Коммерческая оценка новой технологии ожижения углей

Нефть

Нефть представляет собой горючее ископаемое, характеризующееся темно-бурым цветом и высокой плотностью. По своей сути, это сложная смесь веществ, в основном, это жидкие углеводороды. По составу нефть бывает нафтеновой, парафиновой и ароматической. Однако наиболее часто можно встретить продукт смешанного типа. Помимо углеводородов, в составе нефти имеются примеси органических сернистых и кислородных соединений, а также вода с растворенными в ней магниевыми и кальциевыми солями.

Не исключается содержание и механических примесей в виде глины и песка. Если говорить о том, чем нефть лучше угля, то тут можно сказать о ценности этого сырья для получения разных видов моторного топлива высочайшего качества. После проведения очистки от воды и прочих нежелательных примесей, выполняется переработка данного вида ископаемого. происходит это, в основном, методом перегонки. В его основу заложена разница температур кипения углеводородов, которые входят в ее состав.

2 Гидрогенизация

Гидрогенизация бурого угля – процесс прямой переработки угля в синтетические топлива жидкого и газообразного агрегатных состояний, что происходит при высоком давлении и относительно высокой температуре.

Данное направление переработки угля исследуется в разных странах мира. За рубежом наибольшее промышленное внедрение эта технология получила в ЮАР, где работают четыре завода, с общей годовой производительностью около 8-10 млн тонн жидкого топлива. Работы ведутся по запатентованной технологии SASOL на основе усовершенствованного метода Фишера-Тропша. Учитывая, что SASOL проводит политику по поддержанию высоких платежей за право пользования технологией, это обуславливает высокую стоимость ее промышленной реализации в других странах.[]

Подготовка бурого угля включает дробление, сушку, приготовление пасты уголь-гидрогенизат. Измельчение осуществляется до крупности менее 0,1 мм – для повышения реакционной способности поверхности, реализуется в дезинтеграторах. Внешняя удельная поверхность при этом возрастает в 20-30 раз, объем переходных пор – в 5-10 раз. Затем уголь сушат. Поры заполнены влагой, которая препятствует проникновению в угольное вещество реагентов, она выделяется в ходе процесса в реакционной зоне, снижая парциальное давление Н2, а также увеличивает количество сточных вод. Для сушки используют трубчатые паровые сушилки, вихревые камеры, трубы-сушилки в которых уголь сушат до остаточного содержания влаги 1,5%. Теплоносителем служат горячие топочные газы с минимальным содержанием О2 (0,1-0,2%), чтобы уголь не подвергался окислению. Уголь не нагревают выше 150-200 °С, чтобы избежать снижения реакционной способности.

Требования к бурому углю, который подают на ожижение

На основе большого экспериментального материала доказано, что уголь с хорошей гидрованостью содержит от 65 до 85% С, более 5% H, и имеет более 30% выход летучих (V). Рациональная влажность исходного угля для процесса гидрогенизации – Wrt = 10-15%, зольность Ad = 10-12%, величина d

Наиболее распространённая схема гидрогенизации показана на рисунке 1.2 []

Рис. 1.2 — Схема получения синтетического жидкого топлива из бурого угля

Что не так с посадками деревьев?

Лесовосстановление или облесение (выращивание леса там, где его никогда не было) для компаний самый понятный и простой в реализации способ компенсации углеродного следа. Но у этого метода есть свои недостатки.

Во-первых, лес очень долго растет. Чтобы дерево начало поглощать углекислый газ, должно пройти 15-20 лет, прежде чем оно вырастет из саженца во взрослое дерево. Во-вторых, деревья не так быстро поглощают CO2, то есть выполнить цели Парижского соглашения таким способом не получится. Средний показатель (сильно зависит от породы дерева) — около 4 т CO2 на 1 га леса в год. Например, рейс из Москвы в Сочи производит эмиссию углекислого газа в 13 т.

Отсюда вытекает другая проблема — необходимы огромные территории под посадки. Глава нефтегазового концерна Shell Бен ван Берден заявил о том, что нужно вырастить тропический лес размером с Бразилию, чтобы удержать потепление в пределах предписанных соглашением 1,5 °C, а это почти 6% от всей площади суши мира.

Самый важный вопрос состоит в том, можно ли считать высадки деревьев устойчивым лесоуправлением? «Чтобы деятельность считалась лесовосстановлением или облесением, участки должны быть переведены в лесной фонд, за ними должен быть контроль и учет. Компания должна нести полную ответственность за то, что происходит на территории. Если ты просто посадил деревья на пикнике, то это никакого отношения к поглощению углерода из атмосферы не имеет, это просто развлечение», — поясняет Юлкин из «КарбонЛаб».

Часто многие деревья просто не приживаются или умирают до того, как достигают зрелого возраста. В этом случае никакой компенсации выбросов не произойдет. Также необходимо понимать, что будет с деревом после его гибели, когда оно начнет выделять CO2 обратно. Если компания (или ответственный подрядчик) не следит и не контролирует свои посадки, а полагается на волю случая, то это скорее гринвошинг, а не компенсация.

Зеленая экономика

Гринвошинг — маскировка под экологичность: «Зеленый» подкаст РБК Тренды

Юлкин предлагает сначала проанализировать собственные технологии и понять, насколько они эффективны в устранении прямой эмиссии парниковых газов. Потом свести до минимума свои косвенные выбросы (Scope 3), а компенсировать лишь остаток. Вкладываться лучше в те проекты, которые гарантировано убирают источник парниковых газов, например, возобновляемая энергетика. «Лес — это не универсальный способ компенсировать выбросы, наоборот, один из самых сложных, хоть кажется самым доступным, но там много подводных камней» — говорит эксперт.

Историческая справка [ править ]

Изначально ожижение угля было разработано в начале 20 века. Самый известный процесс CTL — синтез Фишера-Тропша (FT), названный в честь изобретателей Франца Фишера и Ганса Тропша из Института кайзера Вильгельма в 1920-х годах. Синтез FT является основой технологии непрямого ожижения угля (ICL). Фридрих Бергиус , также немецкий химик, изобрел прямое ожижение угля (DCL) как способ превращения лигнита в синтетическое масло в 1913 году.

Сжижение угля было важной частью четырехлетнего плана Адольфа Гитлера на 1936 год и стало неотъемлемой частью немецкой промышленности во время Второй мировой войны. В середине 1930-х годов такие компании, как IG Farben и начали промышленное производство синтетического топлива, полученного из угля

Это привело к строительству двенадцати заводов DCL с использованием гидрогенизации и девяти заводов ICL с использованием синтеза Фишера-Тропша к концу Второй мировой войны. В общей сложности CTL обеспечивала 92% авиационного топлива Германии и более 50% ее запасов нефти в 1940-х годах. Установки DCL и ICL эффективно дополняли друг друга, а не конкурировали. Причина этого в том, что гидрогенизация угля дает высококачественный бензин для авиации и двигателей, в то время как синтез FT в основном дает высококачественное дизельное топливо, смазочное масло и парафин вместе с небольшими количествами более низкого качества автомобильного бензина. Установки DCL также были более развиты, поскольку лигнит — единственный уголь, доступный во многих частях Германии — лучше работал с гидрогенизацией, чем с синтезом FT. После войны Германии пришлось отказаться от производства синтетического топлива, поскольку это было запрещено Потсдамской конференцией в 1945 году

Южная Африка разработала свою собственную технологию CTL в 1950-х годах. Южноафриканская корпорация угля, нефти и газа ( Sasol ) была основана в 1950 году в рамках процесса индустриализации, который правительство Южной Африки считало важным для непрерывного экономического развития и автономии. Однако у Южной Африки не было внутренних запасов нефти, и это делало страну очень уязвимой для перебоев в поставках извне, хотя и по разным причинам в разное время. Sasol был успешным способом защитить платежный баланс страны от растущей зависимости от иностранной нефти. В течение многих лет его основным продуктом было синтетическое топливо, и этот бизнес пользовался значительной государственной защитой в Южной Африке во время апартеида.лет за его вклад в внутреннюю энергетическую безопасность

Хотя, как правило, добывать нефть из угля было намного дороже, чем из натуральной нефти, политическая, а также экономическая важность достижения как можно большей независимости в этой сфере была достаточной, чтобы преодолеть любые возражения. Ранние попытки привлечь частный капитал, иностранный или отечественный, не увенчались успехом, и только при государственной поддержке можно было начать сжижение угля

CTL продолжал играть жизненно важную роль в национальной экономике Южной Африки, обеспечивая около 30% ее внутреннего спроса на топливо

демократизацияЮжная Африка в 1990-х годах заставила Sasol искать продукты, которые могли бы оказаться более конкурентоспособными на мировом рынке; в новом тысячелетии компания сосредоточила свое внимание в первую очередь на своем нефтехимическом бизнесе, а также на усилиях по переработке природного газа в сырую нефть ( GTL ), используя свой опыт в синтезе Фишера – Тропша

Технологии CTL неуклонно совершенствовались со времен Второй мировой войны. Техническое развитие привело к появлению множества систем, способных работать с широким спектром типов угля. Однако было создано лишь несколько предприятий, основанных на производстве жидкого топлива из угля, большинство из которых основано на технологии ICL; наиболее успешным был Sasol в Южной Африке. CTL также вызвала новый интерес в начале 2000-х годов как возможный вариант смягчения последствий для снижения зависимости от нефти в то время, когда рост цен на нефть и опасения по поводу пикового уровня добычи нефти заставили планировщиков переосмыслить существующие цепочки поставок жидкого топлива.

Что можно получить из углеводородной нефтяной смеси?

Список продуктов переработки этого полезного ископаемого весьма обширен, поэтому перечислять их все – займет много времени. Попробуем подойти к этому вопросу с точки зрения агрегатного состояния производимой продукции.

Нефтяные газы

Их выделяют как в процессе первичной переработки сырья на промыслах (сепарация), так и на нефтеперегонных заводах (НПЗ). К эти продуктам относятся этан, пропан и бутан, из которых с помощью дегидрирования получают такие продукты, как этилен и пропилен. Пропано-бутановая – это тот самый сжиженный газ, который до сих пор применяется для бытовых нужд.

Жидкие нефтепродукты

Владимир Хомутко

автору

Тут список гораздо больше. Из добытого на месторождениях углеводородного сырья производят:

Читать также:


Что представляет собой эталонная нефть WTI?

  • моторные топлива (бензин, дизтопливо, авиационный керосин, реактивное топливо); их доля в перерабатываемом сырье составляет от 50 до 80-ти процентов;
  • котельное и судовое топливо (мазуты);
  • керосин (в том числе – осветительный);
  • различные виды масел (смазочные, трансмиссионные и так далее);
  • газойль (сырье для получения бензола и толуола) и так далее, и тому подобное.

Нефтепереработка происходит под действием высоких температур, которые из-за разных точек кипения нефтяных компонентов позволяют разложить сырье на отдельные составляющие.

Уголь

Компенсация через инвестирование в углеродно-отрицательные проекты

Проектов по компенсации углекислого газа очень много. Это может быть как поддержка естественных природных процессов, так и помощь другим компаниям и некоммерческому сектору в сокращении выбросов парниковых газов.

К поддержке природного поглощения относится один из самых популярных способов компенсации — лесовосстановление. Но есть и другие менее известные — например, восстановление среды, где содержится «голубой углерод».

«Голубой углерод» — это углерод, который хранится в прибрежных или морских экосистемах. Мангровые заросли, болота и заросли водорослей по сути являются защитой от изменения климата, так как поглощают CO2 из атмосферы. Этот процесс происходит даже быстрее чем у лесов. Сегодня уже есть примеры того, как компании вкладывают деньги в восстановление мангровых лесов в Юго-Восточной Азии.

Другой способ — повышение продуктивности океана. В большинстве своем это пока лишь теоретические исследования. Одна из идей состоит в том, чтобы добавить питательное железо в те части океана, где его не хватает. Это должно вызвать ускоренное цветение микроскопических растений (фитопланктона), которые через фотосинтез улавливают углекислый газ.

Характеристики угля

Добыча угля. В зависимости от происхождения, в том же пласте или угольной шахте, уголь может иметь разные качества, которые интересно знать, что теперь можно делать благодаря анализаторам, работающим в непрерывном потоке добытого или промытого угля.

Каменный уголь является качество специфика угля , общий термин , который охватывает три категории твердых топлив одного и того же происхождения ( керогена ), но чьи месторождения находятся на разных стадиях трансформации: торф , бурый уголь и , наконец , каменного угля, в том числе антрацита является премиум разнообразие.

Антрацит

Для промышленных и бытовых нужд к углю характерны:

  • содержание летучих веществ (MV), выраженное в процентах по отношению к общей массе. Они состоят в основном из метана и водорода  ; под действием повышения температуры летучие вещества выделяются из топлива, легко воспламеняются и ускоряют горение  ;
  • его теплотворная способность (выраженная в кДж / кг), количество тепла, выделяемого при сжигании одного кг угля;
  • его содержание воды в процентах;
  • его зольность выражается в процентах. Зола представляет собой твердый остаток от сжигания угля и может содержать загрязняющие вещества, в частности металлические, от 20 до 120  частей на миллион радиоактивных металлов ( урана , тория , радия и т. Д.), Которые концентрируются в кучах золы, образующихся в результате сгорания. • уголь, который способствует загрязнению окружающей среды;
  • содержание серы в процентах; Присутствие диоксида серы и следов ртути или других металлов в дымовых газах способствует загрязнению окружающей среды .
Сравнение пяти видов каменного угля с бурым углем и торфом (высшая теплотворная способность PCS).
Продукты Содержание углерода (в%) Теплотворная способность (в кДж / кг)
Антрацит 93 — 97 33 500 — 34 900
Тощий уголь и уголь антрацит 90 — 93 34 900–36 000
Полужирный или полубитуминозный уголь 80 — 90 35 000–37 000
Коксующийся нефтесодержащий или битуминозный уголь
75 — 90 32 000–37 000
Пылающий 70 — 80 32 700 — 34 000
Бурый уголь 50–60 <25 110
Торф <50 12 555

В настоящее время существуют анализаторы углерода , работающие непрерывно.

Исследования и разработки в области ожижения угля [ править ]

У вооруженных сил Соединенных Штатов есть активная программа по продвижению использования альтернативных видов топлива и использование огромных внутренних запасов угля в США для производства топлива путем сжижения угля имело бы очевидные экономические преимущества и преимущества в плане безопасности. Но из-за более высокого углеродного следа топлива от сжижения угля сталкиваются с серьезной проблемой сокращения выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла до конкурентного уровня, что требует продолжения исследований и разработок технологий сжижения для повышения эффективности и сокращения выбросов. Необходимо будет продолжить ряд направлений исследований и разработок, в том числе:

  • Улавливание и хранение углерода, включая повышение нефтеотдачи и методы CCS для компенсации выбросов как от синтеза, так и от использования жидкого топлива из угля,
  • Смеси угля / биомассы / природного газа для сжижения угля: использование углеродно-нейтральной биомассы и богатого водородом природного газа в качестве совместной подачи в процессах сжижения угля имеет значительный потенциал для доведения выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла топливных продуктов до конкурентных диапазонов,
  • Водород из возобновляемых источников: потребность в водороде в процессах сжижения угля может быть обеспечена за счет возобновляемых источников энергии, включая ветер, солнце и биомассу, что значительно сокращает выбросы, связанные с традиционными методами синтеза водорода (такими как паровой риформинг метана или угольная газификация), и
  • Усовершенствования процессов, такие как интенсификация процесса Фишера-Тропша, гибридные процессы сжижения и более эффективные технологии разделения воздуха, необходимые для производства кислорода (например, разделение кислорода на основе керамической мембраны).

С 2014 года министерство энергетики США и министерство обороны сотрудничают в поддержке новых исследований и разработок в области сжижения угля для производства жидкого топлива военного назначения с упором на реактивное топливо, которое было бы рентабельным. и в соответствии с Разделом 526 EISA. Проекты, осуществляемые в этой области, описаны в области Национальной лаборатории энергетических технологий Министерства энергетики США .

Каждый год исследователь или разработчик в области переработки угля награждается отраслью наградой . Лауреатом премии 2016 года стал г-н Джона Пиллэй, исполнительный директор по газификации и CTL, Jindal Steel & Power Ltd (Индия). Лауреатом Премии 2017 года стал доктор Яо Минь, заместитель генерального директора Shenhua Ningxia Coal Group (Китай).

Что касается коммерческого развития, конверсия угля переживает сильное ускорение. Географически наиболее активные проекты и недавно введенные в эксплуатацию предприятия расположены в Азии, в основном в Китае, в то время как американские проекты были отложены или отменены из-за разработки сланцевого газа и сланцевой нефти.

важность

По причинам стоимости процессы ожижения угля в настоящее время не имеют большого экономического значения. Если цены на нефть сохранятся, ситуация может измениться.

В Китайской Народной Республике планируется построить два завода по сжижению угля в провинциях Нинся и Шэньси . Каждый завод должен иметь мощность 80 000  баррелей в день (приблизительно 12 720 м 3 / день) и работать по технологии южноафриканской компании Sasol. В Австралии Monash Energy, сотрудничество между Anglo American и Shell , планирует крупный долгосрочный проект, который будет включать в себя недавно разработанную добычу угля, сжижение угля и связывание CO 2, который в конечном итоге может обеспечить около четверти потребностей Австралии в топливе.

Сжижение угля стоит около 25–45 долларов США за баррель нефтяного эквивалента. Однако цены на нефть в 2010 году уже не были настолько конкурентоспособными с ценами 2016 года.

Опять же, стратегические соображения могут сыграть свою роль. Американские ВВС ( USAF ) начали испытательные полеты в 2006 году с бомбардировщиками B-52 , некоторые из которых работают на синтетическом топливе. Цель состоит в том, чтобы уменьшить зависимость национальной обороны от импорта нефти.
Завод по производству 18 000 баррелей бензина в день в настоящее время строится в округе Минго, штат Западная Вирджиния. Система должна работать в соответствии с процессом PRENFLO, печатной версией процесса Копперс-Тотцека.

Получение жидких топлив из угля перегонкой

См. также: Фотоген


Сланцеперегонный завод в Кохтла-Ярве. 1937.

С большой скоростью распространяется получение жидких углеводородных топлив из бурого угля сухой перегонкой. После перегонки остаток годится для получения сажи. Из него извлекают горючий газ, получают углещелочные реагенты и монтан-воск (горный воск).

Липтобиолиты xарактеризуются повышенным выходом летучих веществ (45-57%), первичной смолы при сухой перегонке, повышенным содержанием водорода, высокой теплотой сгорания (34,3-36,4 МДж / кг) и низкой зольностью (8-9%).

Сапропелиты — массивные вязкие породы бурого, буро-серого и чёрного цвета, cодержат в своём составе 55—70 % летучих веществ (60—90 %).

Таблица — Выход продуктов полукоксования (% на сухую массу)

Вид ТГК полукокс первичная смола Пирогенетическ. вода Первичный газ
Торф 33,6-50,9 7,7-23,1 14,2-26,8 15,9-31,8
Подмосковный бурый уголь 71,0-76,0 5,5-14,3 2,5-12,6 5,8-21,0
Олександрійське буре вугілля 55,4-61,8 10,6-15,8 7,4-9,2 18,3-21,1
Кизеловське кам’яне вугілля 73,0 16,7 2,5 7,8
Донецьке вугілля:
марки Д 70,1-74,3 10,3-18,1 3,1-8,7 10,7-16,5
марки Г 75,8 10,3 3,6 10,3
марки К 84,8 5,8 1,7 7,7
марки ПС 91,1 2,4 0,5 6,0
Сапропелит (балхашит) 10,3 65,9 8,4 15,4
Липтобиолит (піропісит) 13,2 68,3 3,8 14,7
Горючий сланец прибалтийский 52,6-86,4 8,2-34,1 1,8-9,9 2,7-6,1
Горючий сланец волжский 75,6-79,1 9,6-11,6 6,4-7,2 4,9-5,7
Горючий сланец прибалтийский 14,2* 59,0* 8,1* 18,7*

на горючую массу

Внешние ссылки [ править ]

  • ОБЗОР МИРОВОГО УГЛЯ ДЛЯ ЖИДКОСТЕЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ОБЛАСТИ НИОКР, НИОКР И НЕОБХОДИМОСТЬ ДАЛЬНЕЙШИХ ИНИЦИАТИВ В ЕВРОПЕ (2,9 МБ), 52 стр., 2009 г.
vтеУголь
Типы угля по маркам (от низшего к высшему)
  • Ксилит
  • Торф 1
  • Бурый уголь
  • Полубитуминозный уголь
  • Битуминозный уголь
  • Антрацит
  • Графит 1
Сжигание угля
  • Эквивалент черного угля
  • Char
  • Снижение загрязнения углем
  • Углеобогатительный завод
  • Пожар в угольных пластах
  • Кокс
  • Каменноугольная смола
  • Энергия значение
  • Дымовые газы
  • Летающий пепел
Добыча угля
  • Угольные месторождения
  • Угольная пыль
  • Угольный газ
  • Угольные отходы
  • Угольный шлам
  • Гомогенизация угля
  • Воздействие угольной промышленности на здоровье и окружающую среду
  • История
  • Горнодобывающие регионы
  • Пик угля
  • Рафинированный уголь
  • Угольный город
Примечание: Торф считается прекурсором угля. Графит только технически считается углем.
Авторитетный контроль
  • MA :
  • NDL :

Монооксид углерода, карбонилы металлов и правило 18 электронов

Многочисленные
синтезы на базе монооксида углерода и
водорода представляют громадный как
практический, так и теоретический
интерес, так как позволяют из двух
простейших веществ получать ценнейшие
органические соединения. И здесь
определяющую роль играет катализ
переходными металлами, которые способны
активировать инертные молекулы СО и
Н2.
Активация молекул — это перевод их в
более реакционноспособное состояние.
Особо следует отметить, что в превращениях
синтез-газа широкое развитие получил
новый тип катализа — катализ комплексами
переходных металлов или металлокомплексный
катализ (см. статью О.Н. Темкина
).

Так
ли инертна молекула СО? Представления
об инертности монооксида углерода носят
условный характер. Еще в 1890 году Монд
получил из металлического никеля и
монооксида углерода первое карбонильное
соединение металла, летучую жидкость
с температурой кипения 43°С — Ni(CO)4 .
Интересна история этого открытия,
которое можно отнести к случайным. Монд,
исследуя причины быстрой коррозии
никелевых реакторов в производстве
соды из NaCl, аммиака и СО2,
нашел, что причиной коррозии является
наличие в СО2 примесей
монооксида углерода, который реагировал
с никелем с образованием тетракарбонила
Ni(CO)4 .
Это открытие позволило Монду в дальнейшем
разработать способы очистки никеля
через получение летучего карбонила
никеля и последующего его термического
разложения снова до никеля и СО. Через
25 лет также случайно был открыт карбонил
железа — Fe(CO)5.
Когда на фирме BASF вскрыли давно забытый
стальной баллон с СО, на дне его обнаружили
желтую жидкость — пентакарбонил железа,
который постепенно образовался в
результате реакции металлического
железа с СО под повышенным давлением.
Поскольку карбонилы металлов являются
весьма токсичными соединениями, поначалу
отношение к ним химиков было весьма
прохладным, однако в дальнейшем были
открыты удивительные свойства, в том
числе каталитические, которые определили
их широкое применение, особенно в химии
монооксида углерода. Отметим, что многие
металлы в мелкодисперсном состоянии
могут непосредственно вступать в реакцию
с монооксидом углерода, но таким способом
получают только карбонилы никеля и
железа. Карбонилы других металлов
получают при восстановлении их соединений
в присутствии СО при высоких
давлениях.

Состав
карбонильных комплексов переходных
металлов можно предсказать на основании
правила 18 электронов, согласно которому
комплекс будет стабильным, если сумма
валентных электронов металла и электронов,
предоставленных лигандом, в нашем случае
СО, будет равна 18, так как при этом
электронная конфигурация соответствует
устойчивой конфигурации атомов
благородных газов (криптона).

Молекула
монооксида углерода имеет неподеленные
пары электронов, при этом пара электронов
на углероде может быть предоставлена
для образования связи с металлом по
донорно- акцепторному типу. В качестве
примера рассмотрим структуру карбонилов
железа и никеля Fe(CO)5 и
Ni(CO)4.
Атомы железа и никеля имеют соответственно
8 и 10 валентных электронов, и для заполнения
электронной оболочки атома до конфигурации
атома благородного газа криптона
недостает 10 и 8 электронов, и поэтому
при образовании карбонилов атому железа
должны предоставить электронные пары
пять молекул СО, а атому никеля —
четыре.

Переходные
металлы, имеющие нечетное число валентных
электронов, образуют биядерные
карбонильные комплексы. Так, для кобальта,
имеющего девять валентных электронов,
до устойчивой электронной конфигурации
не хватает девяти электронов. Одноядерные
комплексы за счет принятия четырех пар
от молекул СО будут иметь неспаренные
электроны, и такие частицы радикального
характера взаимодействуют друг с другом
с образованием связи металл-металл, и
в результате образуется димерный
комплекс Со2(СО)8.

Взаимодействие
или координация монооксида углерода с
металлом приводит к перераспределению
электронной плотности не только на СО,
но и на металле, что существенно влияет
на реакционную способность карбонильного
комплекса. Наиболее распространен так
называемый линейный тип координации
СО:

При
этом происходит не только s-взаимодействие
за счет свободной пары электронов
углерода, но и p-взаимодействие за счет
передачи электронов с d-орбитали металла
на энергетически доступные вакантные
орбитали углерода:

1 Брикетирование

Брикетирование угля – физико-химический процесс получения механически и термически крепкого сортового продукта – брикета, имеющий заданную геометрическую форму, размеры и массу.

Технологический процесс брикетирования бурого угля без связующего состоит из следующих операций: подготовка угля по крупности и влажности, и прессования.
Технологические показатели, которым должны соответствовать буроугольные брикеты: масса брикета 100-500 г, механическая прочность на истирание 75-80%, на сжатие и изгиб соответственно 70-90 и 10-15 МПа, влагопоглощение 3-4%, теплота сгорания 24000-30000 кДж / кг, зольность 10-25%.[]

Газ для промышленного использования

Топливный газ промышленного назначения был изготовлен по технологии генераторного газа . Генераторный газ получают путем продувки воздухом через раскаленный топливный слой (обычно кокс или уголь ) в газогенераторе. При реакции топлива с недостаточным количеством воздуха для полного сгорания образуется окись углерода (CO); эта реакция экзотермическая и самоподдерживающаяся. Было обнаружено, что добавление пара к воздуху, подаваемому в газогенератор, увеличивает теплотворную способность топливного газа за счет его обогащения CO и водородом (H 2 ), образующимся в реакциях с водяным газом. Производственный газ имеет очень низкую теплотворную способность от 3,7 до 5,6 МДж / м 3 (от 99 до 150 БТЕ / куб. Фут); потому что теплотворные газы CO / H 2 разбавлены большим количеством инертного азота (из воздуха) и диоксида углерода (CO 2 ) (от сгорания)

2C (s) + O 2 → 2 CO (экзотермическая реакция генераторного газа)
C (т) + H 2 O (г) → CO + H 2 (эндотермическая реакция водяного газа )
C + 2 H 2 O → CO 2 + 2 H 2 (эндотермический)
CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (экзотермическая реакция конверсии водяного газа )

Проблема разбавления азота была решена с помощью процесса голубого водяного газа (BWG), разработанного в 1850-х годах сэром Уильямом Сименсом . Раскаленный топливный слой будет попеременно продуваться воздухом, а затем паром. Реакции воздуха во время цикла продувки являются экзотермическими, нагревая слой, в то время как реакции пара во время цикла приготовления являются эндотермическими и охлаждают слой. Продукты воздушного цикла содержат некалорийный азот и выбрасываются из дымовой трубы, в то время как продукты парового цикла хранятся в виде голубого водяного газа. Этот газ почти полностью состоит из CO и H 2 и горит бледно-голубым пламенем, похожим на природный газ. BWG имеет теплотворную способность 11 МДж / м 3 (300 БТЕ / куб. Фут).

Для голубого водного газа не хватало осветительных приборов; он не будет гореть светящимся пламенем в простой газовой струе «рыбий хвост», которая существовала до изобретения мантии Вельсбаха в 1890-х годах. В 1860-х годах предпринимались различные попытки обогатить BWG осветительными приборами из газойля. Газойль (ранняя форма бензина) был горючим отходом переработки керосина , полученным из самых легких и летучих фракций (верхних слоев) сырой нефти. В 1875 году Таддеус С.К. Лоу изобрел карбюраторный процесс на водяном газе. Этот процесс произвел революцию в газовой промышленности и был стандартной технологией до конца эпохи промышленного газа. Генераторная установка CWG состояла из трех элементов; генератор (генератор), карбюратор и пароперегреватель, соединенные последовательно с газовыми трубами и клапанами.

Во время запуска пар будет проходить через генератор, чтобы произвести голубой водяной газ. Из генератора горячий водяной газ будет проходить в верхнюю часть карбюратора, где в поток газа впрыскиваются легкие нефтяные масла. Легкие масла подвергались термическому растрескиванию при контакте с раскаленными добела огнеупорными кирпичиками внутри карбюратора. Затем горячий обогащенный газ будет поступать в пароперегреватель, где газ будет подвергаться дальнейшему расщеплению с помощью большего количества горячих огнеупорных кирпичей.

Динамика потребления газа из угля в мире

Целевое использование Использование в 2001 г., МВт по газу Доля в 2001 г., % Вводится в эксплуатацию до конца 2004 г., МВт по газу Годовой прирост мощности в 2002-2004 гг., %
Химическое производство 18 000 45 5 000 9,3
Внутрицикловая газификация (производство электроэнергии) 12 000 30 11 200 31
Синтез по Фишеру-Тропшу 10 000 25
ВСЕГО 40 000 100 17 200 14,3

Приведенные данные наглядно демонстрируют ускорение динамики вовлечения газификации угля в мировую промышленность. Повышенный интерес к внутрицикловой газификации угля в развитых странах объясняется двумя причинами.

Во-первых, ТЭС с внутрицикловой газификацией экологически менее опасна. Благодаря предварительной очистке газа сокращаются выбросы оксидов серы, азота и твердых частиц.

Во-вторых, использование бинарного цикла позволяет существенно увеличить КПД электростанции и, следовательно, сократить удельный расход топлива.

В табл. 2 приведены характерные величины удельных выбросов и КПД для ТЭС с внутрицикловой газификацией и для ТЭС с традиционным сжиганием угля.

Таблица 2

Величины удельных выбросов и КПД для ТЭС с внутрицикловой газификацией и с традиционным сжиганием угля

Параметры Традиционная угольная ТЭС ТЭС с внутрицикловой газификацией
Концентрация вредных веществ в дымовых газах (для угольной ТЭС – согласно Евростандарту), мг/м3 — SOx — NOx — Твердые частицы 130 150 16 10 30 10
Электрический КПД, % 33-35 42-46

Необходимо отметить, что удельные капитальные затраты при использовании внутрицикловой газификации составляют примерно 1500 долл. США за 1кВт с перспективой снижения до 1000-1200 долл. США, в то время как для традиционной угольной ТЭС удельные капитальные затраты составляют примерно 800-900 долл. США за 1 кВт. Ясно, что ТЭС с внутрицикловой газификацией твердого топлива более привлекательна при наличии экологических ограничений в месте размещения и при использовании достаточно дорогого топлива, так как расход топлива на 1 кВт сокращается.

Эти условия характерны для развитых стран. В настоящее время использование внутрицикловой газификации твердого топлива считается самым перспективным направлением в энергетике.

3.3 Инженерные разработки за прошедшее столетие

В настоящее время выявились следующие наиболее экономически эффективные области применения метода газификации:

— газификация сернистых и многозольных топлив с последующим сжиганием полученных газов на мощных тепловых электростанциях. В углях, ежегодно добываемых в России, содержится около 10 млн. т серы, большая часть которой при сжигании выбрасывается в атмосферу в виде токсичных оксидов серы и серооксида углерода. При газификации сернистых углей образуется сероводород, который можно сравнительно легко извлечь и затем переработать в товарную серу или серную кислоту

— газификация твердых топлив для крупномасштабного производства заменителей природного газа. Это направление имеет наибольшее значение для местного газоснабжения районов, удаленных от месторождений природного газа и нефти или от магистральных трубопроводов

— газификация твердых топлив с целью получения синтез-газа, газов-восстановителей и водорода для нужд химической, нефтехимической и металлургической промышленности.

Процесс газификации зависит от многих факторов, влияющих на состав получаемого газа и его теплоту сгорания. В связи с этим до сих пор отсутствует единая общепринятая классификация методов осуществления рассматриваемого процесса. Ниже приведен один из возможных вариантов классификации.

· по виду дутья (газифицирующего агента): воздушное, воздушно-кислородное, паровоздушное, парокислородное.

· по давлению: при атмосферном давлении, при повышенном давлении.

· по размеру частиц топлива: газификация крупнозернистого (кускового), мелкозернистого и пылевидного топлива.

· по конструктивным особенностям реакционной зоны: в неподвижном плотном слое топлива, в псевдоожиженном слое топлива, в пылеугольном факеле.

· по способу выведения золы: в твердом виде, в виде жидкого шлака.

· по способу подвода тепла: при частичном сжигании топлива в газогенераторе, при смешении топлива с предварительно нагретым твердым, жидким или газообразным теплоносителем (регенеративный нагрев), при подводе тепла через стенку аппарата (рекуперативный нагрев).

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Климат в доме
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: