Хімічна переробка твердого палива

Методи переробки твердого палива засновані на гетерогенних, головним чином, некаталітичних процесах в системах тверда речовина – газ, тверда речовина – рідина - газ, які здійснюються при високих температурах. При нагріванні в різних умовах з кам’яним вугіллям та іншими видами палива відбуваються складні процеси, які ведуть до утворення нових твердих, рідких та газоподібних продуктів. Методи високотемпературної (пірогенетичної) переробки твердого палива можна підрозділити на 3 основні напрямки:

1) піроліз;

2) газифікація;

3) гідрогенізація.

Піроліз – нагрівання палива у закритих реакторах без доступу повітря, яке супроводжується глибокими деструктивними хімічними перетвореннями компонентів палива. Ці перетворення в основному полягають у розщепленні великих молекул; вторинні перетворення продуктів розщеплення - полімеризація, конденсація, деалкілування, ароматизація.

У залежності від призначення продукту, який отримується, піроліз проводять у різних інтервалах температур.

Низькотемпературний піроліз називається напівкоксуванням; він здійснюється при 500-580⁰С (кінцева), а високотемпературний – коксуванням (900-1050⁰С). Проміжний – 700-800⁰С.

Напівкоксування проводиться для низькосортного твердого палива (кам’яне і буре вугілля, сланці). Отримують штучне рідке і газоподібне паливо, яке легше транспортувати, а також сировину для хімічної промисловості. Безпосередніми продуктами напівкоксування є напівкокс, смола та газ. Напівкокс – крихкий продукт, який слабко спікся; він має високу реакційну здатність та велику зольність. Використовується як місцеве енергетичне паливо і складова шихти для коксування. Газ напівкоксування використовується для синтезу метанолу, аміаку та інших продуктів. Застосовується як хороше паливо. Смола використовується для отримання моторних палив, розчинників та різноманітних органічних мономерів.

Реактори напівкоксування – печі прямого нагрівання з твердими теплоносіями або з використанням як теплоносіїв газу або водяної пари.

Сировиною для коксування є вугілля, яке коксується і здатне при температурі 350–400⁰С переходити у пластичний стан і давати міцний і пористий металургійний кокс. Одночасно з коксом утворюються сотні хімічних сполук – сировина для хімічної промисловості (бензол, сульфат амонію, коксовий газ). Здійснюється в коксових печах – високотемпературних реакторах періодичної дії.

Газифікація складається зі стадії дифузії, масопередачі та хімічної реакції, яка визначається видом дуття.

Повітряне дуття:

С + О₂ = СО₂; DН = -395 кДж

2С + О₂ = 2СО; DН = - 218 кДж

Парове дуття:

С + Н₂О = СО + Н₂; DН = 136 кДж

С + 2Н₂О = СО₂ + 2Н₂; DН = 89,8 кДж

Вторинна зворотна реакція:

СО + Н₂О = СО₂ + Н₂; DН = - 41 кДж

При газифікації під тиском утворюється значна кількість метану внаслідок вторинних реакцій:

С + 2Н₂ = СН₄; DН = 87,5 кДж

2СО + 2Н₂ = СН₄ + СО₂; DН = 247 кДж

Використовуються будь-які види твердого палива – торф, низькосортне вугілля, сланці, напівкокс, відходи лісорозробок.

Існують різні конструкції газогенераторів – з киплячим шаром (печі КШ), з фільтруючим шаром шматкового твердого матеріалу (шахтні печі).

Гідрогенізація вугілля – метод прямого отримання рідкого палива – замінника нафтопродуктів – з бурого і кам’яного вугілля, сланців та інших видів палива. Метод полягає у гідруванні (взаємодія з Н₂) низькосортного вугілля при високих температурі і тиску у присутності каталізаторів – композицій на основі сульфіду молібдену, заліза, хрому та інших металів. При цьому відбувається руйнування нестійких внутрішньо-молекулярних і міжмолекулярних зв’язків в органічній масі вугілля.

Поиск по сайту: