses koşullarına bağlı olarak, termal çözündürme ile çeşitli amaçlara yönelik ürünler elde edilebilir.

İlk kez, 1920'lerde A. Pott ve X. Brochet tarafından kömürün termal çözünmesi teknolojisi önerildi. 1940'lı yılların başında Almanya'da bu teknolojiye dayalı olarak yılda 26,6 bin ton ekstrakt kapasiteli bir tesis faaliyet gösteriyordu.

Bu tesiste, bir kısım kırılmış kömür ve iki kısım bir çözücüden oluşan bir macun, bir tüp fırında 10-15 MPa basınç altında 430 ° C'ye ısıtıldı. Sıvı ürünler, 150°C'lik bir sıcaklıkta ve 0.8 MPa'lık bir basınçta süzme yoluyla çözünmemiş kömürden ve mineral kısmından ayrıldı. Çözücü olarak kömür katranının sıvı faz hidrojenasyonunun tstraline, kresol ve orta yağ karışımı kullanıldı. 220°C yumuşama noktasına ve %0.15-0.20 (ağırlıkça) kül içeriğine sahip bir özün verimi, kömürün organik maddesinin yaklaşık %75'i (ağırlıkça) idi. Ekstrakt esas olarak yüksek kaliteli elektrot kok elde etmek için bir hammadde olarak kullanılmıştır.

1960'lardan bu yana, bir dizi ülke pilot ve demonstrasyon tesislerinde kömürün termal çözünmesine dayalı yeni nesil prosesler geliştirmiş ve uygulamıştır. Amaçlanan amaca göre, bunlar iki türe ayrılabilir: 1) normal koşullar altında yalnızca birincil katı veya sıvı ürünlerin elde edildiği, kural olarak, enerji santrallerinin fırınlarında yanmaya yönelik işlemler ve 2) aşağıdakileri içeren işlemler. birincil ürünlerin daha nitelikli (öncelikle motora) yakıtlara dönüştürülmesi, ikincil termal işleme, hidrojenasyon ve rafinasyon işlemleri yoluyla.

ABD'de SRC-I temel versiyonunda geliştirilen kömür SRC'nin (Solvent Refined Coab) ekstraksiyon saflaştırma işlemi, reaktörde 425–470°C sıcaklıkta, 7–10 MPa basınçta ve “30 dk. reaksiyon bölgesinde kalma süresi. Prosesin ana ürünü, 150-200 °C sıcaklıkta sertleşen kükürtten saflaştırılmış bir kömür özüdür.

Şeması Şekil 2'de gösterilen SRC-II işleminin değiştirilmiş bir versiyonunda. 3.2, basıncı 14 MPa'ya yükselterek ve kömür hamurunun reaksiyon bölgesinde kalma süresini artırarak, ana hedef ürün olarak geniş bir fraksiyonel bileşime sahip sıvı yakıt elde edilir. Öğütme ve kurutma işleminden sonra ilk kömür, sıcak kömür süspansiyonu ile karıştırılır. Elde edilen macun, hidrojenle birlikte ateşlenen bir ısıtıcıdan geçirilir ve ardından reaktöre gönderilir. Gerekli sıcaklık ve hidrojenin kısmi basıncı, reaktörün birkaç noktasına soğuk hidrojen sağlanarak korunur. Reaksiyon ürünleri önce gaz ayırıcılarda ayrılır. Ağırlıklı olarak (aşama I) hidrojen ve hidrojen sülfür ve karbon dioksit karışımı ile gaz halindeki hidrokarbonlar içeren sıvı ürünlerden ayrılan gaz, 38°C'ye soğutulduktan sonra asit gaz arıtma sistemine gönderilir. Kriyojenik tesiste, gaz halindeki hidrokarbonlar C3-C4 ve saflaştırılmış hidrojen salınır (sürece geri döndürülür). İçinde bulunan karbon monoksitin metanlaşmasından sonra kalan metan fraksiyonu yakıt şebekesine beslenir. sıvı pro-

Pirinç. 3.2. BIS-I kömürünün termal çözünme sürecinin şeması:

1 - makarna yapmak için karıştırıcı; 2 - macunu ısıtmak için fırın; 3 - reaktör; 4 - gaz ayırıcı bloğu; 5 - asit gaz emici; 6 - kriyojenik gaz ayrımı; 7 - yakıt gazı arıtma ünitesi; 8 - gaz halindeki hidrokarbonların ayrılması; sentez gazının saflaştırılması ve hidrojen oluşumu için 9 birim; 10 - kükürt geri kazanım ünitesi; II - kalıntı gazlaştırma reaktörü; 12 - atmosferik sütun; 13 - vakum'sütun;

1 - kurutulmuş toz kömür; II - hidrojen; III - kömür süspansiyonu; IV - proses yakıtı; V - kükürt; VI - oksijen: VII - su buharı; VIII - eylemsiz kalıntı; IX - kömürün mineral kısmının geri kalanı; X - gaz ayrımından sonra sıvı ürün; LU - yakıt gazı; HC - etan; XIII - propan; XIV - bütanlar; XV - saflaştırma ve yeniden biçimlendirme için benzin fraksiyonu; XVI - arıtma için orta distilat; XVII-

gaz ayırıcılardan gelen ağır distilat ürünleri, benzin fraksiyonu (28-193°C), orta distilat (193-216°C) ve ağır distilat (216-482°C) olarak ayrıldıkları atmosfer kolonuna girer. Gaz ayırıcılarda ayırmanın ilk aşamasında oluşturulan kömür süspansiyonu iki akıma ayrılır: biri orijinal kömür ile yer değiştirmeye, diğeri - vakum kolonuna beslenir. Vakum kolonunun tepesinden, süspansiyonda bulunan sıvı distilatın bir kısmı atmosferik kolona boşaltılır ve alttan kalan kısmı hidrojen üretmek için veya yakıt olarak kullanılan sentez gazı elde etmeye gider,

Kuru külü alınmış bitümlü kömüre dayalı olarak, EIS-C sürecindeki ürünlerin %4,4 (ağırlık) hidrojen tüketimindeki verimi [% (ağ.)] :

Kömür EDS'nin ("Exxon Donor Solvent") termal çözünme işlemi, daha sonra motor yakıtlarına işlenmesiyle birlikte sentetik yağ üretimi için tasarlanmıştır. Bu teknolojiye göre, kömür öğütme ve kurutma işleminden sonra sıcak bir hidrojen verici çözücü ile karıştırılır. Sonuncusu olarak, işlemin sıvı ürününün 200-430°C'lik bir fraksiyonu kullanılır ve bu, sabit bir Co-Mo katalizör tabakasına sahip bir aparatta önceden hidrojene edilir. Karışım gaz halindeki hidrojen ile birlikte yükselen akışlı bir reaktöre beslenir, burada kömürün termal çözünmesi 430-480°C sıcaklıkta ve 14-17 MPa basınçta gerçekleşir. Elde edilen ürünler (bir gaz ayırıcıda ve vakumlu damıtmayla) 540°C'ye kadar kaynayan gazlara ve fraksiyonlara ve ayrıca reaksiyona girmemiş kömür ve kül içeren >540°C'lik bir tortuya ayrılır. Ürün verimi, dönüşüm oranı ve diğer proses parametreleri, işlenen kömürün tipine bağlıdır. Sıvı ürünlerin verimi ve bileşimi de kalıntının geri dönüştürülmesinden etkilenir. Örneğin, adresinde. işlemin çeşitli teknolojik tasarımında (kalıntı-I'nin devridaimi olmadan ve tortunun - II'nin devridaimi ile), fraksiyonların verimi: [% (ağırlıkça)] :

Hammaddenin türüne bağlı olarak, tortunun tamamen devridaimi ile kuru ve külü alınmış kömür üzerindeki sıvı ürünlerin verimi, %42 ila 51 (ağırlıkça) arasında değişebilir ve Ci-C3 - 11 ila 21 arasında gaz verimi olabilir. % (ağırlıkça). Ortaya çıkan tüm fraksiyonlar, kükürt ve nitrojeni uzaklaştırmak için hidro-işlemden geçirilmelidir. Hetero bileşiklerin içeriği, fraksiyonların kaynama noktasının artmasıyla artar.

Hidrojen ve yakıt gazı üretme yöntemlerinde farklılık gösteren, EDS işleminin teknolojik şemasının iki çeşidi önerilmiştir. İlk varyantta, hidrojen, proses ürünlerinin bir parçası olan hafif gazların buharla reformasyonu ile üretilir ve prosesin sıvı ürününün vakumlu damıtma tortusunun kok gazlaştırmalı bir kok ünitesinde işlenmesiyle yakıt gazı elde edilir (“Flexicoking”). ”), aynı anda ek miktarda hafif sıvı ürünler üretir. Böyle bir işlemin termal verimliliği yaklaşık %56'dır.

İkinci seçenek, ürün yelpazesinde maksimum esneklik sağlar. Vakum tortusunun yaklaşık yarısı, sıvı ürünler ve yakıt gazı elde etmek için Flexikoking ünitesinde işlenir ve kalan miktardan hidrojen üretilir. Bu nedenle, termal çözünme ile elde edilen hafif hidrokarbon gazları ticari bir üründür. Bu seçeneğin termal verimliliği% 63'e ulaşıyor.

Amerika Birleşik Devletleri'nde EDS teknolojisine dayalı olarak, 1980 yılında günlük 250 ton kömür kapasiteli bir gösteri tesisi işletmeye alındı ​​ve inşaatı 370 milyon $ tutarındaki sermaye yatırımları 1.4 milyar $ (1982 fiyatlarıyla) .

Termal çözünme işlemlerinin avantajları arasında kömür pirolizinden daha düşük bir çalışma sıcaklığı ve işlem parametrelerini değiştirerek elde edilen sıvı ürünün kalitesini nispeten geniş bir aralıkta değiştirme olasılığı yer alır. Aynı zamanda, termal çözünme sırasında, yüksek işlem basıncında kömürün derin dönüşümü sağlanır ve elde edilen ürünlerin bileşiminde makromoleküler bileşikler baskındır. İkincisinin varlığı, zaten düşük sıcaklıklarda, kömürün ilk organik maddesinden daha az reaktif olan ikincil aromatik yapıların oluşumu ile birlikte ortaya çıkan serbest radikallerin rekombinasyon süreçlerinin oluşmaya başlamasından kaynaklanmaktadır. Reaksiyon karışımındaki macun içinde çözünmüş hidrojen donörlerinin ve moleküler hidrojenin mevcudiyeti, bu işlemlerin meydana gelmesini yeterince engelleyemez. Bu yöntemin endüstriyel uygulamasında bir takım zorluklar ortaya çıkmaktadır. Zor bir teknik problem, reaksiyona girmemiş kömür ve külün sıvı ürünlerden ayrılmasıdır. Ortaya çıkan hedef ürün, proses koşulları altında sıvıdır, ancak normal koşullar altında, taşınması, depolanması ve nihai ürünlere dönüştürülmesi zor olan yarı katı ve hatta katı olabilir.

katalitik hidrojenasyon. Katalizörlerin kullanımıyla kömür dönüşüm derecesinde bir artış, ortaya çıkan sıvı ürünlerin bileşiminde bir gelişme ve hidrojenasyon işleminin basıncında bir azalma mümkündür. İkincisi, hidrojenin çözücüden karbona transferine katkıda bulunur ve moleküler hidrojeni aktive ederek onu atomik bir forma dönüştürür.

Kömürün katalizörler kullanılarak doğrudan hidrojenasyonu ile işlenmesi alanındaki araştırmalar, 1912 yılında Alman bilim adamları F. Bergius ve M. Pier tarafından başlatıldı. Bu çalışmaların sonucunda, 1927 yılında, kömürün katalitik hidrojenasyonu için ilk endüstriyel tesis, kapasiteye sahip oldu. Yılda 100 bin ton sıvı ürün üretildi (Bergius-Peer süreci). 1940'ların başında, Almanya'da faaliyet gösteren ve başta havacılık benzini olmak üzere yılda 4,2 milyon tona kadar motor yakıtı üreten bu türden 12 işletme zaten vardı. 1935'te İngiltere'de kömürün hidrojenlenmesi için bir işletme kuruldu ve ABD'de bu alandaki çalışmalar 1949-1953 döneminde büyük bir pilot tesiste yapıldı.

Sovyetler Birliği'nde yerli kömürlerin hidrojenasyonu ile ilgili araştırmalar 1929 yılında N. M. Karavaev ve I. B. Rapoport tarafından başlatılmıştır. Daha sonra A. D. Petrov, A. V. Lozovoy, B. N. Dolgov bu çalışmaların geliştirilmesine önemli katkılarda bulunmuştur. , DI Orochko, AV Frost , VI Karzhev ve bir dizi diğer Sovyet bilim adamı. 1937 yılında, ülkemizde kahverengi kömürün hidrojenasyon işlemine yönelik ilk tesisi Kharkov şehrinde tasarlanmış ve işletmeye alınmıştır. 1950'lerin başında, birkaç benzer işletme daha inşa edildi.

O yılların sanayi tesislerinde üç ve dört aşamalı kömür işleme şemaları kullanılıyordu. Sıvı faz hidrojenasyon aşamasında, bir demir katalizör ilavesiyle %40 kömür ve %60 yüksek kaynama noktalı kömür ürünü olan macun, 450-490 °C sıcaklıkta ve yüksek basınçta hidrojen gazına maruz bırakıldı. sıralı olarak yerleştirilmiş üç veya dört reaktörden oluşan bir sistemde 70 MPa'ya kadar. Kömürün sıvı ürünlere ve gaza dönüşüm derecesi %90-95 (ağırlıkça) idi. O zamanlar ekonomik katalizör rejenerasyon yöntemleri geliştirilmediğinden, çoğu durumda demir oksitlere ve sülfürlere dayalı ucuz düşük aktiviteli katalizörler kullanıldı. 440-450°C sıcaklıkta reaktör sisteminden ve sıcak ayırıcıdan geçtikten sonra, dolaşan hidrojen içeren gaz ve sıvı ürünler yukarıdan çıkarıldı. Daha sonra soğuk separatörde gaz sıvıdan ayrılmış ve yıkandıktan sonra taze hidrojenle karıştırılmış çevrime geri döndürülmüştür. Hidrokarbon gazlarını ve suyu ayırmak için iki aşamalı bir basınç düşürmeden sonra, sıvı ürün, kaynama noktası 320-350 °C'ye kadar olan bir fraksiyonun ve bir kalıntının (ağır yağ, santrifüjlemeden önce hidrojenasyon çamurunu seyreltmek için kullanılır).

Sıvı faz hidrojenasyonu, iki şemaya göre gerçekleştirildi: macun oluşturucu ajan aracılığıyla kapalı bir döngü (tam devridaim) ve aşırı miktarda ağır yağ ile. İlk şemaya göre, işletilen hidrojenasyon tesislerinin çoğu, esas olarak benzin ve dizel yakıt üretimine odaklandı. Fazla ağır petrolle çalışırken, kömür için tesisin kapasitesi 1,5-2 kat arttı, ancak ağır petrolün daha hafif kaynayan ürünlere ayrı hidrojenasyon işlemine tabi tutulması veya elektrot kok üretmek için kullanılması gerekiyordu.

Kömürlerin macun oluşturucu ajana göre kapalı bir çevrimle işlenmesi sırasında, 320 °C'ye kadar sıcaklıklarda kaynayan sıvı ürünlerin verimi, %6'ya (kütle) kadar hidrojen tüketiminde %55-61 (kütle) idi. ). %10-15 fenoller, %3-5 azotlu bazlar ve %30-50 aromatik hidrokarbonlar içeren bu ürünler daha sonra sabit bir hidrokraking katalizörleri yatağında iki aşamalı buhar fazı hidrojenasyonuna tabi tutuldu. Motor yöntemine göre oktan sayısı 80-85 olan benzinin toplam verimi %35'e (kütle) ulaştı ve aynı anda benzin ve dizel yakıt üretimi ile toplam verimleri hesaplamada yaklaşık% 45 (kütle) idi. ilk kömür; hidrojen, kömürün veya yarı kok kömürünün gazlaştırılmasıyla elde edildi.

%25'e kadar katı içeren çamur, tüm teknolojik döngünün en zahmetli ve enerji yoğun aşaması olan işleme için gönderildi. Ağır bir hidrojenat fraksiyonu ile %12-16 (ağırlıkça) katı içeriğine seyreltildikten sonra, çamur santrifüjlemeye tabi tutuldu. Yaklaşık %40 katı içerikli kalıntı 10-15 t/h kapasiteli tamburlu döner fırınlarda yarı koklaştırma ile işlendi ve hafif sıvı koklaştırma ürünleri hidrojenatın distilat fraksiyonu ile karıştırıldı. Santrifüjleme ile elde edilen ağır yağ damıtması, makarna döngüsüne geri döndürüldü.

Katalizörün düşük aktivitesi, çamurun işlenmesindeki zorluklar ve diğer faktörler, proseste yüksek basınçların ve büyük miktarlarda hidrojenin kullanılmasını gerektirmiştir. Tesisatlar düşük birim üretkenliğine sahipti, önemli bir enerji yoğunluğu ile ayırt edildiler.

Çeşitli alanlarda, başta SSCB, ABD ve Almanya olmak üzere çeşitli ülkelerde I S ° Z Dany p ° ikinci nesil R ° taraklar

Bu proseslerin geliştirilmesinde, araştırmaların ana odak noktası ekipman üretkenlik basıncının düşürülmesi, enerji maliyetlerinin düşürülmesi ve çamur işleme ve katalizör rejenerasyonunun iyileştirilmesi olmuştur. Bugüne kadar, karaağaç tesislerinde kömürün doğrudan hidrojenasyon katalitik sıvılaştırılması için proseslerin teknolojik tasarımı için, P kömürü için 50 ila 600 ton / gün kapasiteli laboratuvardan gösterim tesislerine kadar yaklaşık 20 seçenek önerilmiştir.

BergiusN-Pipia FRG Kömür hidrojenasyonu için sözde "yeni Alman teknolojisi", geri kazanılamayan bir demir katalizörü kullanan daha önce kullanılan Pyr işlemi temelinde geliştirilmiştir. Eski prosesten farklı olarak, bir macun yapmak için dolaşan bir orta distilat kullanılır (santrifüj taşması yerine). Sıvı ürünler, katı kalıntıdan vakumla damıtma (santrifüjleme yerine) ile ayrılır ve çamur hidrojen üretmek için gazlaştırılır. Bottrop'ta (Almanya) bu yeni

Yurt dışında geliştirilen kömürün katalitik hidrojenasyon süreçleri arasında endüstriyel uygulamaya en çok hazırlananlardan biri H-Coa1 sürecidir (ABD). Bu teknolojiye göre sıvı faz hidrojenasyonu, Şekil 2'de gösterilen şemaya göre aktif, ince bir şekilde dağılmış Co-Mo katalizörünün akışkanlaştırılmış yatağı kullanılarak gerçekleştirilir. 3.3.

Kuru kırılmış kömür, %35-50 (ağırlıkça) kömür içeren bir macun oluşturmak üzere geri dönüştürülmüş hidrojenasyon ürünü ile karıştırılır ve daha sonra içine sıkıştırılmış hidrojen eklenir. Elde edilen karışım ısıtılır ve dağıtım ızgarasının altında akışkanlaştırılmış bir katalizör yatağı ile reaktöre beslenir. İşlem, 425-480 °C'lik bir sıcaklıkta ve yaklaşık 20 MPa'lık bir basınçta gerçekleştirilir. Reaksiyon ürünleri ve dönüştürülmemiş kömür, üstte reaktörden ve altta kullanılmış katalizörden sürekli olarak çıkarılır. Katalizörün sürekli sirkülasyonu ve rejenerasyonu, yüksek aktivitesinin korunmasını sağlar.

Yoğunlaştırmadan sonra reaktörden çıkan buharlar hidrojen, hidrokarbon gazları ve hafif distilat olarak ayrılır. Gazlar saflaştırma için, hidrojen ise devridaim için gönderilir. Reaktörün tepesinden gelen sıvı ürünler, bir fraksiyonun ayrıldığı ayırıcıya girer ve daha sonra hafif ve ağır distilatlar elde etmek için damıtma işlemine tabi tutulur. İlkinden benzin ve dizel fraksiyonları elde edilir. Ayırıcının tabanından boşaltılan artık ürün, hidrosiklonlarda iki akıma ayrılır: düşük ve yüksek katı içerikli.

Birinci akım bir macun oluşturucu ajan olarak kullanılır ve ikincisi bir çökeltici ile işlenir ve %50'ye kadar katı partikül içeren ayrılmış çamur hidrojen üretmek için gazlaştırılır. Çamurun ayrılmasından sonra kalan sıvı ürün, ağır bir distilat ve kazan yakıtı olarak kullanılan bir tortu elde etmek için vakumla damıtma işlemine tabi tutulur.

"H-Coa1" işlemindeki hedef ürünlerin verimi, benzin fraksiyonu (28-200°C) -%-25.2 (ağırlık), orta distilat (200 - 260°C) - %12,9 (ağırlıkça) ve ağır distilat - %13.3 (ağırlıkça). Sıvı faz hidrojenasyonu için hidrojen tüketimi %4.7'dir (ağırlıkça). İşlem, günlük 600 ton kömür kapasiteli bir pilot tesiste çalışıldı.

Ülkemizde, Yanıcı Fosiller Enstitüsü (IGI), Grozgiproneftekhim ve VNIIneftemash enstitüleri ile birlikte, 1970'li yıllarda kömürün sıvı halde hidrojenasyonla işlenmesi alanında geniş bir yelpazede çalışmalar yürütmüştür.

Pirinç. 3.3. Kömür "H-Coa1" hidrojenasyon sıvılaştırma sürecinin şeması:

1 aşama kömür hazırlama; 2 - ısıtıcı; 3 - akışkanlaştırılmış bir katalizör yataklı reaktör; 4 - kapasitör; 5 - hidrojen ekstraksiyon ünitesi; 6 - yüksek hızlı ayırıcı; 7 - atmosferik sütun; 8 - hidrosiklolar; 9 - ayırıcı; 10 - vakum kolonu; 1 - kömür; II - hidrojen; III - geri dönüştürülmüş ağır distilat; IV - yapıştırın; V, hidrojenat seviyesidir; VI - akışkanlaştırılmış katalizör seviyesi; VII - rejenere katalizör; VIII - buhar-gaz fazı; IX - yoğun faz; X - harcanan katalizör; XI - sıvı; XII - reçineler; XIII - kükürtün ayrılması ve üretimi için gaz halindeki hidrokarbonlar, amonyak ve hidrojen sülfür; XIV - rafine etmek için hafif distilat; XV - ağır distilat; XVI - hidrojen üretimi için geri dönüştürülmemiş yağ kalıntısı; arıtma için XVII-ağır distilat; XVIII-

artık yakıt işareti yakıtları. Araştırmanın sonucu, yenilenmiş bir aktif katalizör ve engelleyici katkı maddelerinin kullanımı, gelişmiş çamur işleme teknolojisinin kullanımı ve bir dizi başka teknolojik çözüm sayesinde, yeni bir teknolojik süreç (IGI süreci) idi. sıvı hidrojenasyon ürünlerinin yüksek verimini sağlarken basıncı 10 MPa'ya düşürün Spesifik sermaye ve işletme maliyetlerini önemli ölçüde azalttı ve halihazırda yağda kullanılan 250-500 m3 kapasiteli yüksek performanslı reaktörlerin kullanılmasını mümkün kıldı rafineri endüstrisi.IGI süreci büyük pilot tesislerde test ediliyor.

IGI teknolojisine göre, kömür 5-13 mm partikül boyutuna kadar ezilerek ön ezilir, girdap odalarında yüksek hızda kurutmaya tabi tutularak %1.5 (ağırlıkça) artık nem içeriğine tabi tutulur, ardından ikincil olarak kırılır. 100 mikrondan daha küçük bir parçacık boyutuna titreşimli öğütme ile.

Toz haline getirilmiş kömüre %0.2 Mo ve %1.0 Fe(III) katalizörü uygulanır. Bu kombinasyon, kömürün organik kütlesinin %83'e kadar bir dönüşüm derecesi elde edilmesini mümkün kılar.Katalizörün maksimum aktivitesi, çözeltiden kuru kömür üzerine uygulandığında sağlanır. Kömür ve katalizör tuzlarının birlikte vibro-öğütülmesi de etkilidir, çünkü bu, organik kömür kütlesinin yapısının mikro gözeneklerini açar ve katalizörün kömürün yüzeyinde tam ve düzgün bir şekilde birikmesini sağlar.

Katalizöre ek olarak, reaksiyon bölgesine kinolin, antrasen ve serbest radikalleri stabilize eden ve bozunmaları sırasında atomik hidrojen salınımı nedeniyle kömürün organik kısmının yok edilmesini aktive eden diğer bileşikler gibi inhibitörler dahil edilebilir. Bu katkı maddelerinin %1-5'inin eklenmesi, kömürün dönüşüm derecesinde ve sıvı ürünlerin veriminde %10-15 oranında bir artış sağlar.

Üzerine katalizör uygulanan kömür, makarna hazırlama sistemine girer. Macun oluşturucu bir ajan olarak, ayrı bir aşamada 10 MPa basınç altında önceden hidrojene edilen 300-400°C kaynama noktasına sahip kömür damıtığı kullanılır. Prosesin normal yürütülmesi için macun, eşit oranda kömür ve solvent ile hazırlanır; Kömür içeriği daha yüksek olduğunda, yüksek viskozitesi nedeniyle macunun sistem içinde taşınması zordur. İçine gaz halinde hidrojenin verildiği kömür-yağ macunu, boru şeklinde bir fırında önceden ısıtılır ve 1.0-1.5 h-1 uzay hızında içi boş ısıtılmamış reaktörler sistemine girer. Macunun reaktörde kalması sırasında (30-60 dakika), kömür hidrojenasyon reaksiyonları hidrokarbon gazlarının (% -C4, amonyak, hidrojen sülfür ve karbon oksitlerin [%10'a kadar (ağırlıkça)], suyun oluşumu ile devam eder. Proses ısı salınımı ile ilerlediğinden, sıcaklığı kontrol etmek için reaktörlere soğuk hidrojen içeren bir gaz beslenir ve aynı zamanda bir karıştırma maddesi görevi görür.

Reaktörden gelen hidrojenasyon reaksiyon ürünleri, sıcak bir ayırıcıya gönderilir. Ayırıcının tepesinden, gazlar ve hafif sıvı ürünler içeren bir buhar-gaz akımı ve alttan - 300-325 °C'nin üzerinde kaynayan sıvı ürünler, reaksiyona girmemiş kömür, kül ve bir katalizörden oluşan çamur boşaltılır.

Bu çamurun toplam katı içeriği %10-15'tir (ağırlıkça). Gaz-buhar akımı soğutulur ve bir sıvı kısma ve %75-80 (hacimce) hidrojen, C1-C4 hidrokarbonlar, amonyak, hidrojen sülfür ve karbon oksitler içeren bir hidrokarbon gazına ayrılır. Kısa çevrim adsorpsiyon ile diğer gazların ayrılmasından sonra, hidrojen prosese geri döndürülür. Hidrokarbon gazı, proseste tüketiminin %50-60'ı oranında hidrojen üretmek için kullanılır. Gerekli hidrojenin geri kalanı, kömürün gazlaştırılmasıyla veya çamur işlemeden kalan artıklarla ayrı bir tesiste üretilir.

Tablo 3.6. Petrol ile karşılaştırıldığında çeşitli kömür hidrojenasyon işlemlerinin sıvı ürünlerinin karakterizasyonu

Sürecin teknik olarak en karmaşık aşamalarından biri olan çamurun işlenmesi, IGI şemasında iki aşamada gerçekleştirilir. İlk aşamada, çamur, yaklaşık %30 (ağırlık) kalıntı katı içeriğine süzülür ve ikinci aşamada, elde edilen kalıntıda %50-70 (ağırlık) katı içeriğine kadar vakumla damıtma işlemine tabi tutulur. . Bu artık ürün, sıvı tabanlı bir siklon fırınında yakılır. Yanma sırasında, molibden %97-98 oranında gaz fazına (1M02O3) geçer ve kül üzerinde biriktirilir ve daha sonra yeniden kullanım için hidrometalurji yöntemleriyle ekstrakte edilir. Yanma sırasında açığa çıkan ısı, 2,5-2,8 bin kWh elektrik veya her bir ton çamur kalıntısı için 11 ton buhar üretmek için kullanılabilir.

Kömür hidrojenasyon işleminin sıvı ürünleri, önemli miktarlarda nitrojen ve oksijen içeren bileşikler ve alkenlerin mevcudiyetinin yanı sıra, elementel bileşim ve daha düşük hidrojen içeriği bakımından sıradan yağdan farklıdır (Tablo 3.6). Bu nedenle ticari motor yakıtları elde etmek için ikincil gaz fazı hidrojenasyon işlemine tabi tutulmaları gerekir.

IGI işleminin şemasında, kaynama noktası 400 °C'ye kadar olan geniş bir sıvı fazlı kömür hidrojenasyonu distilatının hidro-işlemesi, reaktörün iki sıcaklık bölgesinde sırayla 10 MPa'lık bir basınç altında gerçekleştirilir. yüksek kaynama noktalı bileşiklerin oluşumuna yol açan istenmeyen polimerizasyon reaksiyonlarından kaçının. 230-250°С'de birinci bölgede

Alkenlerin hidrojenlenmiş kısmı, polimerleşmeye en yatkın olanıdır. Daha sonra, 400 ° C'lik bir sıcaklıkta, alkenlerin ve kısmen aromatik bileşiklerin ana kütlesi hidrojene edilir; kükürt, oksijen ve azot içeren bileşiklerin yok edilmesi de meydana gelir. Hidro-muamele, petrol rafinasyonunda yaygın olarak kullanılan alüminyum-kobalt-molibden katalizörlerinin mevcudiyetinde gerçekleştirilir. Bununla birlikte, bazı durumlarda, kömür distilatlarındaki yüksek heteroatomik bileşik içeriği nedeniyle, bu katalizörler yeterince verimli değildir veya hızla zehirlenir. Bu nedenle, yeni kararlı katalizörler gereklidir.

IGI teknolojisini kullanan kahverengi kömür hidrojenasyonunun ilk distilatının özellikleri ve hidro-işleminin ürünleri Tablo'da verilmiştir. 3.7. Sıvı fazlı kömür hidrojenasyonunun birincil distilat ürünleri kararsızdır. Depolama sırasında renk değiştirirler ve mevcudiyetinden kaynaklanan çözünmeyen çökeltiler oluştururlar.

Tablo 3.7. Kahverengi kömürün sıvı faz hidrojenasyonunun distilatının ve hidro-işlem ürünlerinin özellikleri ve verimi

pirol gibi bazik olmayan bir yapıya sahip azot içeren bileşiklerin eser miktarlarda bileşimi. Bu bileşikler hidro-işlem sırasında tamamen uzaklaştırılamayabilir ve yeterince kararlı ürünler elde etmek için, işlemin genel şemasına geniş bir hidrojenasyon distilatının veya onun fraksiyonlarının adsorpsiyonunu ve özütleyici nitrojenasyonunu dahil etmek tavsiye edilir.

kesir i. k.- 180 ° C hidro-işlenmiş distilat, oktan sayısı 66'ya (motor yöntemi) sahiptir ve artan gerçek reçineler ve azotlu bileşikler içeriği ile karakterize edilir. Yüksek oktanlı motor benzininin bir bileşenini elde etmek için, derin hidro-işlemesi ve ardından reformasyonu gereklidir. Dizel fraksiyonu, yüksek aromatik hidrokarbon içeriğinden dolayı nispeten düşük setan sayısına sahiptir. Bir kısmı macun oluşturan bileşen olarak kullanılan 300-400°C kaynama noktasına sahip bir fraksiyon, benzin ve dizel fraksiyonları üretmek için hidrokraking için bir besleme stoğu olarak hizmet edebilir. IGR teknolojisi için iki seçeneğe göre Kansk-Achinsk havzasının kahverengi kömürünün hidrojenlenmesinin malzeme dengesi aşağıda sunulmuştur (pay I seçeneğinde - çamurun %70 katı içeriğine işlenmesi, payda II seçeneğinde - aynı, %50):

~ Alınan

Alınan [% (ağırlıkça)] [% (ağırlıkça)]

Görüldüğü gibi, kömürün tamamen işlenmesi ile %45-55 (kütle) motor yakıtları ve kimyasal ürünler elde edilmektedir.

TS-1 tipi jet yakıtı, IGR yöntemiyle kömür sıvılaştırma ürünlerinden de elde edilebilir. Bunu yapmak için, “defenolizasyon”dan sonra sıvı fazlı hidrojenasyonun toplam distilatından izole edilen 120-230°C fraksiyonun art arda üç aşamadan geçmesi gerekir: düşük sıcaklıkta hidrojenasyon (6 MPa, 230°C, geniş gözenekli alüminyum- nikel-molibden katalizörü), hidro-muamele (6 MPa, 380°C ve aynı katalizör) ve aromatik hidrokarbonların hidrojenasyonu (6 MPa, 290°C, ticari alüminyum paladyum sülfür katalizörü). 120-230°C'de hidro-işlenmiş fraksiyon %22'den fazla su içeriyorsa üçüncü aşama gereklidir.

Pirinç. 3.4. IGI teknolojisini kullanarak kömürün hidrojenlenmesiyle motor yakıtlarının üretimi için şema - Grozgipro-Neftekhim:

1-kömürün hazırlanması; 2 - kömür sıvılaştırma; 3 -- hidrojen üretimi; 4 - katı kalıntının izolasyonu; 5 6, 10 - düzeltme; 7 - çamur bertaraf ünitesi; 8 - fenollerin izolasyonu; 9 - hidrojenasyon; 11 - hidro-muamele ve reform; 12, 14 - hidrokraking; 13 - izomerizasyon ve hidrojenasyon;

1 - kömür; 11 - eski yapıştır; III - katalizör; IV-hidrojen; V - gazlar C4 ve CO; VI - sıvı hidrojenasyon ürünleri; VII - Г4Нз, Нг$ ve CO2; VIII - Fraksiyon >400 °С; IX - katı kalıntı; X - su; XI - feyol, kresoller; XII - "n'nin kesri. k. - 180 ° С; XIII - fraksiyon 180-300 °C; XIV - fraksiyon 300-400 °C; XV - yapı malzemelerinin üretimi için kül; XVI - işlem buharı; XVII - elektrik; XVIII - benzin; XIX - jet yakıtı; XX - dizel yakıt

^ kütle.) aromatik hidrokarbonlar. Ama veri.

IGI işleminde hidrojene ürün ve fraksiyonlarının işlenmesi için çeşitli işlem gruplarının teknolojik şemasına dahil edilerek, elde edilen benzin ve dizel yakıtın oranını 1: 0'dan 1: 2.6'ya değiştirmek mümkündür. Benzin üretimini en üst düzeye çıkarmak için dizel fraksiyonları hidrokraking işlemine tabi tutulabilir. IGI teknolojisine dayalı seçeneklerden birine göre motor yakıtları elde etme şeması, Şek. 3.4. Bu program kapsamında yılda 3 milyon ton motor yakıtı üretimi düzenlenirken, 9 milyon tonu hidrojenasyon, 3 milyon tonu hidrojen üretimi için gazlaştırma dahil olmak üzere Kansk-Achinsk havzasından yılda 19,7 milyon ton kahverengi kömür gerekli olacaktır. ve 7,3 milyon ton enerji ihtiyacı için. Bu durumda, aşağıdaki ürünler üretilebilir (yılda milyon ton olarak): benzin - 1,45, dizel yakıt - 1,62, sıvılaştırılmış gazlar - 0,65, amonyak - 0,07 ve kükürt - 0,066. Termal k. ve. Bu üretimin %55'i.

Kömür hidrojenasyonunun yabancı süreçlerinde, sıvı ürünlerin iyileştirilmesi ve geri dönüştürülmesi için çeşitli seçeneklerin kullanılması da planlanmaktadır. Örneğin, BIS-I işlemi temelinde günde 30 bin ton bitümlü kömürün işlenmesi için bir kompleksin projesinde, tüm sıvı hidrojenasyon ürünleri, yaklaşık %50'lik bir dönüşüm derecesi ile hidrokrakinge tabi tutulur. İlave hidro-işlemden sonra ortaya çıkan benzin fraksiyonu, 100 oktan derecesine sahip bir motor benzin bileşeni elde etmek için reforma gönderilmelidir (araştırma yöntemi). Genel olarak, kompleksin aşağıdaki ürünleri alması bekleniyor (günde bin ton): motor benzini - 2.78, orta distilatlar - 8.27, ağır akaryakıt - 4.75, sıvılaştırılmış gazlar - 0.64 ve kükürt - 0.12 . Kompleksin inşası için sermaye maliyetlerinin 5,7 milyar dolar (1982 fiyatlarıyla) olduğu tahmin edilmektedir. %90 kapasite yükünde yıllık işletme maliyetleri (milyon dolar olarak): kömür maliyeti - 420, enerji maliyetleri - 101, katalizörler ve kimyasallar - 77, işletme malzemeleri - 114, personel bakımı (1900 kişi) - 79.

Mevcut tahminlerin gösterdiği gibi, bugüne kadar geliştirilen teknolojileri kullanan hidrojenasyon yöntemiyle kömürden motor yakıtlarının üretimi için düşen maliyetler, petrol hammaddelerinden elde etme maliyetlerinden, ikincisini üretmenin ortalama maliyeti ile birkaç kat daha yüksektir. Bununla birlikte, örneğin maliyetli geliştirilmiş petrol geri kazanım teknikleri veya derin deniz açık deniz alanlarından üretilen petrolden üretilen yakıtlarla karşılaştırıldığında maliyet farkı azaltılabilir.

Birçok ülkede kömür hidrojenasyon işleme alanında devam eden araştırma ve geliştirme çalışmaları, süreçlerin teknolojik ve araçsal tasarımını iyileştirmeyi, yeni katalizörler ve katkı maddeleri geliştirmeyi ve tüm aşamaların enerji verimliliğini artırmayı amaçlamaktadır. Bu arayışlar, kömürden motor yakıtı elde etmenin birim maliyetlerinde azalma sağlayabilir. Sıvılaştırma ürünlerinin ayrılma aşamalarını karmaşıklaştırmadan ve hammaddelerin ısıtılması için harcanan enerji kaybı olmadan tek bir akışta kömür hidrojenasyonu ve gazlaştırma işlemlerinin bir kombinasyonu umut verici olarak kabul edilmelidir.

Kömürün gazlaştırılması ve hidrokarbon yakıtların sentezi

Kömürden dolaylı sıvılaştırma yoluyla motor yakıtları elde edilirken ilk aşama gazlaştırmadır.

Katı yakıt gazlaştırma, oksitleyici ajanların (hava veya teknik oksijen, su buharı) varlığında yakıtın organik kısmının yanıcı gazların bir karışımına dönüştürüldüğü bir termal işlemdir.

Daha 19. yüzyılın başlarında, kömürün damıtılmasıyla elde edilen gaz, dünyadaki büyük şehirlerde sokakları aydınlatmak için kullanıldı. Başlangıçta, koklaştırma sürecinde elde edildi, ancak yüzyılın ortalarında, kok ve kömürün tortusuz gazlaştırılması, döngüsel olarak ve daha sonra sürekli çalışan gaz jeneratörlerinde endüstriyel ölçekte gerçekleştirildi. Bu yüzyılın başında, başta enerji gazlarının üretimi olmak üzere dünyanın birçok ülkesinde kömürün gazlaştırılması yaygındı. 1958 yılına kadar, SSCB'de çeşitli boyut ve tasarımlarda yaklaşık 2.500 gaz jeneratörü faaliyet gösteriyordu ve bu da çeşitli katı yakıt türlerinden yılda yaklaşık 35 milyar m3 enerji ve proses gazlarının üretilmesini sağladı. Ancak, doğal gazın üretimi ve taşınmasında müteakip hızlı büyüme nedeniyle, hem ülkemizde hem de yurtdışında katı yakıtların gazlaştırma hacmi önemli ölçüde azalmıştır.

Kömür gazlaştırma, yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirilir ve çok aşamalı heterojen bir fiziksel ve kimyasal işlemdir. Kömürün organik kütlesi, esas olarak bunun bir parçası olan karbon, gaz halindeki oksitleyicilerle etkileşime girer. Bu durumda, karbonun oksijen ve su buharı ile aşağıdaki birincil reaksiyonları meydana gelir:

Belirtilen reaksiyon ürünlerine ek olarak, kömürlerin gazlaştırılması sırasında, ısıtmanın ilk aşamasında piroliz ürünleri oluşur.

* Reaksiyonların ısıları 15 °C sıcaklıkta ve 0,1 MPa basınçta verilmiştir.

Lisa. Gazlaştırma sırasında, bir kural olarak, kömürün neredeyse tüm organik kısmı gaza ve bazı durumlarda kısmen katrana dönüşür ve küçük bir reaksiyona girmemiş yakıt katkısı olan mineral kısım kül veya sıvı cüruf oluşturur.

Hidrojenasyonun aksine, gazlaştırma işlemleri için hammadde gereksinimleri, metamorfizma ve petrografik bileşim aşamasında önemli kısıtlamalara sahip değildir, ancak mekanik ve termal mukavemet, sinterleme, nem içeriği, kül ve kükürtün rolü çok önemlidir. Kömür - kurutma, oksidasyon vb. ön işleme tabi tutulduktan sonra bu parametreler üzerindeki bir takım kısıtlamalar azaltılır. Bazı gazlaştırma işlemlerinde kömür kullanımının en önemli göstergesi kül kalıntılarının erime sıcaklığıdır. Ana prosesin sıcaklık aralığını ve kül giderme sisteminin seçimini belirler.

Katı yakıtların aktivitesi ve gazlaştırma hızı, büyük ölçüde katalizör görevi gören mineral bileşenlere bağlıdır. Gazlaştırma sırasında fosil kömürlerin eser elementlerinin nispi katalitik etkisi aşağıdaki serilerle temsil edilebilir:

Katı yakıtların bireysel gazlaştırma işlemlerini karakterize eden ana parametreler şunları içerir: reaksiyon bölgesine ısı sağlama yöntemi; bir gazlaştırma maddesi sağlamak için bir yöntem; gazlaştırma ajanı türü; proses sıcaklığı ve basıncı;

mineral kalıntısı oluşumu ve boşaltma yöntemi. Tüm bu parametreler birbirine bağlıdır ve büyük ölçüde gaz jeneratörlerinin tasarım özellikleri tarafından belirlenir.

Karbonun su buharı ile reaksiyonunun endotermik etkisini telafi etmek için gerekli olan ısı temini yöntemine göre, gazlaştırma işlemleri ototermal ve allotermik olarak ikiye ayrılır. Ototermal işlemler en yaygın olarak kullanılır; içlerinde, sürece dahil edilen kömürün bir kısmının yakılmasıyla ısı elde edilir. Allotermik proseslerde, ısı, dolaşımdaki katı, sıvı veya gaz halindeki bir soğutucu tarafından kömürün doğrudan ısıtılması, soğutucunun reaktör duvarından dolaylı olarak ısıtılması veya reaktöre daldırılmış bir ısıtma elemanı vasıtasıyla sağlanır.

Reaktörde yakıt ve oksitleyici arasındaki etkileşim sürecini düzenlemek için, sürekli hareket eden bir kaba kömür yatağı, sürüklenme modunda eşzamanlı bir kömür ve oksitleyici akışı ve akışkanlaştırılmış bir ince taneli kömür yatağı kullanılır. Sürekli yataklı gaz jeneratörlerinde, topaklı yakıtın aşağı doğru hareketi ve sıcak gaz akışının yukarı doğru hareketi düzenlenir. Bu ilke, işlemin yüksek kimyasal ve termal aktivitesini belirler ve kek kömürleri hariç çoğu kömür türünü gazlaştırmayı mümkün kılar. Bu tür gaz jeneratörlerinin spesifik üretkenliği, basınçtaki bir artışla kısmen dengelenen ince kömür fraksiyonlarının sürüklenmesi ile sınırlıdır. Kömür tabakasının üst kısmındaki ılımlı sıcaklıklar, ürün gazındaki metan içeriğinin artmasına [%10-12'ye (hacimce) kadar] ve ayrıca katran, sıvı gibi önemli miktarlarda yan ürünlerin oluşumuna neden olur. hidrokarbonlar ve fenoller.

Ezilmiş kömür, akışkan yataklı gaz jeneratörlerine yüklenir - parçacık boyutu 0,5-8,0 mm'dir. Akışkanlaştırma modu, bir gazlaştırma maddesinin temini ile desteklenir. Yatakta iyi karıştırma, yüksek oranda ısı ve kütle transferi sağlar ve gazlaştırma sırasında pratik olarak hiçbir yan ürün sıvı ürünü oluşmaz. Ortaya çıkan gazdaki metan içeriği genellikle %4'ü (hacim) geçmez. Aynı zamanda, akışkan yataklı işlemlerde, tek geçişte dönüşüm derecesini azaltan ve sonraki teknolojik aşamaların ekipmanının çalışmasını zorlaştıran küçük yakıt parçacıkları taşınır.

Toz haline getirilmiş kömür, sürüklenme gazı jeneratörlerinde işlenir. Reaksiyon bölgesinde sıcaklık 2000°C'ye ulaşırken, reaktöre buhar-oksijen patlaması ile eşzamanlı bir akışla verilir. Bu tür gaz jeneratörlerinde her türlü kömürü işlemek mümkündür. İçlerindeki reaksiyonlar, yüksek bir spesifik üretkenlik sağlayan yüksek bir oranda gerçekleşir. Ürün gazı pratik olarak metan, katran ve sıvı hidrokarbonlar içermez. Ancak yüksek çalışma sıcaklığı nedeniyle, bu tür gaz jeneratörlerinde oksijen tüketimi, sürekli veya akışkan yakıt yataklı gaz jeneratörlerine göre daha fazladır ve yüksek termal verimliliği sağlamak için verimli bir ısı geri kazanım sistemi gereklidir. Bu tür gaz jeneratörlerini çalıştırırken, reaktörde aynı anda bulunan az miktarda kömür nedeniyle, modun herhangi bir ihlali işlemin durmasına yol açacağından, hammadde tedarik moduna kesinlikle uyulmalıdır.

Sürükleme gazlaştırması için bir seçenek, kuru toz haline getirilmiş yakıt yerine bir su-kömür bulamacı kullanmaktır. Bu, reaktöre yakıt tedarikini kolaylaştırır ve yükleme için bunker sistemleri kullanma ihtiyacını ortadan kaldırır.

Tipik olarak, gazlaştırma proseslerindeki gazlaştırıcı maddeler hava, oksijen ve buhardır. Buhar-hava üfleme ile, işlemin maliyetini azaltan bir hava ayırma ünitesine gerek yoktur, ancak ortaya çıkan gaz, atmosferik nitrojen ile yüksek oranda seyreltildiği için düşük kalorilidir. Bu nedenle gazlaştırma şemalarında buhar-oksijen püskürtme tercih edilir ve buharın oksijene oranı koşullara göre belirlenir. süreci yürütmek. Hidrogazifikasyon proseslerinde gazlaştırıcı ajanlardan biri olarak hidrojen kullanılır ve metanca zengin yüksek kalorili bir gaz elde edilir.

Seçilen teknolojiye bağlı olarak gazlaştırma sıcaklığı büyük ölçüde değişebilir - 850 ila 2000 °C arasında. Sıcaklık rejimi, kömürün reaktivitesi, külün erime sıcaklığı ve ortaya çıkan gazın gerekli bileşimi ile belirlenir. Ototermal proseslerde, reaktördeki sıcaklık, patlamadaki buhar:oksijen oranı ile kontrol edilir. Allotermik işlemler için, soğutucunun mümkün olan maksimum ısıtma sıcaklığı ile sınırlıdır.

Çeşitli gazlaştırma işlemlerinde basınç, atmosferik ila 10 MPa arasında değişebilir. Basınçtaki bir artış, işlemin sıcaklığında ve enerji verimliliğinde bir artış için uygun koşullar yaratır ve ürün gazındaki metan konsantrasyonunda bir artışa katkıda bulunur. Daha sonra sentezde kullanılan ve yüksek basınçlarda gerçekleştirilen gazın elde edilmesi durumunda basınç altında gazlaştırma tercih edilir (sentez gazı sıkıştırma maliyetleri azalır). Basınçtaki bir artışla, gaz jeneratörlerinin gazlaştırma oranını ve birim gücünü artırmak mümkündür. Topaklı ve iri taneli yakıtı gazlaştırırken, gazlaştırma hızı basınç değerinin karekökü ile orantılıdır ve ince taneli ve toz haline getirilmiş yakıtı gazlaştırırken basınç değeri ile orantılıdır.

Sıvı kül gidermeli gaz jeneratörlerinde işlem kül erime noktasının üzerindeki sıcaklıklarda (genellikle 1300-1400 °C'nin üzerinde) gerçekleştirilir. "Kuru kül" gaz jeneratörleri daha düşük sıcaklıklarda çalışır ve kül onlardan katı halde çıkarılır.

Gazlaştırma gazı, karbon monoksit ve hidrojene ek olarak, sonraki sentez için katalizörler için zehir olan kükürt ve amonyak içeren bileşiklerin yanı sıra fenoller, reçineler ve sıvı hidrokarbonlar içerir. Bu bileşikler, gaz jeneratörünü takip eden saflaştırma aşamasında uzaklaştırılır. Endüstriyel gazlaştırma işlemlerinde, kükürt bileşikleri ve karbondioksitten sentez gazını temizlemek için bu bileşenlerin fiziksel ve kimyasal absorpsiyon yöntemleri kullanılır. Emici olarak metanol, propilen karbonat, N-metilpirolidon, sülfolan ve diizopropanolamin, dimetil ve polietilen glikoller, etanolaminler vb. kullanılır.

Sentez gazında optimum CO:Hg oranını sağlamak için, teknolojik şema genellikle özel bir

Şekil "3.5. Kömür gazlaştırma işleminin şeması 1 - kömür kurutma ve öğütme; 2_ - hava ayırma; 3 - gazlaştırma; 4 - kül veya cüruf kullanımı; 5 - ham gaz arıtma; 6 - CO dönüşümü;

ben - kömür; II - su buharı; III - nitrojen; IV-oksijen; V - kül veya cüruf; VI - ham gaz; VII - saflaştırılmış gaz; VIII - NgB, GShz, reçineler; /.X - sentez gazı; X - C0 3

karbon monoksitin buharla katalitik dönüşümü için herhangi bir birim.

Daha fazla işlemeye hazır sentez gazı üretimi ile gazlaştırma işleminin şeması, Şek. 3.5.

Maksimum termal verim elde etmek ve. e. proses, gaz jeneratörü, düşük oksijen ve su buharı tüketimi ve düşük ısı kayıpları ile yüksek basınçta çalışmalıdır. Gazlaştırma sırasında minimum yan ürün miktarının elde edilmesi ve işlemin çeşitli kömürlerin işlenmesi için uygun olması da arzu edilir. Ancak, bu faktörlerin bazıları birbirini dışlar. Örneğin, düşük oksijen tüketimini sağlamak ve böylece yan ürünlerden kaçınmak imkansızdır. Bu nedenle, her özel durumda, proses parametrelerinin optimal kombinasyonunu seçmek gerekir.

Şu anda 50'den fazla gaz jeneratörü türü geliştirilmiştir, ancak bunlardan yalnızca * dördü endüstriyel uygulama bulmuştur: Lurgi, Winkler, Koppers-Totzek ve Texaco gaz jeneratörleri. Bu cihazlar bazında gerçekleştirilen gazlaştırma işlemlerinin ana göstergeleri Tablo'da verilmiştir. 3.8.

Lurgi süreci ilk olarak 1936'da Almanya'da endüstriyel ölçekte uygulandı. 1952'de bu tip ikinci nesil gaz jeneratörleri oluşturuldu ve bugüne kadar farklı ülkelerde Lurgi jeneratörleriyle 100'den fazla kurulum yapıldı. Kuru gaz için tek bir ünitenin verimliliği 8'den 75 bin m3/saate yükseldi.

Lurgi gaz jeneratörlerinde, parça kömür, sızdırmaz bir hazne aracılığıyla reaksiyon bölgesine verilir ve ters akımlı bir buhar-oksijen karışımı içinde gazlaştırılır. İkincisi, kömür tabakasını destekleyen ızgara altında beslenir; kuru kül aynı ızgaradan boşaltılır. Buhar:oksijen hacim oranı, kömür yatağının sıcaklığı külün erime noktasının altında olacak şekilde seçilir. Jeneratörün soğutma ceketinde doymuş su buharı oluşur.

Gazlaştırıcıya giren kömür, art arda üç ısıtma bölgesinden geçer. İlk bölgede - reaksiyonun üst kısmı

tora - 350 ° C sıcaklıkta, sıcak gazlarla kurutulur, ortada - l; 600 ° C sıcaklıkta, kömür gazlar, katran ve yarı kok oluşumu ile yarı koklaşmaya uğrar .. gaz jeneratörünün tabanında 870 ° C sıcaklıkta bulunan üçüncü bölge, yakıtın buhar ve oksijen ile reaksiyonlarının bir sonucu olarak, neredeyse hiç metan içermeyen bir gaz oluşur. Gaz, kömür yatağından aşağıdan yukarıya doğru geçerken, sıcaklığı düşer ve reaktörün daha soğuk bölgelerinde metan oluşum reaksiyonları oluşmaya başlar. Bu nedenle, ortaya çıkan ürün gazı, zorunlu gaz saflaştırması gerektiren ve soğutma ve istenmeyen bileşenlerin çıkarılması için yüksek su tüketimine neden olan doymamış hidrokarbonlar ve reçineler içerir. Gaz ayrıca artan miktarda metan içerir [%8-12'ye kadar (hacimce)] 1 .

Lurgi gazlaştırma işlemi, %99'a ulaşan yüksek derecede karbon dönüşümü ile karakterize edilir. Gaz jeneratörünün termal verimliliği %75-85'tir. Lurgi işleminin avantajı, gaz jeneratörünün birim üretkenliğini önemli ölçüde artıran ve daha sonraki sentezlerde kullanıldığında gaz sıkıştırma maliyetini azaltan yüksek basınçta gerçekleştirilmesidir.

Winkler prosesi, ilk ticari kömür gazlaştırma prosesidir. Bu tip çalışan gaz jeneratörlerinin maksimum birim kapasitesi şu anda saatte 33 bin m3 gazdır. İşlem, kömürün atmosferik basınçta akışkan yatakta işlenmesine dayanır. Yataktaki sıcaklık, reaktörden kuru halde uzaklaştırılan külün yumuşama sıcaklığının 30-50°C altında tutulur.

Winkler gaz jeneratörü, içeriden refrakter bir malzeme ile kaplanmış bir aparattır, bir buhar-oksijen karışımının ezilmiş kömürden üflenmesiyle bir akışkan yatak oluşturulur. Daha büyük kömür parçacıkları doğrudan yatakta gazlaştırılırken ince parçacıklar gerçekleştirilir. ve reaktörün üst kısmında gazlaştırma ajanının ilave olarak sağlandığı 1000-1100°C sıcaklıkta gazlaştırılır. Reaktördeki yoğun ısı ve kütle transferi nedeniyle ortaya çıkan gaz, piroliz ürünleri ile kirlenmez ve az metan içerir. Külün yaklaşık %30'u bir vidalı konveyör kullanılarak kuru halde reaktörün tabanından çıkarılır, geri kalanı gaz akımı ile gerçekleştirilir ve bir siklon ve yıkayıcılarda tutulur.

Winkler prosesi, yüksek verimlilik, çeşitli kömürleri işleme ve nihai ürünlerin kompozisyonunu kontrol etme yeteneği sağlar. Ancak bu işlemde, reaksiyona girmemiş *kömürün kayıpları yüksektir - reaktörden gerçekleştirilen %25-30'a (ağırlıkça) kadar, bu da ısı kayıplarına ve işlemin enerji verimliliğinde düşüşe yol açar. Akışkan yatak, proses rejimindeki değişikliklere karşı oldukça hassastır ve düşük basınç, gaz jeneratörlerinin performansını sınırlar.

Sürükleme modunda toz haline getirilmiş yakıtın gazlaştırılması işlemlerinin temsilcisi "Korregv-T^gek" işlemidir. Saatte 4 bin m3 sentez gazı kapasiteli bu tipteki ilk endüstriyel gaz jeneratörü 1952'de yaratıldı; modern gaz jeneratörleri 36-50 bin m3/h gaz kapasitesine sahiptir.

Gaz jeneratörü, su soğutmalı konik bir aparattır. Karşılıklı iki veya dört brülör ile donatılmıştır ve içten ısıya dayanıklı malzeme ile kaplanmıştır. Reaktiflerin yüksek türbülansı, yakıt karışımının haznenin karşı taraflarından karşı akışları sağlanarak elde edilir, reaksiyonların yüksek hızlarda ilerlemesini sağlar ve ortaya çıkan gazın bileşimini iyileştirir.

Kömür 0,1 mm'den büyük olmayan partiküller halinde önceden ezilir ve %8'den (ağırlıkça) fazla olmayan bir artık nem içeriğine kurutulur. Bunkerlerden çıkan kömür tozu, işlem için gerekli oksijenin bir kısmı akışı ile brülörlere verilir. Oksijenin geri kalanı su buharıyla doyurulur, ısıtılır ve doğrudan odaya enjekte edilir. Aşırı ısıtılmış su buharı, reaktör duvarlarını yüksek sıcaklıklara maruz kalmaktan koruyan bir perde oluşturan boru şeklindeki bir ceket aracılığıyla reaktöre verilir. 2000°C'ye kadar yanma bölgesindeki gazların sıcaklığında, yakıtın karbonu 1 s'de neredeyse tamamen reaksiyona girer. Sıcak jeneratör gazı, atık ısı kazanında 300°C'ye soğutulur ve yıkayıcıda su ile 10 mg/m3'ten daha az bir toz içeriğine "yıkanır". Kömürde bulunan kükürt %90 hidrojen sülfüre ve %10 karbon sülfüre dönüştürülür. Cüruf sıvı halde çıkarılır ve daha sonra granüle edilir.

Prosesin yüksek sıcaklığından dolayı, sinterleme dahil olmak üzere her türden kömür gazlaştırma için kullanılabilir ve ortaya çıkan gaz metan bakımından zayıftır ve daha sonraki “temizlemeyi” kolaylaştıran yoğunlaşabilir hidrokarbonlar içermez. Prosesin dezavantajları, düşük basınç ve artan oksijen tüketimini içerir.

Texaso prosesi, 4 MPa'ya kadar basınçlarda çalışan dikey hatlı bir gaz jeneratöründe bir kömür-su bulamacının gazlaştırılmasına dayanır. Pilot tesislerde test edilmiştir ve bir dizi büyük ticari gaz jeneratörü yapım aşamasındadır. Texaso prosesi, kömürün ön kurutmasını gerektirmez ve hammaddenin süspansiyon formu, tedarik ünitesinin tasarımını basitleştirir. İşlemin dezavantajları arasında, suyun buharlaşması için ek ısı sağlanmasından kaynaklanan artan yakıt ve oksijen tüketimi yer alır.

Ototermal prosesleri iyileştirmek için şu anda yürütülmekte olan çalışma, temel olarak gazlaştırma basıncını arttırmayı, ünite gücünü ve termal verimliliği artırmayı amaçlamaktadır. reaktörler, yan ürün oluşumunu en aza indirir. Ototermal gazlaştırma işlemlerinde, kömürün %30'a kadarı gaz oluşumuna değil, gerekli ısının elde edilmesine harcanmaktadır. Bu, özellikle kömür madenciliğinin maliyeti yüksek olduğunda, süreç ekonomisi üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir. Bu nedenle, metal eriyiklerinden veya yüksek sıcaklıklı nükleer reaktörlerden elde edilen ısı kullanılarak katı yakıtların allotermal gazlaştırılmasına yönelik şemaların geliştirilmesine son zamanlarda büyük önem verilmiştir.

Eritme işlemleri, sürüklenme modunda kömür gazlaştırmasının bir çeşididir. İçlerinde, ısı taşıyıcı rolü oynayan erimiş metallerin, cürufların veya tuzların yüzeyine kömür ve gazlaştırıcı bir madde beslenir. En umut verici süreç, demir metalurjisinde bir dizi ülkede bulunan oksijen dönüştürücülerinin serbest kapasitelerini kullanmak mümkün olduğundan, bir demir eriyiktir. Bu proseste, gaz jeneratörü, erimiş (sıcaklık 1400-1600°C) demir banyosuna sahip içi boş, refrakter astarlı bir aparat-dönüştürücüdür. Oksijen ve su buharı ile karıştırılan kömür tozu, ergiyik yüzeyine dik olarak aparatın tepesinden yüksek hızda beslenir. Bu akış adeta ergiyik yüzeyinde oluşan çamuru üfler ve eriyiği karıştırarak kömürle temas yüzeyini arttırır. Yüksek sıcaklık nedeniyle gazlaştırma çok hızlıdır. Karbon dönüşüm derecesi% 98'e ve termal verimliliğe ulaşır. d. %75-80'dir. Demirin ayrıca bir gazlaştırma katalizörü rolünü oynadığı varsayılmaktadır. Eriyik içine kireç eklendiğinde, ikincisi kömür sülfürü ile etkileşime girerek cürufla birlikte sürekli olarak uzaklaştırılan kalsiyum sülfit oluşturur. Sonuç olarak kömürde bulunan kükürtten sentez gazının %95 salınması mümkündür.Eritme işleminde elde edilen sentez gazı %67 (hacim) CO ve %28 (hacim) H2 içerir. Yenilenmesi gereken demir kayıpları 5-15 g/m3 gazdır.

Katı yakıtların gazlaştırılması için gelecek vaat eden büyük ölçekli ve nispeten ucuz bir yüksek potansiyelli ısı kaynağı, şu anda geliştirme ve pilot test aşamasında olan yüksek sıcaklıkta gaz soğutmalı bir nükleer reaktör olabilir. Reaktör, kömür gazlaştırma işlemi için yüksek potansiyelli bir ısı (950°C) sağlar. Ara helyum devresinden gelen ısı, buhar gazlaştırma reaktörüne doğrudan su buharının etkisi altında sentez gazına dönüşecek olan kömüre aktarılacaktır. Yüksek sıcaklıklı bir nükleer reaktörün termal enerjisini kullanarak gazlaştırma sırasında, kömürün ototermal işlemlere kıyasla eşit miktarda sentez gazı üretme ihtiyacı %30-50 oranında azalırken, işlemin çevre temizliği artacaktır.

Sentez gazından, proses koşullarına ve kullanılan katalizöre bağlı olarak çok çeşitli hidrokarbonlar ve oksijen içeren bileşikler elde edilebilir. Sentez gazına dayalı endüstriyel ölçekte metanol, sıvı hidrokarbonlar vb. gibi ürünlerin üretimi şu anda gerçekleştirilmektedir.

1925'te F. Fischer ve H. Tropsch, CO ve H2'den alifatik hidrokarbonların sentezini gerçekleştirdiler, bu onların adını aldı. Sentez, atmosfer basıncında ve 250-300 °C sıcaklıkta demir ve kobalt katalizörler üzerinde gerçekleştirilmiştir. Araştırma ve endüstriyel uygulamada, çeşitli yapısal (A1 2 03, V2O5, Si0 2) ve kimyasal (CuO, CaO, ZnO, K2O) promotörleri ". Demir katalizörlerin varlığında, olefinlerin ve oksijen içeren bileşiklerin oluşumu artar. Kobalt katalizörleri, büyük ölçüde yüksek moleküler ağırlıklı ağırlıklı olarak normal alkanların oluşumuna katkıda bulunur.

Fischer-Tropsch sentez işleminin parametreleri ve ortaya çıkan ürünlerin bileşimi, kullanılan reaktörlerin tasarımından önemli ölçüde etkilenir. Düşük sıcaklıklarda çalışan sabit bir katalizör yatağına sahip aparatlarda, esas olarak alifatik hidrokarbonlar elde edilir. Reaksiyonların daha yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirildiği akışkan yataklı reaktörlerde, ürünlerde önemli miktarda olefin ve oksijenat bulunur.

Fischer-Tropsch sentezi için ilk endüstriyel tesisler Almanya ve İngiltere'de 1930'ların ortalarında faaliyete geçti. 1943 yılına gelindiğinde, bu yöntemle motor yakıtlarının üretimi için oluşturulan tesislerin toplam kapasitesi yılda 750 bin tonu aştı. Çoğu, sabit bir kobalt katalizör yatağı kullandı. 1948-1953 yıllarında, yılda 365 bin ton hidrokarbon ürün kapasiteli, akışkanlaştırılmış bir demir katalizör yatağına sahip bir pilot tesis işletilmiştir. Amerika'da. Fischer-Tropsch sentezi için yerli pilot tesis, 1937'den beri birkaç yıldır Dzerzhinsk'te işletilmektedir. 1952'den beri sentez gazından hidrokarbonların üretimi, sentezin sabit bir kobalt katalizör yataklı reaktörlerde gerçekleştirildiği ve hedef ürünlerin sıvı hidrokarbon çözücüler, deterjanlar için hammaddeler ve diğer kimyasal ürünler olduğu Novocherkassk'ta faaliyet göstermektedir.

1954-1957'de. Kömürün sıvı motor yakıtlarına dönüştürülmesi için bir sanayi kuruluşu SLAB-1, Güney Afrika'da yılda 230 bin ton sıvı ürün kapasiteli inşa edildi. Daha sonra, aynı yerde, her biri yılda 2200 bin ton nominal sıvı ürün kapasitesine sahip BABO-P (1981) ve BABO-SH (1983) olmak üzere iki benzer işletme daha kuruldu.

Tüm işletmelerde, yüksek kül (%30'a kadar) %1 kükürt içeren ve 23 MJ/kg ısıl değeri olan bitümlü kömürün basınçlı gaz jeneratörlerinde gazlaştırılması yapılmaktadır. FONKSİYON'un temel teknolojik şeması, Şek. 3.6. Burada, iki tasarımın reaktörleri kullanılır: sabit ve akışkanlaştırılmış bir katalizör yatağı ile (diğer tesislerde - sadece akışkan yataklı reaktörler). Her sabit yataklı reaktörde, katalizör borulara yerleştirilir (2000'den fazla parça, 12 m uzunluğunda ve 50 mm iç çapta). Gaz, borulardan yüksek bir lineer hızla geçer, bu da reaksiyon ısısının hızlı bir şekilde uzaklaştırılmasını ve boruların neredeyse tüm uzunluğu boyunca neredeyse izotermal koşulların yaratılmasını sağlar. Reaktörde 2,7 MPa çalışma basıncında ve yaklaşık 230 °C sıcaklıkta, maksimum alkan verimi elde edilir.

Pirinç. 3.6. DÜŞEN bitkinin şeması:

1 - oksijen üretimi; 2 - gaz jeneratörleri 3 - elektrik santrali; 4 - "Fenosolvan" işlemi; 5 - ayırma; 6 - reçinelerin ve yağların işlenmesi; 7 - "Rectizol> işlemi; 8, 9 - Sırasıyla sabit ve akışkanlaştırılmış katalizör yatağına sahip Fischer-Tropsch sentez reaktörleri; 10 - dönüşüm; 11 - oksijen içeren bileşiklerin salınımı; 12 - parafinlerin saflaştırılması; 13 - sıvı ürünlerin işlenmesi; 14 - olefinlerin oligomerizasyonu; 15 - kriyojenik ayırma; 16 - amonyak sentezi;

ben - hava; II - kömür; III - su; IV - adım; V - kreozot; VI - benzen-toluen-kresol fraksiyonu; VII - geniş benzin fraksiyonu; VIII - fenoller; IX - alkoller; ketonlar; XI - sıvı ürünler; XII - saflaştırılmış parafinler; XIII - kazan yakıtı; XIV - dizel yakıt; XV - benzin; XVI - şehir ağına yakıt gazı; XVII - 0 2 ; XVIII - N2; XIX - gazlar C3-C4; XX-H2; XXI - ekşi sürüngenler:

XXII - YHz; XXIII - (MVDgBO

Akışkanlaştırılmış katalizör yataklı (çap 2.2 m ve yükseklik 36 m) reaktörlerde, sentez 300-350 ° C sıcaklıkta ve 2-3 MPa basınçta gerçekleştirilir, reaktöre gaz akışı 100 bin m3'e ulaşır. / H. Reaksiyon ürünleri çökeltme bölümüne girer ve ardından sıkışan katalizör tozunu ayırmak için siklonlara girer. Ham sentez gazındaki Hg:CO oranı 2.4-2.8'dir, ortaya çıkan sıvı ürünler yüksek bir olefin içeriği ile karakterize edilir. BABOB fabrikalarındaki tüm reaktör tipleri, alkali destekli demir bazlı katalizörler kullanır; bu katalizörler ucuzdur ve düşük bir metan verimi sağlar; 1 ton sıvı ürün elde etmek için kömür tüketimi 5.6-6.4 ton'dur.Petrolden yakıtlar için standartların gereksinimlerini karşılayan motor yakıtları elde etmek için elde edilen ürünler arıtmaya tabi tutulur: benzin fraksiyonları - saflaştırma ve reform, propilen ve bütenler - polimerizasyon . Isıl verim Fischer-Tropsch sentezini kullanarak kömürü motor yakıtlarına dönüştürmek için kompleks %35-40'tır. Çeşitli reaktör tiplerinde elde edilen benzin ve dizel fraksiyonlarının özellikleri önemli ölçüde farklılık gösterir (Tablo 3.9). Bu tesislerde motor yakıtlarının yanı sıra amonyak, kükürt ve diğer kimyasal ürünler de üretilmektedir.

Diğer sıvılaştırma süreçleri gibi, kömürün gazlaştırma ve ardından motor yakıtlarının sentezi ile işlenmesi yüksek sermaye ve işletme maliyetleri gerektirir. Örneğin, ZABOL-P tesisinin inşası için sermaye yatırımları yaklaşık 4 milyar doları (1980 fiyatlarıyla) tuttu. 8.000 saatlik çalışma ile, bu tesisteki toplam işletme maliyetleri, aşağıdakiler dahil olmak üzere yıllık 987 milyon dolardır (1980 fiyatlarıyla):

• Kömür maliyeti 125
• Personel bakımı 80
• Elektrik 80
• Katalizörler ve reaktifler 24
• su 2
• Yardımcı malzemeler 80 ve onarım
• genel gider 80
• Amortisman ücretleri 520

Hidrojenasyon işlemleriyle karşılaştırıldığında, Fischer-Tropsch sentezi yoluyla kömür sıvılaştırma yöntemi, enstrümantasyon ve çalışma koşulları açısından daha basittir, ancak termal verimliliği yaklaşık %15 daha düşük.

Buluş, kimyasal teknolojiyle, yani kömürün sıvılaştırılmasıyla ilgilidir ve sentetik motor yakıtları üretmek için kullanılabilir. Kömür hidrojenasyonu yöntemi, kömür içeren bir kömür-yağ macununun hazırlanmasını, 450 ° C sıcaklıkta demir oksitler üzerinde bir su buharı ortamında yüksek kaynama noktalı bir kömür hidrojenat fraksiyonunun termal modifikasyon ürünlerine dayanan bir macun oluşturucu ajanın hazırlanmasını içerir. -500 °C ve mekanik kimyasal işleme tabi tutulan ve ürünlerin fraksiyonunda ultrason kullanılarak dağıtılan demir içeren bir katalizör, kömürün hidrojenlenmesi, 180-300 °C sıcaklıkta kaynatılması ve ağırlıkça %5-20 miktarında alınması yukarıdaki macun oluşturucu ajanın, ardından macun oluşturucu ajana dahil edilmesi. Ardından, kömür-yağ macunu bir hidrojen ortamında yüksek basınçta ısıtılır, ardından hedef ürünler ayrılır. Buluşun teknik sonucu, verimlerini düşürmeden kükürt içeriğini azaltarak kömür hidrojenasyonunun sıvı ürünlerinin damıtılmış fraksiyonlarının kalitesini iyileştirmektir. 1 sekme.

Buluş kimyasal teknolojiyle, yani kömürün sıvılaştırılmasıyla ilgilidir ve sentetik motor yakıtlarının bileşenleri olan düşük kükürt içerikli sıvı kömür ürünlerinin damıtılmış fraksiyonlarını elde etmek için kullanılabilir.

Kömür hidrojenasyonu, hidrojen verici özelliklere sahip bir macun oluşturan ortam içinde katalizörlerin mevcudiyetinde, hidrojen basıncı altında yükseltilmiş bir sıcaklıkta gerçekleştirilir. Toz haline getirilmiş demir cevheri veya kükürt katkı maddeleri veya kükürt içeren bileşiklerle aktifleştirilmiş cevher işlemeden kaynaklanan demir içeren atıkların katalizör olarak kullanılmasıyla kömürün hidrojenlenmesi için bir dizi yöntem bilinmektedir. Kömürün dönüşümü, enerji yoğun değirmenlerde - aktivatörlerde katalizörlerin ve kükürtün ortak işlenmesiyle artar.

Yukarıdaki yöntemlerin dezavantajı, elde edilen distilat fraksiyonlarındaki yüksek kükürt içeriğidir.

Önerilen buluşa en yakın olanı, kömürden kömür-yağ macununun hazırlanmasını, bir macun oluşturucu maddeyi ve kükürt ile birlikte mekanik kimyasal işleme tabi tutulan demir içeren bir katalizörü içeren, macunun yüksek basınçta ısıtılmasını içeren bir kömür hidrojenasyonu yöntemidir. hidrojen ortamı, ardından hedef ürünlerin izolasyonu. Kömür hidrojenatın yüksek kaynama noktasına sahip bir fraksiyonu, 450-500°C sıcaklıkta demir oksitler üzerinde su buharı ortamında termal parçalanmasından sonra macun oluşturucu madde olarak kullanılır, ardından macun oluşturucu madde bir katalizör ile karıştırılır. kömür-yağ macunu hazırlamadan önce.

Bu yöntemin dezavantajı, distilat fraksiyonlarındaki yüksek kükürt içeriği nedeniyle hedef ürünlerin kalitesinin düşük olmasıdır. Hidrojenasyon işleminde elde edilen ürünler, ilave hidro-işlem olmadan motor yakıtlarının bileşenleri olarak kullanılamaz. Ek olarak, yöntemin dezavantajları arasında, mekanik karıştırma yoluyla viskoz bir macun oluşturucu madde içinde katalizörün süre ve yetersiz dağılma derecesi yer alır.

Buluşun amacı, verimlerini düşürmeden kükürt içeriğini azaltarak kömür hidrojenasyonunun sıvı ürünlerinin damıtılmış fraksiyonlarının kalitesini iyileştirmektir.

Görev, kömürden kömür-yağ macununun hazırlanması da dahil olmak üzere, kömür hidrojenasyonu yönteminde, su buharındaki yüksek kaynama noktalı kömür hidrojenat fraksiyonunun termal modifikasyon ürünlerine dayanan bir macun oluşturucu ajanın olması gerçeğiyle gerçekleştirilir. 450-500 ° C sıcaklıkta demir oksitler ve mekanokimyasal işleme tabi tutulan demir içeren bir katalizör üzerinde, macunun bir hidrojen ortamında yüksek basınçta ısıtılması, ardından buluşa göre hedef ürünlerin izolasyonu, tabi tutulan katalizör 180-300 °C sıcaklıkta kaynayan hidrojenasyon ürünlerinin fraksiyonunda ultrason kullanılarak mekanik kimyasal işleme tabi tutulur ve macun oluşturucu ajanın ağırlıkça %5-20'si miktarında alınır, ardından macun oluşturucuya verilir.

Prototip ile karşılaştırmalı bir analiz, ayırt edici özelliklerin şöyle olduğunu gösterir:

450-500 ° C ve ağırlıkça 5-20 sıcaklıkta demir oksitler üzerinde su buharı ortamında yüksek kaynama noktalı kömür hidrojenat fraksiyonunun termal modifikasyon ürünlerinin ağırlıkça% 95-80'lik bir karışımının kullanılması 180-300 °C aralığında kaynayan kömür hidrojenasyon ürünlerinin fraksiyonunun % .

Cevher malzemelerinin enerji yoğun aktivatör değirmenlerinde mekanik olarak işlenmesine, sadece kırılmış malzemenin parçacıklarındaki bir azalmanın değil, aynı zamanda karmaşık bir yapıya sahip aglomeraların oluşumu ile yoğun bir şekilde toplanmalarının eşlik ettiği bilinmektedir. Bu tür malzemeler yoğun karıştırma ile yağ-kömür hamuruna eklendiğinde, aglomeraların yok edilmesi meydana gelmez, bu da bu tür katalitik sistemlerin kullanımının verimliliğini önemli ölçüde azaltır. Aglomeraların yok edilmesi, su içinde ve bir dizi organik çözücü içinde belirli koşullar altında sonikasyon ile gerçekleştirilebilir. Ön çalışmalar, prototipte macun oluşturucu bir ajan olarak kullanılan demir oksitler üzerinde su buharındaki yüksek kaynama noktalı kömür hidrojenat fraksiyonunun termal modifikasyon ürünlerinde bu yöntemle demir cevheri katalizörlerinin etkili dağılımının, kullanılamayacağını göstermiştir. ikincisinin yüksek viskozitesi nedeniyle elde edilir. Katalizörün ultrason kullanılarak dağıtılmasının, 180-300°C aralığında kaynayan hidrojenasyon ürünleri ortamında gerçekleştirildiğini ve ardından ortaya çıkan karışımın gerekli miktarda macun oluşturucuya ilave edildiğini bulduk.

Buluşun özü, özel örneklerle gösterilmektedir.

Örnek 1. Kömürün hidrojenasyonu, 0.25 litre kapasiteli bir laboratuvar döner otoklavında gerçekleştirilir. Bir macun oluşturucu madde olarak, 400°C'nin üzerinde kaynayan bir fraksiyon kullanılır, 470°C'de termal modifikasyon ürünleri, demir oksitlerin mevcudiyetinde su buharı içinde kömür hidrojenatının damıtılmasının kalıntıları.

Kömür hidrojenasyonu işlemi için bir katalizörün hazırlanması aşağıdaki gibi gerçekleştirilir: demir cevherlerinin elektromanyetik ayrılmasının artıklarının yüzdürme konsantresi, ön olarak santrifüj gezegen tipi bir değirmen aktivatöründe (AGO-2) mekanokimyasal işleme tabi tutulur. ). Daha sonra 8,8 gr cevher katalizörü, 8 mm çapında 110 gr çelik bilyeler 0,15 litre kapasiteli aktivatör tamburuna yüklenir, 40 ml saf su ve 0,16 gr sodyum hidroksit (0,1 M solüsyon) ilave edilir. , ardından kapatılır ve 1820 rpm'lik bir tambur dönüş hızında 30 dakika boyunca işleme yapılır. Bu koşullar altında, öğütme ortamı tarafından geliştirilen merkezkaç ivmesi 600 m×s -2'dir.

Elde edilen hamurdan 0.30 g cevher malzemesi oranında bir kısım alınır, 180-300 ° C aralığında kaynayan 0.30 g kömür hidrojenasyon ürünü fraksiyonuna eklenir (kütlece %2.5 macun oluşturucu ajan). ) ve bir dağıtıcı UZD1-0.063/22 kullanılarak 3 dakika sonikasyona tabi tutuldu. Ortaya çıkan karışımda, dağılmadan sonra yoğun bir çökelti oluşumu kaydedildi. Elde edilen katalizör hamuru, demir oksitlerin mevcudiyetinde 470°C'de bir buhar ortamında kömür hidrojenatın damıtılmasının kalıntılarının termal modifikasyon ürünlerinin 400°C'nin üzerinde kaynayan 11.7 g fraksiyonuna eklenir ve yoğun bir şekilde karıştırılır. 15 dakika. Demir oksitlerin (bileşen 1) ve 180-300°C aralığında kaynayan kömür hidrojenasyon ürünlerinin (bileşen 2) mevcudiyetinde su buharında kömür hidrojenat damıtılması kalıntılarının termal modifikasyon ürünlerinin fraksiyonunun oranı macun oluşturucu ajanda sırasıyla ağırlıkça %97.5 ve ağırlıkça %2, 5'tir.

Hazırlanan macun oluşturucu madde ve katalizör karışımına kömür eklenir (kömür:macun oluşturma oranı = 1:1). Otoklav kapatılır, hidrojen 5.0 MPa'lık bir basınca verilir. Sürekli dönüş ile otoklav, 430°C'ye ulaştıktan sonra ısıtılır ve bu sıcaklıkta 60 dakika tutulur. Daha sonra otoklav soğutulur, 180°C'nin üzerindeki normal koşullar altında kaynama noktası aralığına eşdeğer koşullar altında kaynayan ürünler doğrudan otoklavdan vakum altında damıtılır. Ürünler, dekantasyon yoluyla sulu ve hidrokarbon fraksiyonlarına (bundan sonra kaynama noktası 180°C'nin üzerinde olan fraksiyon olarak anılacaktır) ayrılır. Daha sonra otoklavın içeriği toluen ile özütlenir, özütten bir fraksiyon damıtılır, bu da 180-300°C aralığında kaynar. Elde edilen fraksiyonlardaki kükürt içeriği, "Flash EA-1112, Thermo Quest" analizörü kullanılarak standart yöntemle belirlenir. Elde edilen sonuçlar tabloda gösterilmiştir.

Örnek 2. Örnek 1'e benzer, ancak katalizörün mekanokimyasal aktivasyonundan sonra, elde edilen hamurdan 0.30 g cevher malzemesinin bir alikotu alınır, 180°C aralığında kaynayan 0.60 g kömür hidrojenasyon ürünleri fraksiyonuna eklenir. -300 °C'de (hamur oluşturucu ajanın ağırlıkça %5.0'i) ve bir dağıtıcı UZD1-0.063/22 kullanılarak 3 dakika sonikasyona tabi tutulur. Dağılımdan sonra homojen bir karışım oluşur, dağılımdan sonra 1 saatten fazla bir süre boyunca bir çökelti oluşumu gözlenmez.

Nihai katalizör bulamacı, demir oksitlerin mevcudiyetinde 470°C'de su buharı içinde kömür hidrojenatın damıtılmasının kalıntılarının termal modifikasyon ürünlerinin 400°C'nin üzerinde kaynayan 11.4 g fraksiyonuna ilave edilir ve 15 dakika boyunca yoğun bir şekilde karıştırılır. . Demir oksitler (bileşen 1) mevcudiyetinde su buharı içinde kömür hidrojenat damıtılması kalıntılarının termal modifikasyon ürünlerinin ve 180-300°C aralığında kaynayan kömür hidrojenasyon ürünlerinin (bileşen) oranı 2) macun oluşturucu ajanda sırasıyla ağırlıkça %95 ve ağırlıkça %5'tir.

Örnek 3. Örnek 1'e benzer şekilde, ancak katalizörün mekanokimyasal aktivasyonundan sonra, elde edilen hamurdan 0.30 g cevher malzemesinin bir kısmı alınır, 1.2 g kömür hidrojenasyon ürünleri fraksiyonuna eklenir ve 180°C aralığında buharlaştırılır. -300 °C'de (ağırlıkça %10,0 macun oluşturucu ajan) ve bir dağıtıcı UZD1-0.063/22 kullanılarak 3 dakika sonikasyona tabi tutulur. Dispersiyondan sonra homojen bir karışım oluşur, dispersiyon tamamlandıktan sonra 1 saatten fazla bir süre boyunca bir çökelti oluşumu gözlemlenmez.

Nihai katalizör bulamacı, demir oksitlerin mevcudiyetinde 470°C'de buharda kömür hidrojenat damıtılmasının kalıntılarının termal modifikasyon ürünlerinin 400°C'nin üzerinde kaynayan 10.8 g fraksiyonuna ilave edilir ve 15 dakika boyunca yoğun bir şekilde karıştırılır. Demir oksitler (bileşen 1) ve 180-300 ° C aralığında kaynayan kömür hidrojenasyon ürünleri (bileşen 2) varlığında bir buhar ortamında kömür hidrojenat damıtılması kalıntılarının termal modifikasyon ürünlerinin fraksiyonunun oranı ) macun oluşturucu ajanda sırasıyla ağırlıkça %90 ve ağırlıkça %10'dur.

Örnek 4. Katalizörün mekanokimyasal aktivasyonundan sonra, elde edilen hamurdan 0.30 g cevher malzemesinin bir alikotu alınması, 180°C aralığında buharlaştırılarak 2.4 g kömür hidrojenasyon ürünleri fraksiyonuna eklenmesi dışında Örnek 1'e benzer şekilde -300 °C'de (ağırlıkça %20 macun oluşturucu ajan) ve bir dağıtıcı UZD1-0.063/22 kullanılarak 3 dakika sonikasyona tabi tutulur. Dağılımdan sonra homojen bir karışım oluşur, 1 saatten fazla bir çökelti oluşumu gözlenmez.

Elde edilen katalizör hamuru, demir oksitlerin mevcudiyetinde 470°C'de bir buhar ortamında kömür hidrojenatın damıtılmasının kalıntılarının termal modifikasyon ürünlerinin 400°C'nin üzerinde kaynayan 9.6 g fraksiyonuna eklenir ve 15 için yoğun bir şekilde karıştırılır. dakika. Demir oksitlerin (bileşen 1) ve 180-300°C aralığında kaynayan kömür hidrojenasyon ürünlerinin (bileşen) mevcudiyetinde bir buhar ortamında kömür hidrojenatın damıtma kalıntılarının termal modifikasyon ürünlerinin fraksiyonunun oranı 2) bir macun oluşturucu maddede sırasıyla ağırlıkça %80 ve ağırlıkça %20'dir.

Örnek 5. Örnek 1'e benzer, ancak katalizörün mekanokimyasal aktivasyonundan sonra, elde edilen hamurdan 0.30 g cevher malzemesinin bir alikotu alınır, 180°C aralığında kaynayan 3 g kömür hidrojenasyon ürünleri fraksiyonuna eklenir. -300 °C'de (macun oluşturucu maddenin kütlesine göre %25) ve bir dağıtıcı UZD1-0.063/22 kullanılarak 3 dakika sonikasyona tabi tutulur. Dağılımdan sonra homojen bir karışım oluşur, 1 saatten fazla bir çökelti oluşumu gözlenmez.

Elde edilen katalizör hamuru, demir oksitlerin mevcudiyetinde 470°C'de buharda kömür hidrojenatın damıtılmasının kalıntılarının termal modifikasyon ürünlerinin 400°C'nin üzerinde kaynayan 9 g fraksiyonuna eklenir ve 15 dakika boyunca yoğun bir şekilde karıştırılır. . Demir oksitler (bileşen 1) varlığında bir buhar ortamında kömür hidrojenat damıtma kalıntılarının termal modifikasyon ürünlerinin ve 180-300°C aralığında kaynayan kömür hidrojenasyon ürünlerinin fraksiyonunun oranı ( bir macun oluşturucu ajanda bileşen 2), sırasıyla ağırlıkça %75 ve ağırlıkça %25'tir.

Elde edilen sonuçlar, dönüşüm derecesinde ve distilat fraksiyonlarının veriminde bir düşüş olduğunu göstermektedir.

Örnek 6. (Prototip yönteminin uygulanması).

Kömürün hidrojenasyonu, 0.25 litre kapasiteli bir laboratuvar döner otoklavında gerçekleştirilir. Bir macun oluşturucu madde olarak, kömür hidrojenatının damıtılmasının kalıntılarının su buharı ortamında termal parçalama ürünlerini 400°C'nin üzerinde kaynayan bir fraksiyon kullanılır. Buharla parçalama, demir oksitlerin varlığında hidrojen yokluğunda 3 atm'lik bir basınç olan 470°C'de gerçekleştirilir.

Kömür hidrojenasyonu işlemi için bir katalizörün hazırlanması aşağıdaki gibi gerçekleştirilir: demir cevherlerinin elektromanyetik ayrılmasının artıklarının yüzdürme konsantresi, ön olarak, santrifüj gezegen tipi bir değirmen aktivatöründe elementel kükürt ile birlikte mekanik kimyasal işleme tabi tutulur. (AGO-2), 0.30 g katalizör (kuru kömür ağırlığına göre ağırlıkça %2.5) ve 0.24 g kükürt (kuru kömür ağırlığına göre ağırlıkça %2.0) oranında. Ayrıca 8,8 gr cevher katalizörü, 7,0 gr elementel kükürt ve 8 mm çapında 110 gr çelik bilyeler 0,15 litre kapasiteli aktivatör tamburuna 80 ml saf su ile tam dolana kadar yüklenir ve 0.32 g sodyum hidroksit (0,1 M solüsyon), ardından kapatılır ve 1820 rpm'lik bir tambur dönüş hızında 30 dakika süreyle işleme tabi tutulur. Bu koşullar altında, öğütme ortamı tarafından geliştirilen merkezkaç ivmesi 600 m×s -2'dir. Katalizörün elde edilen hamuru, 1 saat boyunca kuvvetlice karıştırılarak macuna verilir.

Hazırlanan macun oluşturucu madde ve katalizör karışımına kömür eklenir (kömür:macun oluşturma oranı = 1:1). Otoklav kapatılır, hidrojen 5.0 MPa'lık bir basınca verilir. Sürekli dönüş ile otoklav, 430°C'ye ulaştıktan sonra ısıtılır ve bu sıcaklıkta 60 dakika tutulur. Daha sonra otoklav soğutulur, normal koşullar altında 180°C'nin altındaki kaynama noktası aralığına eşdeğer koşullar altında kaynayan ürünler doğrudan otoklavdan vakum altında damıtılır. Ürünler, dekantasyon yoluyla bir sulu fraksiyona ve bir hidrokarbon fraksiyonuna (bundan sonra kaynama noktası 180°C'nin altında olan fraksiyon olarak anılacaktır) ayrılır. Daha sonra otoklavın içeriği toluen ile özütlenir, özütten bir fraksiyon damıtılır, bu da 180-300°C aralığında kaynar. Elde edilen fraksiyonlardaki kükürt içeriği, "Flash EA-1112, Thermo Quest" analizörü kullanılarak standart yönteme göre belirlenir. Elde edilen sonuçlar tabloda gösterilmiştir.

Bu nedenle, önerilen buluşta, katalizörün ultrason kullanılarak dispersiyonu, kömür hidrojenasyon ürünlerinin fraksiyonunda, 180-300°C aralığında kaynar ve macun oluşturucu ajanın ağırlıkça %5-20 miktarında alınır. , kömürün dönüşüm derecesi ve damıtılmış fraksiyonların verimi için prototip göstergelerle karşılaştırılabilir elde etmek için damıtılmış ürünlerdeki kükürt içeriğini büyük ölçüde azaltmanıza olanak tanır.

Kömür içeren bir kömür-yağ macununun hazırlanması da dahil olmak üzere kömür hidrojenasyonu için bir yöntem, bir sıcaklıkta demir oksitler üzerinde su buharı ortamında yüksek kaynama noktalı bir kömür hidrojenat fraksiyonunun termal modifikasyon ürünlerine dayanan bir macun oluşturucu ajan 450-500 ° C ve mekanik kimyasal işleme tabi tutulmuş demir içeren bir katalizör, macunu hidrojen ortamında yüksek basınçta ısıtmak ve ardından hedef ürünlerin izolasyonu, özelliği, mekanokimyasal işleme tabi tutulan katalizörün fraksiyonda ultrason kullanılarak dağıtılmasıdır. kömür hidrojenasyon ürünleri, 180-300 ° C sıcaklıkta kaynatılır ve yukarıdaki macun oluşturucu ajanın ağırlıkça %5-20'si miktarında alınır, ardından macun oluşturucuya eklenir.

Benzer patentler:

Buluş, katı yakıtlardan (turba, yanıcı şeyl, linyitler, kahverengi ve taş kömürleri) ve endüstriyel atıkların karbonlu malzemelerinden (kömür hazırlama, petrol arıtma, ligninler, plastikler, kauçuk, vb.) ve kömür kimyası ve petrol arıtma endüstrilerinde kullanılabilir.

Buluş kömür, şeyl, bataklık, sapropelitler, turba ve diğer organik maddeler gibi katı fosil yakıtlardan (SFO'lar) sıvı fazlı ve gazlı ürünlerin ham madde olarak sıvı ve gazlı yarı-fonksiyonel yakıtlar elde edilmesi için bir yöntemle ilgilidir. motor ve diğer yakıt türlerinin üretimi için

Buluş hidrokarbon içeren atıklardan dizel yakıtı üretmek için bir cihaz ve yöntem ile ilgilidir, tedarik edilen maddeler - kuru atık, artık yağ, nötralize edici ajan ve katalizör - bir karıştırma hunisi (109) aracılığıyla bir besleme sistemine (103) bağlanır. ve besleme tankına (102) bitişik olan bir kollektör (104) ve yağ sirkülasyon devresinin kanalları (110) vasıtasıyla besleme tankı (102) toplayıcıya (115) bağlanır, yüksek performanslı oda dalga karıştırıcısı (101) emme tarafında onu besleme tankına (102) bağlayan bir boru hattına sahip olup, basınç tarafında evaporatörün (114) oluğuna (113) bağlı, damıtma kolonuna (118) bağlı, boru hatları (124) ve (126) aracılığıyla ürünün alıcısına (125) bağlanan kondansatörün (119) monte edildiği - dizel yakıt ve evaporatörün (114) altında bir toplayıcı (115), kontrol vanası (130) vasıtasıyla çıkış tarafında bir burgu bulunan ısıtma odasına (132) bağlıdır. Kalıntılar için bir kaba (134) bağlı yeni çıkış (133)

Buluş, karbon içeren bir katı yakıtın sıvılaştırılması için çok aşamalı bir yöntemle ilgilidir ve böyle bir yöntem aşağıdaki adımları içerir: 1) bir veya daha fazla karbon içeren katı yakıt türü, bir fuel-oil oluşturmak için akaryakıt ile karıştırılır. süspansiyon, bundan sonra bu tür fuel-oil süspansiyonunun ısıtılarak suyu giderilir ve daha sonra düşük-orta basınçta hidrojenasyon yoluyla kısmen sıvılaştırılır, bu da hafif yağ bileşenlerinin ve yağ çamurlarının oluşmasına neden olur; 2) adım 1)'de elde edilen hafif yağ bileşenleri, rafine edilmiş yağ elde etmek için hidro-rafine edilir; 3) adım 1)'de elde edilen yağ çamuru, sentetik gaz üretmek için gazlaştırılır; 4) adım 3)'te elde edilen sentez gazı, geleneksel bir F-T sentez işlemi kullanılarak bir F-T sentez yağına dönüştürülür; 5) Adım 4)'te elde edilen F-T sentez yağı, sıvılaştırılmış petrol gazı (LPG), benzin, havacılık gazyağı, dizel yakıtı ve diğerleri dahil olmak üzere yüksek kaliteli petrol ürünleri elde etmek için ayrıca fraksiyonlanan rafine yağ elde etmek için daha fazla hidro-rafine ve hidrokraking işlemine tabi tutulur. kimyasal ürünler

Buluş, yüksek moleküler ağırlıklı organik başlangıç ​​ürünlerinin, oda sıcaklığında düşük viskoziteli sıvılar şeklinde mevcut olan ve yanıcı olan düşük moleküler ağırlıklı organik ürünlere doğrudan termokimyasal dönüşümü için aşağıdaki adımları içeren bir yöntemle ilgilidir: 1) içinde hazırlama başlangıç ​​ürününün reaktörü, ürünün en az bir indirgeyici gazı ve zor uçucu fraksiyonları, 2) hazırlanan başlangıç ​​ürününün reaksiyon sıcaklığına şokla ısıtılması, 3) başlangıç ​​ürününün sıcaklık kullanılarak dönüştürülmesi, gazın indirgeme etkisi ve ürün fraksiyonlarının buharlı reaksiyon ürünlerine ve reaksiyon gazına otokatalitik etkisi, 4) reaksiyon gazının yoğunlaştırılmış ürünlerin uzaklaştırılmasıyla yoğuşma yoluyla ayrılması, 5) gaz karışımının en azından bir kısmının havalandırılmasıyla ayrılan reaksiyon gazının şartlandırılması, ayrıca çayda hidrojen ve/veya diğer indirgeyici ajan sağlayarak özellikle karbon monoksit veya tetralin formunda, 6) şartlandırılmış reaksiyon gazının reaktöre geri döndürülmesi, burada şartlandırılmış reaksiyon gazı, reaktöre geri gönderilmeden önce sıkıştırma ve ön ısıtmaya tabi tutulur.

Buluş, ham petrol, ağır ham petrol, katran kumlarından bitüm, damıtma kalıntıları, damıtma ağır fraksiyonları, asfaltsız damıtma kalıntıları, bitkisel yağlar, kömür ve petrol şistinden elde edilen yağlar, yağlar arasından seçilen bir ağır petrolün hidro-dönüşümü için bir işleme ilişkindir. Hidro-dönüşüm bölgesindeki ağır petrolün yönü de dahil olmak üzere termal bozunma atıkları, polimerler, biyokütle ile elde edilen, hidrojenin verildiği bir veya daha fazla akışkan yataklı reaktörde, aşağıdakilerden yapılmış uygun bir heterojen destekli hidrojenasyon katalizörü varlığında gerçekleştirilir. biri VIB grubuna ait bir metalden türetilen ve en az biri VIII grubuna ait bir metalden elde edilen bir sülfid karışımından oluşan bir taşıyıcı ve bir aktif faz ile uygun bir hidrojenasyon katalizörü olup, belirtilen ağır yağda nano-dağılmış Mo veya W sülfür bazlı bir katalizör ve gelen akış yönü hidro-dönüşüm bölgesinden, nano boyutlu katalizörü içeren ayrılmış sıvı fraksiyonun akışkan yataklı reaktöre/reaktörlere geri dönüştürüldüğü ayırma bölgesine

Buluş, kömür ve/veya karbon içeren atıkların sıvı yakıta dönüştürülmesi için bir yöntemin varyantları ile ilgilidir; bu, kömür ve/veya karbon içeren atıkların, organik bir çözücünün, elektrik darbeli öğütme için reaktöre beslenmesi gerçeğinden oluşur. kömür ve/veya karbon içeren atık oranı: organik çözücü 1:2 ve su, kömür ve/veya karbon içeren atıkların ağırlıkça %5'inden az olmayan, reaktördeki kömür ve/veya karbon içeren atıklar üzerinde etkilidir elektrik darbeli öğütme, organik çözücü ve elektrik yüksek voltajlı deşarjlı su için, organik bir çözücü ortam ve su içinde kömür ve/veya karbon içeren atıkları öğütmek, bir su-kömür organik karışımı elde etmek, elektropuls için bir reaktöre beslenir Öğütme, kömür ve/veya karbon içeren atıklar, su-kömür organik karışımında yeniden ezilir ve sıvılaştırılmış yakıt, yeniden ezilmiş kömür veya karbon içeren atıklarla bir karışımdan izole edilirken, su-kömür organik cm Bu, alıcı ayırma ünitesinden ve kül ayırıcıdan geçirilir. Çeşitli elektriksel yüksek voltajlı deşarj türleri kullanılır: yüksek frekanslı elektriksel yüksek voltajlı deşarj, dikdörtgen şekilli elektriksel yüksek voltajlı deşarj, sabit voltajlı elektriksel yüksek voltajlı deşarj, elektriksel yüksek voltajlı bipolar deşarj ve dikdörtgen şekilli elektriksel deşarj. yüksek voltajlı bipolar deşarj. Yöntemin birkaç düzenlemesinde, hidrodinamik işlemleri ek olarak gerçekleştirilir. ETKİ: kömür ve/veya karbonlu atıkların daha yüksek derecede dönüşüm elde edilmesi. 7 n.p. f-ly, 2 hasta.

Buluş, lignini sıvı ürünler halinde işlemek için bir yöntemle ve özellikle hidrolitik lignini sıvı hidrokarbonlar halinde işlemek için bir yöntemle ilgilidir ve atıkların işlenmesi sırasında sıvı hidrokarbonlar (oksijen içerenler dahil) elde etmek için kullanılabilir. ağaç işleme endüstrisi, dahil. selüloz, vb. Lignini sıvı hidrokarbonlar halinde işlemek için, hidrolitik ligninin Pt, Pd, Ni, Fe, 1-5:1 aralığında bir lignin:katalizör kütle oranı ile mikrodalga radyasyonunun etkisi altında yüksek sıcaklıklara ısıtılabilen bir karbon taşıyıcı üzerinde biriktirilir, ardından elde edilen reaksiyon karışımı 250°C sıcaklığa ısıtılır. 500-1000 h-1 hacimsel besleme hızında bir hidrojen akışında 10 W'a kadar güce sahip mikrodalga radyasyonunun etkisi altında 340°C. Teknik sonuç, buluşun önerilen temel özelliklerinin, işlemin süresi 30 dakikadan fazla olmayan atmosfer basıncında ve aynı zamanda, sonuç olarak, üretkenliğin gerçekleştirilmesini mümkün kılmasıydı. süreç artar ve işlemi atmosferik basınçta gerçekleştirerek uygulama teknolojisini basitleştirmek de mümkün olmuştur. basınç ve prototipten farklı olarak, süper kritik koşullar altında (basınçta) hidrolitik ligninin su veya alkollerle işlenmesini gerektirmez 60-90 ATM). Düşük mikrodalga gücü ve orta sıcaklık koşulları altında hidrolitik ligninin işlenmesi sürecinin, yeterince yüksek bir sıvı hidrokarbon verimi elde etmeyi mümkün kıldığı belirtilmelidir. 1 sekme.

Buluş, kimyasal teknolojiyle, yani kömürün sıvılaştırılmasıyla ilgilidir ve sentetik motor yakıtları üretmek için kullanılabilir.

Katı veya ağır sıvı yakıtlardan hafif sıvı yakıtlar - benzin ve kerosen - elde etmek için yıkıcı hidrojenasyon yapılır. Kimyası gereği, bu, yüksek moleküler bileşiklerin (kömür makromolekülleri) bölünmesinin (imha edilmesinin), daha basit doymuş ve doymamış hidrokarbonların ve fragmanların oluşumu ve fragmanlara hidrojen eklenmesi ile aynı anda meydana geldiği çok karmaşık bir süreçtir. çift ​​bağların yeri ve aromatik hidrokarbonlar. Depolimerizasyon ve diğer işlemler de meydana gelir.
Hidrojen ilavesine (hidrojenasyon) hacimde bir azalma ve ısı salınımı eşlik eder. Hidrojenasyon reaksiyonlarının meydana gelmesi, basınçtaki bir artış ve reaksiyon ısısının uzaklaştırılmasıyla desteklenir.
Genellikle kömürlerin hidrojenasyonu 2000-7000 ncm2 basınçta ve 380-490 ° C sıcaklıkta gerçekleştirilir. Reaksiyonu hızlandırmak için katalizörler kullanılır - çeşitli aktivatörlerle demir, tungsten, molibden oksitleri ve sülfürleri.
Hidrojenasyon işleminin karmaşıklığı nedeniyle, kömürden - benzin ve kerosenden - hafif yakıt elde etme işlemi sıvı ve buhar fazlarında iki aşamada gerçekleştirilir. Hidrojenasyon için en uygun olanı, önemli miktarda hidrojen içeren genç siyah ve kahverengi kömürlerdir. Karbon ve hidrojen arasındaki oranın 16-17'den fazla olmadığı kömürler en iyisi olarak kabul edilir. Zararlı safsızlıklar kükürt, nem ve küldür. İzin verilen nem içeriği %1-2, kül %5-6, kükürt içeriği minimum olmalıdır. Yüksek hidrojen tüketimini önlemek için oksijen bakımından zengin yakıtlar (örneğin odun) hidrojenasyona tabi tutulmaz.
Hidrojenasyon işleminin teknolojisi aşağıdaki gibidir. İstenen kül içeriğine sahip ince öğütülmüş kömür (1 mm'ye kadar), bir katalizör, çoğunlukla demir oksitler ile karıştırılır, kurutulur ve hidrojenasyon ürünlerinin ayrılmasıyla elde edilen yağ ile bir havaneli değirmende dikkatlice öğütülür. Macun içindeki kömür içeriği %40-50 olmalıdır. Macun, gerekli basınçta bir havaneli pompası ile hidrojenasyon ünitesine beslenir; taze ve dolaşımdaki hidrojen, 2 ve 3 numaralı kompresörler tarafından sağlanır. Karışım, ısı eşanjöründe 4 önceden ısıtılır.
Hidrojenasyon kolonundan gelen buharlar ve gazlar daha sonra 5 ila 440 °C'lik bir tüp fırına girer ve reaksiyon ısısı nedeniyle sıcaklığın 480 °C'ye yükseldiği hidrojenasyon kolonu 6'ya girer. Bundan sonra, reaksiyon ürünleri separatörde ayrılır, üst kısmı buhar ve gaz bırakır ve alt kısımdan çamur ayrılır.
Gaz-buhar karışımı, ısı eşanjöründe 4 ve su soğutucuda 8 ila 50°C'de soğutulur ve 9 ayrılır. Basınç kaldırıldıktan sonra, kondensat damıtılarak bir "geniş fraksiyon" (300-350°) elde edilir ve ağırdır. sıvı yağ. Fenollerin ondan çıkarılmasından sonraki geniş kısım, hidrojenasyonun ikinci aşamasına girer. Ayırıcı 7'de ayrılan çamur, santrifüjleme ile ağır bir yağ ve yarı koklaşmaya tabi tutulan katı bir tortuya ayrılır. Sonuç olarak, geniş olana eklenen ağır bir yağ ve bir fraksiyon oluşur. Kül kalıntıları yakıt olarak kullanılır. Makarna yapmak için ağır yağlar kullanılır. Separatörde 9 ayrılan gazlar, yıkayıcı 10 içindeki hidrokarbonların basınçlı yağlar tarafından emilmesinden sonra sirkülasyon pompası 3 vasıtasıyla prosese geri döndürülür.
İkinci aşamadaki hidrojenasyon, çoğunlukla 360-445 °C'de 3000 nm2'lik bir basınç altında WSo varlığında gerçekleştirilir.Sonuçtaki hidrojenasyon ürününden benzin ve kerosen veya dizel yakıt izole edilir. Hidrojenasyon ile elde edilen yakıtta doymamış hidrokarbon bulunmaz ve kükürt, alkali ve daha sonra su ile yıkanarak kolayca uzaklaştırılan hidrojen sülfür formundadır. Yıkıcı hidrojenasyon, krom, nikel, molibden içeren alaşımlı çeliklerden yapılmış kolonlarda gerçekleştirilir. Duvar kalınlığı 200 l'ye kadar ve yüksekliği 18 m'ye kadar ve çap 1 m'dir Buhar fazında hidrojenasyon için kolonlarda, katalizör ağ raflarına yerleştirilir.
Benzin verimi, yanıcı kömür kütlesi başına %50-53'e ulaşabilir.