Хімія природних енергоносіїв та вуглецевих матеріалів



 

Міністерство освіти і науки України

Національний авіаційний університет

Кафедра хімії і хімічної технології

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсова робота

з дисципліни

„Хімія природних енергоносіїв та вуглецевих матеріалів”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Виконала: Ю. Комарова

 

Прийняв: С. Недайборщ

 

 

 

 

 

 

 

Київ 2011

 

Завдання №16

Гідрогенізація і розчинення вугілля

 

 

 

на виконання курсової роботи

з дисципліни

„Хімія природних енергоносіїв та вуглецевих матеріалів”

 

 

 

 

 

 

Термін виконання курсової роботи : з „__”_____  до  „__”_____ 2011 р.

 

 

Тема: Гідрогенізація і розчинення вугілля

 

 

 

 

 

 

 

 

Завдання видав _____________ (С.Недайборщ)

 

Завдання прийняв до виконання _____________(_______________)

 

 

 

 

 

Курсова робота захищена з оцінкою_____________   „__”__________ 2011 р.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

   На відміну від молекулярного кисню, який взаємодіє з твердими горючими копалинами при низьких температурах, молекулярний водень в цих умовах практично не реагує з ТГК, хоча адсорбується ними. Реакції, в яких водень поводиться як відновник, протікають лише при високих температурах, що пов'язано з високою енергією активації молекул водню, які зазнають дисоціації на атоми з поглинанням енергії. Помітна термічна дисоціація молекулярного водню спостерігається лише при температурі 1725-2225 0С. Водень, що утворюється при цьому, атомарний і має більш високу хімічну активність.

   Під термінами "гідрогенізація" або "деструктивна гідрогенізація" розуміють поєднання реакцій термічної деструкції з гідруванням. Гідрогенізація вугілля – перетворення високомолекулярних речовин органічної маси вугілля (ОМВ) під дією водню на рідкі й газоподібні продукти при 400-500°С у присутності різних речовин-органічних розчинників, каталізаторів і т.п.

   Гідрогенізація є універсальним методом переробки твердого палива в рідкі продукти і газ. При гідрогенізації вугілля під тиском водню найбільш ефективно вирішується основна задача перетворення твердого палива в рідкі продукти, що полягає в зменшенні середньої молекулярної маси і збільшенні вмісту водню в продуктах переробки вугілля, а також досягається максимальний вихід рідких продуктів в порівнянні з іншими методами. Технологія гідрогенізації в порівнянні з іншими методами малоопераційна і маловідходна, може бути здійснена на установках великої потужності, сумірної з потужністю нафтопереробних підприємств. Термічний КПВ гідрогенізації вугілля істотно вище за інші методи переробки і досягає 56 % в порівнянні з 40-45 % при газифікації вугілля і синтезі з газу моторного палива. В останні роки інтенсивно проводяться дослідження направлені на вдосконалення технологій гідрогенізації вугілля з метою зниження тиску водню та інтенсифікації процессу.

   Розвиток досліджень в галузі гідрогенізації починається 1897-1900 рр., коли французький вчений П.  Сабат’є і російський хімік М.Д.Зелінський зі своїми учнями розробили основи гідрогенізаційного  каталізу органічих сполук. Наукові основи цього процесу були розроблені на початку XX століття В.М. Іпатьєвим, М.Д. Зелінським, Ф. Бергіусом, Ф. Фішером та іншими. Під час 2-ї світової війни, 1939 -1945  рр.,  в Німеччині працювали 27  заводів по виробництву синтетичного палива загальною продуктивністю 5-6 млн.т на рік, що повністю задовольняло потреби в авіаційному і на 75% - в рідкому паливі. Вихід моторного палива досягав 55%, газоподібних вуглеводнів – 30%, води – до 10%, непрореаґований залишок складав 5%  за масою.  Перед 2-ю світовою війною установки по гідрогенізації  вугілля і вугільних смол працювали також у Великобританії, Італії,  Кореї. В 1950-х рр. гідрогенізація вугілля була освоєна у напівпромисловому масштабі у СРСР. Проводячи направлену гідрогенізацію, тобто змінюючи параметри процесу - тиск, температуру, тривалість, вид каталізатора з одного і того ж вугілля можна отримувати різні види палива (бензин, дизельне і котельне), а також цінну сировину для хімічної промисловості (феноли, ароматичні вуглеводні).

Основна частина

   Для гідрогенізації вугілля застосовують неокиснене буре і малометаморфізоване кам'яне вугілля. Вміст мінеральної частини в них не повинен перевищувати 5-6%, відношення С:Н =16, вихід летких речовин повинен бути більшим за 35%, вміст петрографічних компонентів групи вітриніту й ліптиніту - більш ніж 80%. Високозольне вугілля необхідно попередньо піддавати збагаченню.

   Органічна маса вугілля з вмістом С – 63-71%, що зазвичай застосовується для гідрогенізації, являє собою самоасоційований мультимер, що складається із просторово структурованих блоків (олігомерів). Блоки включають макромолекули з атомів вуглецю, водню і гетероатомів (О, N, S), що обумовлює нерівномірний розподіл електронної щільності, тому в блоках здійснюється донорно-акцепторна взаємодія, у т.ч. утворюються водневі зв'язки. Енергія розриву таких зв'язків не перевищує 30 кДж/моль. Розрізняють блоки з молекулярною масою 200-300, 300-700 і 700-4000, розчинні відповідно у гептані (масла), бензолі (асфальтени) і піридині (асфальтоли). Усередині блоків макромолекули зв'язані метиленовими, а також О-, N- і S-утримуючими містками. Енергія розриву цих зв'язків в 10-15 разів більше енергії розриву блоків. При гідрогенізації вугілля в першу чергу відбувається роз'єднання блоків. Наступна деструкція блоків вимагає підвищення температури, присутності активного Н2. Для одержання з вугілля рідких продуктів необхідно поряд з деструкцією здійснити гідрування низькомолекулярних неорганічних сполук, що утворюються. Для підвищення реакційно здатної поверхні вугілля подрібнюють до крупності менше 0,1 мм, часто об'єднуючи цей процес із сушкою. Кращі результати досягаються при вібропомолі й подрібненні у дезінтеграторі. Зовнішня питома поверхня при цьому зростає в 20-30 разів, об'єм перехідних пор - в 5-10 разів. Відбувається механіко-хімічна активація поверхні, у результаті чого підвищується реакційна здатність вугілля. Важливе місце займає сушка. Волога, що заповнює пори, перешкоджаючи проникненню у вугільну речовину реагентів, виділяється в ході процесу в реакційній зоні, знижуючи парціальний тиск Н2, а також збільшує кількість стічних вод. Вугілля сушать до залишкового вмісту вологи 1,5%, використовуючи трубчаті парові сушарки, вихрові камери, труби-сушарки, у яких теплоносієм служать гарячі топкові гази з мінімальним вмістом О2 (0,1-0,2%), щоб вугілля не піддавалося окисненню. Щоб уникнути зниження реакційної здатності вугілля не нагрівають вище ніж 150-200 °С.
Для збільшення ступеня перетворення ОМВ в рідкі продукти на поверхню вугілля наносять каталізатор (з розчинів солей, у вигляді порошку, емульсії або суспензії) у кількості 1-5% від маси вугілля. Чим більш активний каталізатор, тим при більш низькому тиску може бути здійснена гідрогенізація вугілля. Максимальною каталітичною активністю володіють сполуки Mo, W, Sn, при використанні яких гідрогенізацію вугілля можна проводити при відносно низькому тиску - 10-14 МПа. Однак їхнє застосування обмежене через труднощі регенерації з суміші із залишком непереробленого вугілля. Тому в багатьох процесах застосовують дешеві, хоча й малоактивні, каталізатори (наприклад, так званий червоний шлам-відходи після виділення А12О3 з бокситів), компенсуючи їхню недостатню активність підвищенням тиску водню до 30-70 МПа. 

 

Одна з найбільш поширених схем гідрогенізації показана на рис. 1.

Рис. 1 – Схема отримання синтетичного рідкого палива з вугілля 
 

   У значній мірі на процес впливає хімічний склад і властивості розчинника-пастоутворювача, у суміші з яким (50-60% пастоутворювача) вугілля піддається переробці. Пастоутворювач повинен містити висококиплячі фракції продукту гідрогенізації вугілля (точка кипіння > 325 °С) з мінімальним вмістом асфальтенів для утримання вугілля в рідкій фазі. У більшості варіантів гідрогенізації вугілля до пастоутворювача додають речовини з водневодонорними властивостями для стабілізації блоків, що утворюються з вугільного мультимера при відносно низькій температурі (200-350о С), коли молекулярний водень малоактивний. Блоки легко від'єднують водень у донорів і завдяки цьому не "злипаються". Водневодонорний компонент пас тоутворювача одержують гідруванням фракції гідрогенізації вугілля із точкою кипіння 300-400°С. У цьому випадку бі-, три- і тетрациклічні ароматичні вуглеводні частково гідруються з утворенням гідроароматичних похідних, які здатні віддавати водень з більш високими швидкостями, ніж нафтенові вуглеводні. Кількість донорів у пастоутворювачі може становити 20-50% (сполука пастоутворювача оптимізується залежно від виду сировини й умов гідрогенізації). В якості донора використовують також висококиплячі фракції нафтопродуктів. Ступінь перетворення ОМВ підвищується при введенні у пастоутворювач органічних додатків - сполук, здатних вступати у взаємодію з вугіллям і продуктами його деструкції ( в-піколін, хінолін, антрацен, нафталін та ін.). Додатки також тимчасово стабілізують реакційно здатні радикали, що утворюються при первинній деструкції вугілля, і в такий спосіб перешкоджають утворенню побічних продуктів конденсації. 
Отриману вуглемасляну пасту в суміші із циркулюючим водневовмісним газом (80-85% Н2 на вході, 75-80% - на виході) нагрівають у системі теплообміну трубчатої печі і потім направляють на гідрогенізацію в реактор. На 1 т пасти вводять 1,5-5,5 тис. м3 газу. Частину газу подають у реактор холодним для охолодження реакційної суміші й підтримки постійної температури, оскільки при гідрогенізації вугілля виділяється 1,2-1,6 МДж на 1 кг вугілля. При зростанні температури збільшується швидкість деструкції ОМВ, однак одночасно зменшується швидкість гідрування.

   Гідрогенізацію здійснюють у трьох або чотирьох послідовно розташованих циліндричних пустотілих реакторах. Тривалість гідрогенізації вугілля, як правило, визначається об'ємною швидкістю подачі вуглемасляної пасти в реакційну систему. Ця швидкість залежить від типу вугілля, пастоутворювача, каталізатора, температури й тиску процесу. Оптимальна об'ємна швидкість підбирається емпірично й становить, як правило, 0,8-1,4 т на 1 м3 реакційного об'єму за годину (розробляються процеси з більш високою об'ємною швидкістю).

   Продукти реакції розділяють у сепараторі на парогазову суміш і важкий залишок - шлам. З першого потоку виділяють рідкі продукти (масло, воду) і газ, який після відділення насичених вуглеводнів (С 1- С 4), NH3, H2S, CO2 і С, Н2O збагачують 95-97%-ним Н2 і повертають у процес. Шлам розділяють на рідкі продукти й твердий залишок. Рідкі продукти після видалення води піддають дистиляції на фракцію з температурою кипіння до 325-400 °С і залишок, що повертають у процес для приготування пасти. 
У зв'язку зі складною будовою ОМВ, різною реакційною здатністю її фрагментів кінцеві рідкі продукти містять багато компонентів, переважно моно- і біциклічні ароматичні й гетероцикліні сполуки з домішками парафінових і нафтенових вуглеводнів, а також феноли, піридинові основи й інші речовини, які можуть бути виділені.

   У результаті гідрогенізаційного переробки відбувається розчинення органічної маси вугілля і насичення її воднем в ступені, що залежить від призначення цільових продуктів. Виробництво товарних моторних палив забезпечується за рахунок переробки одержуваних на першій (рідиннофазній) стадії рідких продуктів методами парофазної гідрогенізації.

   При рідиннофазній гідрогенізації вугілля в температурному інтервалі 300-500 ° С відбувається руйнування складної матриці вугілля, що супроводжується розривом хімічних зв'язків і утворенням активних вільних радикалів. Останні, стабілізуючись воднем, утворюють молекули меншого розміру, ніж вихідні макромолекули. Рекомбінація вільних радикалів призводить також до утворення високомолекулярних сполук. Водень, необхідний для стабілізації радикалів, частково забезпечується за рахунок застосування розчинників - донорів водню. Це - сполуки, які, взаємодіючи з вугіллям, при високих температурах деструкціюють , а виділяючий при цьому атомарний водень приєднується до продуктів деструкції вугілля. Розчинник-донор водню є також пастоутворювачем. Щоб перебувати в умовах гідрогенізаційного процесу в рідкій фазі, він повинен мати температуру кипіння вище 260 ° С. Добрими воднево-донорними властивостями володіють конденсовані ароматичні сполуки, перш за все тетралін. Більш висококиплячі сполуки цієї групи (нафталін і крезол) менш активні, але при їх змішуванні з тетраліна виникає ефект синергізму: суміш рівних частин тетраліна і крезолу має більш високу донорной здатністю, ніж кожен окремо.

   На практиці найбільше поширення в якості розчинників-донорів водню отримали не індивідуальні речовини, а дистилятні фракції продуктів зрідження вугілля з високим вмістом конденсованих ароматичних сполук. Шкідливими домішками в розчинниках є полярні сполуки, наприклад феноли, а також асфальтени, зміст яких не повинен перевищувати 10-15%. Для підтримки донорних властивостей циркулюючий розчинник піддається гідруванню. За допомогою розчинника зазвичай вдається «передати» вугіллю не більше 1,5% (мас.) водню. Підвищення глибини перетворення органічної маси вугілля досягається введенням газоподібного молекулярного водню безпосередньо в реактор.

   На основі численних досліджень встановлено, що для гідрогенізаційної переробки в рідкі продукти краще використовувати кам'яні вугілля невисоких стадій метаморфізму і буре вугілля з показником відбивної здатності вітриніту R0 = 0,35-0,5 і змістом інертних петрографічних мікрокомпонентів не вище 15% (мас).

   Для дослідження використовували кам'яне вугілля Донецького басейну шахти Центральна (шар k7, марка Га), Димітрова (шар l1, марка Гв), Засядько (шар l4, марка Жа та шар k8, марка Жв). У таблиці 1 наведена характеристика досліджуваного вугілля.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблиця 1 - Характеристика досліджуваного вугілля

 

Шахта

Марка вугілля

Тип

Технічний аналіз, %

Елементний аналіз, % daf

Wr

Ad

Sdt

Vdaf

C

H

O+N

Центральна

Г, k7

a

2,2

5,2

1,22

36,0

85,1

5,11

8,71

Димітровa

Г, l1

в

2,1

4,4

2,49

38,7

83,8

5,34

9,50

Засядько

Ж, l1

a

2,3

8,2

1,1

32,7

86,1

5,4

7,4

Засядько

Ж, k8

в

2,2

2,6

4,1

30,5

85,4

5,2

5,3


 

   Це вугілля повинно містити 65-86% (мас.) вуглецю, понад 5% (мас) водню і неменше 30% (мас.) летких речовин у розрахунку на органічну масу. Вміст золи в них не повинно перевищувати 10% (мас), так як висока зольність негативно позначається на матеріальному балансі процесу і ускладнює експлуатацію обладнання.

   Придатність вугілля для виробництва рідких палив гідрогенізацією може бути оцінена за даними елементного складу. І. Б.Рапопорт встановив, що вихід рідких продуктів гідрогенізації в розрахунку на органічну масу вугілля зменшується зі зростанням масового відношення в його складі вуглецю до водню і досягає мінімального значення (72%) при С:Н = 16.Статистичний аналіз складу і здатності до зрідженню американських вугілля дозволив встановити з кореляцією 0,86 наступну лінійну залежність виходу рідких продуктів від змісту у вихідному демінералізованому вугіллі водню та органічної сірки: буре вугілля легко піддається зрідженню, але в ньому, як правило, міститься багато кисню (до 30% на ЗМЗ), на видалення якого потрібно значні витрати водню. У той же час вміст у них азоту, для видалення якого також потрібний водень, нижче, ніж в кам'яному вугіллі.

   Важливими фізичними характеристиками є пористість і змочуваність розчинником. На ступінь свіжоості вугілля істотно впливають  мінеральні домішки і мікроелементи, які містяться в них. Надаючи фізичний і каталітичний вплив у процесах зрідження, вони порушують пряму залежність між виходом рідких продуктів і складом органічної частини вугілля.

   Основними параметрами, що впливають на ступінь зрідженості вугілля і властивості, одержуваних при рідиннофазнії гідрогенізації продуктів, є температура і тиск, при яких проводиться процес. Оптимальний температурний режим рідиннофазної гідрогенізації знаходиться в межах 380-430 ° С і для кожного конкретного вугілля лежить у своєму вузькому інтервалі. При температурах вище 460 ° С відбувається різке збільшення газоутворення і формування циклічних структур. Зі збільшенням тиску процесу зростає швидкість зрідження вугілля.

  Дотепер процеси обробки воднем різного вугілля розглядалися з погляду

можливості використання їх як сировини для промисловості деструктивної

гідрогенізації.

   Обробку вугілля воднем можна вести також в умовах,  при яких вихідне

тверде вугілля не перетворюється на рідкі продукти,  а лише змінюються його властивості,  отже,  змінюється і молекулярна структура органічних речовин,  що входять до складу вугілля. Такий процес прийнято називати легким гідруванням, хоча правільніше було називати його легкою гідрогенізацією.

Найбільша кількість досліджень проведена в цьому напрямку з метою поліпшення спікливості вугілля.  В одній з перших робіт легкій гідрогенізації

піддавалося неспікливе підмосковне буре вугілля протягом 1  години при

температурі 300° і робочому тиску водню 20,0 МПа. У результаті такої обробки вугілля набуло здатності спікатися, одночасно змінилися й інші його властивості: здатність розчинятися в бензолі різко збільшилася,  а кількість гумінових кислот значно зменшилася.

   Таким чином,  легка гідрогенізація є ефективним методом штучного

поліпшення спікливості вугілля, за допомогою якого можна зовсім неспікливому вугіллю надати властивості добре спікливого. Цей висновок може мати важливе практичне значення в зв'язку з обмеженістю ресурсів коксівного вугілля у багатьох вугільних басейнах.

   Процес легкої гідрогенізації вугілля не може поки що одержати поширення

як промисловий спосіб поліпшення його спікливості через високу затратність, труднощі конструктивного порядку і необхідність обробки величезної кількості вугілля,  що йде на коксування.  У цьому зв'язку певний інтерес викликають дослідження, які доводять, що для практичного застосування легкої гідрогенізації в коксохімічній промисловості немає потреби піддавати обробці воднем все вугілля, призначене для коксування. Для поліпшення спікливості вугільної шихти досить обробити лише один з її компонентів,  доданий у шихту в невеликих кількостях,  він зможе відігравати роль пластифікатора,  взаємодіючи з іншими

компонентами шихти.

   Великий інтерес викликають експериментальні дослідження,  присвячені

з'ясуванню причин поліпшення спікливості вугілля у результаті його легкої

гідрогенізації.  У цих дослідженнях показано,  що в умовах легкої гідрогенізаціївідбувається термічна деструкція в першу чергу бічних ланцюгів елементарних структурних одиниць речовини вугілля.  У присутності водню відбувається структурна перебудова бічних ланцюгів, що полягає в тому, що водень віднімає частину кисню,  утворюючи воду,  а сам приєднується по місцю зв'язків,  що звільнилися.  У результаті цього повинні підвищуватися числові значення показника (С+Н)/О, що, приводить завжди до поліпшення спікливості вугілля. Це положення знайшло експериментальне підтвердження.  Неспікливе донецьке вугілля марок Д і П піддавалося обробці потоком водню при атмосферному тиску

і при температурі 300°  протягом двох годин.  У результаті показник  (С+Н)/О збільшився для вугілля марки Д від 0,84 до 1,04, а для вугілля марки П від 1,60 до 2,33,  причому спікливість обох зразків вугілля трохи покращилася. Ще більший ефект був отриманий при легкій гідрогенізації вугілля під тиском водню 20,0 МПа і при температурі 320-380°  протягом двох годин.  Значення показника  (С+Н)/О зросло від 0,84  до 5,01  для довгополуменевого вугілля і від 1,60  до 4,76  для пісного вугілля. Всі досліди з легкої гідрогенізації вугілля проводяться звичайно без каталізаторів і при відсутності органічних розчинників. У результаті легкої гідрогенізації вугілля,  крім поліпшення його спікливості, спостерігаються закономірні зміни інших властивостей. Збільшується загальний вміст вуглецю і водню у вугіллі і зменшується загальний вміст кисню; у більшості випадків збільшується вихід летких речовин.

   Відомі два способи здійснення рідиннофазної гідрогенізаційної переробки вугілля з метою одержання синтетичних моторних палив - термічне розчинення і каталітична гідрогенізація.

 

Термічне розчинення

   Процес термічного розчинення вугілля, спочатку розглядався як перша, допоміжна стадія деструктивної гідрогенізації вугілля . Розчинення здійснюють в різних органічних речовинах при атмосферному або підвищеному тиску.  Кількість речовин,  які переходять в розчин,  в значній мірі залежить від природи ТГК,  властивостей розчинника і параметрів процесу.  Вихід екстракту зростає з підвищенням температури кипіння розчинника і при роботі під тиском. У ряді випадків процес здійснюють під тиском водню.  Оптимальною температурою є критична температура кипіння розчинника. По мірі вуглефікації ТГК розчинність знижується.  Сапропеліти мають максимальну розчинність.  За розчинністю інгредієнти вугілля розташовуються в

ряд:  вітрен,  кларен,  дюрен,  фюзен.  Суміш тетраліну,  фенолу і нафталіну (1:1:1) має максимальну розчинювальну здатність. Оптимальна температура розчинення для більшості ТГК знаходиться в межах 380-450°С,  тиск 2-15  МПа,  тривалість процесу 20-60 хв. Більшість дослідників вважає,  що розчинення вугілля є процессом деполімеризації його органічної маси під дією розчинника і температури, а іноді і мінеральної частини, яка може каталізувати цей процес.

   Термічне розчинення являє собою м'яку форму хімічного перетворення вугілля. При взаємодії з розчинником-донором водню частина органічної речовини вугілля переходить в розчин і після відділення твердого залишку звичайно являє собою висококиплячий екстракт вугілля, звільнений від мінеральних речовин, сіро-,кисень-і азотовмісних сполук та інших небажаних домішок. Для підвищення ступеня конверсії вугілля в розчин може подаватися газоподібний водень. Залежно від типу вихідного вугілля, розчинника та умов процесу методом термічного розчинення можуть бути отримані продукти різного призначення.

   Вперше технологія термічного розчинення вугілля була запропонована А. Потт і X. Броше в 1920-х роках. На початку 1940-х років у Німеччині на базі цієї технології діяла установка продуктивністю 26,6 тис. т на рік екстракту.

На цій установці паста, що складається з однієї частини подрібненого кам'яного вугілля і двох частин розчинника, нагрівалася в трубчастій печі до 430 ° С під тиском 10-15 МПа. Рідкі продукти відділялися від розчиненого вугілля і його мінеральної частини фільтруванням при температурі 150 ° С і тиску 0,8 МПа. В якості розчинника застосовували суміш тетраліна, крезолу та середнього масла рідиннофазної гідрогенізації пеку кам'яновугільної смоли. Вихід екстракту з температурою розм'якшення 220 ° С і змістом 0,15-0,20% (мас.) золи становив близько 75% (мас.) від органічної речовини вугілля. Екстракт використовували в основному як сировина для отримання високоякісного електродного коксу.

   Починаючи з 1960-х років, у ряді країн були розроблені та реалізовані на досвідчених і демонстраційних установках процеси нового покоління, засновані на термічному розчиненні вугілля. За цільовим призначенням їх можна розділити на два типи: 1) процеси, в яких виходять лише первинні тверді або рідкі в звичайних умовах продукти, призначені, як правило, для спалювання в топках електростанцій; 2) процеси,які передбачають переробку первинних продуктів у більш кваліфікованих (в першу чергу, в моторних) паливах за допомогою вторинних процесів термопереробки, гідрогенізації і облагороджування.

   Розроблений в США процес екстракційного очищення вугілля 5КС в базовому варіанті 5КС-1 проводиться при температурі в реакторі 425-470 ° С, тиску 7-10 МПа і часу перебування в зоні реакції - 30 хв. Головним продуктом процесу є очищений від сірки вугільний екстракт, що твердіє при температурі 150-200 ° С.

  У модифікованому варіанті процесу ЗКС-П, схема якого наведена на рис. 2, за рахунок підвищення тиску до 14 МПа і збільшення часу перебування вугільної пасти в реакційній зоні як головного цільового продукту отримують рідке паливо широкого фракційного складу. Вихідне вугілля після подрібнення і сушки змішується з гарячою вугільної суспензією. Отриману пасту разом з воднем пропускають через нагрівач з вогневим обігрівом і потім направляють в реактор. Необхідні температура і парціальний тиск водню підтримуються подачею в декілька точок реактора холодного водню. Продукти реакції спочатку поділяються в газосепаратори. Виділений з рідких продуктів газ, що містить переважно (I ступінь) водень і газоподібні вуглеводні з домішкою сірководню і діоксиду вуглецю, після охолодження до 38 ° С направляють у систему очищення від кислих газів.На креогеннії установці виділяються газоподібні вуглеводні Сз-С4 і очищений водень (він повертається в процес). Залишилася, метанова фракція після метанірованія міститься в ній оксиду вуглецю подається в паливну

Рис. 2. Схема процесу термічного розчинення вугілля 5КС-11:

1. змішувач для приготування пасти, 2 - піч для підігрівання пасти, 3 - реактор, 4 - блок газосепаратора; 5-абсорбер кислих газів; 6-криогенний поділ газу; 7 - блок очищення паливного газу; 8 - поділ газоподібних вуглеводнів;9 - блок очистки синтез-газу і виділення водню; 10 - блок отримання сірки; 11-реактор газифікації залишку; 12 - атмосферна колона, 13 - вакуумна колона;

2. I - осушене порошкоподібний вугілля; II - водень; III-вугільна суспензія; IV - технологічне паливо; V-сірка; VI-кисень;VII-водяна пара; VIII-інертний залишок; IX - залишок мінеральної частини вугілля; Х - жндкнй продукт після сепарації газів; XI-паливний газ; XII-етан; XIII-пропан; XIV - бутани; XV-бензинова фракція на очищення н рнформннг ; ХVI-середній дистилят на облагороджування; XVII-важкий дистилят.

Хімія природних енергоносіїв та вуглецевих матеріалів