BG109247A - Метод за преработка на въглища в горива - Google Patents

Метод за преработка на въглища в горива Download PDF

Info

Publication number
BG109247A
BG109247A BG109247A BG10924705A BG109247A BG 109247 A BG109247 A BG 109247A BG 109247 A BG109247 A BG 109247A BG 10924705 A BG10924705 A BG 10924705A BG 109247 A BG109247 A BG 109247A
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
coal
synthesis gas
reactor
gasification
steam
Prior art date
Application number
BG109247A
Other languages
English (en)
Inventor
Чавдар АНГЕЛОВ
Original Assignee
Чавдар АНГЕЛОВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Чавдар АНГЕЛОВ filed Critical Чавдар АНГЕЛОВ
Priority to BG109247A priority Critical patent/BG109247A/bg
Publication of BG109247A publication Critical patent/BG109247A/bg
Priority to EP06705065A priority patent/EP1996679A1/en
Priority to PCT/BG2006/000004 priority patent/WO2007012151A1/en
Priority to UAA200600581A priority patent/UA79216C2/uk
Priority to EA200600431A priority patent/EA008269B1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72Other features
    • C10J3/721Multistage gasification, e.g. plural parallel or serial gasification stages
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/06Continuous processes
    • C10J3/18Continuous processes using electricity
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72Other features
    • C10J3/78High-pressure apparatus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
    • C10J2300/093Coal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953Gasifying agents
    • C10J2300/0973Water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/12Heating the gasifier
    • C10J2300/123Heating the gasifier by electromagnetic waves, e.g. microwaves
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/12Heating the gasifier
    • C10J2300/123Heating the gasifier by electromagnetic waves, e.g. microwaves
    • C10J2300/1238Heating the gasifier by electromagnetic waves, e.g. microwaves by plasma
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/16Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C10J2300/1625Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with solids treatment
    • C10J2300/1628Ash post-treatment
    • C10J2300/1634Ash vitrification
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/16Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C10J2300/164Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with conversion of synthesis gas
    • C10J2300/1656Conversion of synthesis gas to chemicals
    • C10J2300/1659Conversion of synthesis gas to chemicals to liquid hydrocarbons

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Методът се прилага в химическата и нефтохимическата промишленост за производство на синтез-газ, който е суровина за химически продукти и синтетични моторни горива. Синтез-газът се получава от високовискозитетно водо-въглищно гориво при повишена ефективност на процеса. Методът включва приготвяне на водо-въглищна смес и нейната газификация в два етапа. Първият от тях протича във вертикален проточен тръбен топлообменник на газификационна колона, а вторият - в нагряващ се реактор с получаване на синтез-газ и твърди остатъци. Следва етап на каталитична преработка на синтез-газ в моторни горива. Паро-газо-въглищната смес в топлообменника се подлага на въздействие на модулирани високочестотни полета от 1 до 50 МНz при честоти на модулация от 1 до 200 КНz. В реактора паро-газо-въглищната смес сеподлага на въздействието на плазма от едноелектродни високочестотни разряди при температура от 600 до 800 градуса С. Полученият синтез-газ се подлага на електрохимично очистване от съединенията на сяра и азот, очистване от химически примеси, компримира се и се подлага на преобразуване с помощта на полифункционален катализатор, съдържащ оксиди на желязото, цинка и молибдена, в комбинация с носителалуминий, неговите оксиди и алуминиев фосфат. Възможно е процесът на газификация на паро-газо-въглищната смес в реактора да се провежда в присъствие на катализатори за паровата конверсия на въглерода, нанесени върху топлоизолиращото покритие на вътрешните стени на ре

Description

Изобретението се отнася до метод за термична и термохимична преработка на въглища в синтез-газ, приложим в химическата и нефтохимическата промишленост за производство на синтез-газ - суровина за получаване на различни видове химическа продукция и синтетични моторни горива.
ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТА
Известен е метод за преработване на твърдо гориво, включващ насищането на въглищата с водород при високи температури (над 400 °C) и налягане от 50 до 300 at с последващо разделяне на течни и твърди полупродукти. В последствие, течните продукти се подлагат на хидрогенизационно облагородяване с последващо получаване на компоненти на високооктанов бензин, дизелово гориво, реактивно гориво и газотурбинно гориво, феноли , азотни основи и други продукти [Чулков В.В., Моторнме топлива: ресурси, качество, заменители, М. 1998 ].
Недостатък на този известен метод, както и на всички известни методи за получаване на горива от въглища чрез хидрогенизация, е необходимостта от използване на значителни количества водород. Обемът на необходимия за това водород превишава средно три пъти обема на получените горива. Този фактор ограничава широкото разпространение на подобни производства.
Известен е и метод за получаване на моторни горива от въглища чрез преработването им до синтез-газ (смес от CO + Н2) с последваща негова преработка в моторни горива [Сеттерфилд Ч. Практический курс гетерогенного катализа - М.:Мир, 1984 - 362 с.].
В този метод необходимата за производство смес от водород и въглероден моноксид се получава при обработването на въглищата с водна пара и кислород.
Известен е и метод за термична преработка на твърдо гориво, •в ·· • · · · ♦· • · · ·· • ··· · ·· • · ·· «··· ·· ·· .4;··· • · ··* • « · • · · ·· ··· включващ предварително смесване на смлени въглища с газообразен окислител и последваща газификация чрез подаване в зона с електрическа
дъга с цел векторът на скоростта на така описаната смес да има съставляваща успоредна на оста на дъгата. При този процес средната температура на синтез-газа се поддържа на ниво 1200 - 1700 °C чрез регулиране мощността на електрическата дъга. Като окислител при посочения метод се използва водна пара и кислород в съотношение: водна пара 15-45 %, а кислород 85 55% [FR2491490]. Използването на кислород като окислител води до баластиране на синтез-газа с въглероден диоксид, който е продукт от взаимодействието между въглерод и кислород, а освен това, за получаване на кислород е необходима и специална инсталация. Всичко това води до допълнителен разход на енергия, тъй като е необходимо пречистване на синтез-газа, а получаването и съхраняването на кислорода в необходимия обем води до увеличено потребление на енергия.
Поддържането на температурата на получавания синтез-газ за сметка на регулирането на мощността на електрическата дъга е ниско ефективно, ненадеждно и сложно, тъй като отделянето на топлина в реактора става както за сметка на горенето на въглищата в кислородна среда, така и за сметка на енергията, отделяща се от електрическата дъга, а се регулира само един източник на топлоотделяне - електрическата дъга.
Посочените недостатъци съществено снижават техникоикономическите показатели и усложняват процеса като цяло.
Известен е метод за преработване на въглища в синтез-газ, включващ подготовката на въглищата във вид на колоидно-дисперсна горивна система със среден повърхностен размер на частиците на дисперсната фаза не поголям от 1 pm, газификация на получената горивна смес на един стадий в реактор с вертикално разположени тръби, в които се подава посочената горивна смес като при това температурата на топлоносителя в ·· ·· ·« ···· ·□ ···· ···· · · · ··· ·«· · ♦ · · · ··· • ♦·· 9 · · · · · · · • 9 · · 9 ·· · «··· ·♦ ·· · ·· ··· междутръбното пространство на реактора се поддържа в диапазона 400 1000 °C, а температурата в тръбите - в диапазона 200 - 800 °C [RU2190661]. Недостатък на този метод е неговата ниска енергийна ефективност при процеса на получаване на синтез-газ, тъй като:
- приготвянето на колоидно-дисперсната горивна система е съпроводено със смилане не само на органичната, но и на минералната съставка на въглищата до средно повърхностен размер на частиците на дисперсната фаза не по-голям от 1 pm, което значително повишава разхода на енергия за смилането им;
- независимото нагряване на топлоносителя, подаван в междутръбното пространство на реактора до 1000 °C при наличие на горещ въздух, охлаждащ синтез-газа след тръбния охладител, води до излишен разход на енергия за подгряване на дисперсната горивна система;
- използването на правотоков тръбен охладител за охлаждане на синтез-газа, вместо противотоков също се явява неефективно.
Препоръчителният диапазон на температурата за газификация от 200 до 800 °C не осигурява ефективно протичане на процеса при използване на ниско-реакционни въглища, например антрацит.
Освен това, при недетерминирано масовото съотношение на въглища и вода в приготвяната дисперсно-колоидна горивна система не е възможно да се определи разходът на енергия за получаването на синтез-газ.
Известен е и плазмо-термичен метод за преработване на въглища в синтез-газ, включващ подготовка, термообработка и газификация на въглищата с помощта на плазма в плазмореактор, като процесът на газификация се осъществява в три стадия, два от които протичат в тръбни топлообменници, а третият заключителен стадий протича непосредствено в обема на плазмореактора едновременно с процеса на високотемпературна пиролиза в присъствието на реагент. Подготовката на въглищата се осъществява чрез тяхното диспергиране в метанолова вода, в която се • · • · · · · · · · · · · • ····· ·· · · · · • ···· · · · ······ ·· · ····· добавят повърхностно активни вещества - алкилоамиди и получената въглищна суспензия при първия стадий на газификация се нагрява в тръби до 200 - 300 °C в потока на изходящите от газификационната колона димни газове, подавани в междутръбното пространство на реактора, а преди втория стадий на газификация, въглищната суспензия се нагрява до 900 - 1100 °C в потока на синтез-газа, отвеждан от плазмореактора. Като реагент при високотемпературна пиролиза се използва водна пара, която се впръсква в реакционната зона с помощта на плазмени източници. Полученият в плазмореактора синтез-газ се охлажда и пречиства от примеси в центробежно-барботажен апарат с помощта на атмосферен въздух и вода, като атмосферният въздух впоследствие се използва с част от синтез-газа в горивното устройство на газификационната колона, а водата се подава в диспергиращо устройство за приготвяне на въглищната суспензия. [RU2047650].
Недостатък на този метод е сложността на технологичния процес, който се осъществява в три стадия с предварително подгряване на водновъглищната суспензия до 200 - 300 °C, с едновременно изгаряне на част от синтез-газа и с използване на отвеждания от плазмореактора синтез-газ, нагрят до температура 2200 - 2700 °C. За целите на предварителното подгряване и осъществяването на първия и втория стадий на газификация в температурния диапазон 900 - 1100 °C е достатъчно да се използва топлината, акумулирана в синтез-газа, който се отвежда от плазмореактора.
И при този метод е завишен разходът на енергия за производство на синтез-газ, което е свързано с вкарването в плазмореактора на парогазовъглищна суспензия, състояща се от въглероден окис, въглероден диоксид, водород, водни пари и не реагирали въглищни частици. В плазмореактора като реагент се използват водни пари, което води до допълнителна баластировка на газообразните продукти от газификацията с ·· ···· • · · · • · · · • · · • · · · · • · • · · · · · водна пара и прости въглеводороди, които се образуват температури от 2200 - 2700 °C.
Прилаганата при този метод схема за взаимодействие на плазмените струи на парата със струите на газифициращата се смес и организацията на връщане на нереагиралите органични въглищни частици в реакционната зона за пълното им превръщане в газ, в еднаква степен се отнася и за твърдите минерални въглищни частици, които не реагират с парната фаза, вследствие на което се натрупват във високотемпературната зона на плазмореактора. Поради високите температури и дългото пребиваване в плазмореактора, металните окиси, които влизат в минералния състав на въглищата се разтапят и се създава възможност за химическо взаимодействие с въглерода, при което се образуват метали, техни карбиди и въглеродни оксиди, за което се изразходва значителна част от енергията и което, като цяло, снижава калоричността на синтез-газа за сметка на насищането му с въглеродни оксиди.
Най-близък до настоящото изобретение е методът за получаване на синтез-газ от водовъглищна суспензия [RU2233312], включващ подготовка и газификация на водовъглищна суспензия, като газификацията се осъществява в два етапа, първият от които се провежда във вертикален противоточен тръбен топлообменник на газификационната колона, а вторият - в реактор за нагряване със свръхвисокочестотно излъчване (СВЧ - реактор). При този метод, подготовката на водовъглищната суспензия се осъществява чрез диспергиране на въглищата във водна фаза до размер на частиците на твърдата фаза от 10 до 30 pm с масова концентрация на органичната съставка на въглищата във водовъглищната суспензия от 32% до 48%. В първия етап на газификация, получената водовъглищна суспензия се насочва към топлообменник на газификационната колона под налягане 0.5 -10 МРа, където се нагрява до температура 500 - 700 °C до образуването на парогазовъглищна суспензия. По-нататък, тази суспензия се насочва в • 4 4 4·4 • 444
4·· · · · ·· · ··· ·· · 4· ··· • 4 · · 4 · ·· 44 44
444444 4 • 444 ·· 44 4 44 ··· пароструйна мелница за раздробяване частиците на твърдата фаза до фино дисперсно състояние 1-3 pm. Раздробената до зададената големина парогазовъглищна суспензия се подава за втори етап на газификация - в реактор за нагряване чрез СВЧ-реактора, където се нагрява до температура 700 - 1500 °C до получаването на синтез-газ. Полученият синтез-газ се охлажда в топлообменника на газификационната колона с помощта на водовъглищната суспензия, постъпваща в топлообменника и се пречиства от баластните вещества с помощта на вода, която се използва за приготвянето на водовъглищната суспензия.
За разлика от метода, описан в патент [RU2190661] тук провежданият процес на газификация се осъществява на два етапа, вместо на три, което позволява да се опрости технологията за получаване на синтез-газ. Освен това процесът за подготовка на водовъглищната суспензия се осъществява с раздробяване на първоначално влаганите въглища чрез диспергиране във водна фаза до разделянето на свързаните органични и минерални частици на въглищата (до размер на частиците на твърдата фаза 10-30 μπι), което позволява да се избегне раздробяването на най-твърдите и трудно диспергиращи се минерални въглищни частици до размер на фината дисперсната фракция, по-малък от 1 μπι, с което се снижава значително разходът на енергия за приготвянето на водовъглищната суспензия.
При това, масовата концентрация на органичната част на въглищата във водовъглищната суспензия съставлява 32% - 48%, което осигурява ниски значения на вискозитета на водовъглищната суспензия даже при големина на въглищните частици в границите 10-30 pm, а в резултат на това се повишава ефективността на процеса на получаване на синтез-газ.
В първия етап на газификация, получената водовъглищна суспензия под налягане 0.5 - 10 МРа се нагрява в топлообменник до температура 500 700 °C, при което се образува парогазовъглищна суспензия. Така проведеният ·· ·« ·· ···· ·· 7·*· ··«· · « ···· ·· · · · · · ···· • «···· · · ·· ·.
• ···· ··· • · · · · · ·· · ·· ··· процес на газификация протича по-интензивно в сравнение с газификацията, протичаща при атмосферно налягане.
Използването на пароструйна мелница не е свързано с допълнителен разход на енергия за раздробяване, тъй като при нея се използва енергия, акумулирана в прегрятата парогазовъглищна суспензия във вид на повишено налягане (0.5 - 10 МРа) и повишена температура 500 - 700 °C. Следва да се отбележи, че на дораздробяване се подлагат предимно порести частици от коксовия остатък на органичната съставка на въглищата, като това става както при сблъсъка на частиците една в друга, така и от разликата между налягането вътре в самите частици и налягането в работната камера на мелницата. Частиците, влизащи в минералния състав на въглищата, се дораздробяват в значително по-малка степен, тъй като при тях порестост практически отсъства.
Вторият етап на газификация протича в СВЧ-реактор, в който под въздействието на свръхвисокочестотно електромагнитно излъчване се осъществява пряко нагряване на цялата реагираща маса на парогазовъглищната суспензия до температури 700 - 1500 °C. В резултат на това въздействие, за сметка на поглъщането на СВЧ-енергия, процесът на газификация на парогазовъглищната суспензия се съпровожда от понататъшно диспергиране на твърдите частици, което води до интензифициране процеса на газификация и до по-пълно използване на въглерода.
Недостатък на този метод, който е прототип, е протичането на процеса в такъв високотемпературен интервал, който до увеличаване на разхода на енергия, снижаване на икономическата ефективност на процеса, частично разтапяне на минералните съставки на въглищата и образуване на сажди.
Други недостатъци на метода са ниската интензивност на процеса на получаване на синтез-газ и техническата сложност за въвеждане на СВЧизлъчване вътре в реактора чрез вълноводи.
Задача на изобретението е да се създаде метод за преработка на въглища в горива с повишена ефективност на процеса за получаване на синтез-газ от високовискозитетно водовъглищно гориво.
ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО
Тази задача се създава, като се създава метод за преработка на въглища в горива, който включва приготвяне на водовъглищна смес и нейната газификация в два етапа. Първият от тях протича във вертикален проточен тръбен топлообменник на газофикационна колона, а вторият - в нагряващ се реактор с получаване на синтез-газ и твърди остатъци. Следващ етап на каталитична преработка на синтез-газ в моторни горива, Характерно е, че парогазовъглищната смес в топлообменника се подлага на въздействие на модулирани високочестотни полета в честотния диапазон от 1 MHz до 50 MHz при честоти на модулация в диапазона от 1 KHz до 200 KHz. В реактора парогазовъглищната смес се подлага на въздействието на плазма от едноелектродни високочестотни разряди при температура 600 - 800 °C. Полученият синтез-газ се подлага на електрохимично очистване от съединенията на сяра и азот, очистване от химически примеси, компримира се и се подлага на преобразуване с помощта на полифункционален катализатор, съдържащ оксиди на желязото, цинка и молибдена в комбинация с носител - алуминий, неговите оксиди и алуминиев фосфат.
Възможно е процесът на газификация на парогазовъглищната смес в реактора да се провежда в присъствие на катализатори за паровата конверсия на въглерода, нанесени върху топлоизолиращото покритие на вътрешните стени на реактора.
Предимство на изобретението е, че методът за преработка на въглища в горива е с повишена ефективност на процеса за получаване на синтез-газ от високовискозитетно водовъглищно гориво.
• · ·· ·· ··· ·· ^«·· • · · · ·· · • · · · ····· • ····· ·· ·· ·· • ···· · ··
ОПИСАНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИ..............
По-подробно изобретението е показано с едно примерно изпълнение на инсталацията за осъществяване на метода за преработка на въглища в горива, показано на фигурата, която е схема на тази инсталация.
ПРИМЕРНО ИЗПЪЛНЕНИЕ И ДЕЙСТВИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО
Инсталацията на фигурата е едно възможното изпълнение за реализация на метода. За разлика от прототипа, парогазовъглищната смес се подава чрез помпа 1 във вертикален противоточен тръбен топлообменник 2 на газификационната колона 3 и допълнително се обработва посредством високочестотни електромагнитни полета. Подаването на високочестотна енергия в парогазовъглищната смес се извършва посредством метални пръти 4, които са изцяло покрити с диелектрични материали (например, керамика, кварц) 5. Тези метални пръти 4 са свързани към високочестотен генератор 6, осигуряващ в работен режим предаването на високочестотна мощност в парогазовъглищната смес при носеща честота 1-50 MHz и честота на модулация 1- 200 KHz. В посочения честотен диапазон протича интензивно поглъщане на високочестотната мощност от парогазовъглищната смес. По този начин се осъществява управлението на процеса на газификация на водовъглищното гориво чрез изменението на температурата на процеса, а освен това протича интензификацията на смесването на обработваното гориво посредством модулирани високочестотни електромагнитни вълни.
Вторият етап на метода е свързан с допълнителен процес на газификация на парогазовъглищната смес, която се подава по тръбопроводи 7 в реактор8, в който вътрешните стени са покрити със специален материал на основата на огнеупорно покритие, имащо не само малка топлопроводност и малка топлоемкост, но и катализиращи свойства в реактора при паровата конверсия на въглерода в синтез-газ. Използването на такъв материал, явяващ се катализатор, позволява да се ускори процесът на газификация на въглерода при относително ниски температури (до 400 °C), което при други ·· ·«·· • · равни условия позволява да се увеличи производителността на инсталацията за производство на синтез-газ до 1.5 - 2 пъти.
Освен това, в реактора се осъществява допълнителна обработка на парогазовъглищната смес посредством силно неравновесна плазма, създавана от едноелектродни високочестотни разряди, генериращи се от специално изготвени електроди с формата на острие 9 вътре в генератора, независимо от химическия състав на парогазовъглищната смес и топлинния режим.
Подаването на СВЧ-енергия към гореописаните електроди се осъществява от високочестотни генератори 10. Те работят при честота 1-40 MHz и честота на модулация 0.5 - 50 KHz.
Сг
При това в реактора парогазовъглищната смес се подлага на въздействие, както от плазма от едноелектродни разряди, така и от високочестотни електромагнитни полета, при което възникват фулерени, фулерити, повишаващи получаваното количество синтез-газ от обработваната смес.
Отличителните признаци на изобретението са:
- Използване на високочестотна енергия при двата етапа на получаване на синтез-газ от парогазовъглищна смес;
- Използване на силно неравновесна плазма от едноелекроден
О високочестотен разряд на втория етап на получаване на синтез-газ от парогазовъглищна смес;
- Използване на покритие на вътрешните стени на реактора от огнеупорен материал, притежаващ не само устойчивост на химическо и механично въздействие от парогазовъглищната смес, но и силни катализиращи свойства при паровата конверсия на въглерода;
- Превръщането на синтез-газ в синтетични моторни горива протича при наличието на полифункционален катализатор, съдържащ оксиди на желязото, цинка и молибдена, алуминий, неговите оксиди и алуминиев фосфат.
♦ · ····
11...
Реализацията на предлагания метод, в сравнение с прототипа, има
редица оригинални технологични способи и конструктивни решения на технологичните процеси, които се състоят в следното:
- Вътре в реакционната газофикационна колона (3) се осъществява активизиране на процеса на производство на синтез-газ посредством моделирани високочестотни полета, което позволява да се понижи температурата на процеса до 500 - 800 °C.
- В реактора 8 се осъществява въздействие върху парогазовъглищната смес от страна на плазма от едноелектродни високочестотни разряди с последващо образуване на фулереноподобни съединения, което като цяло усилва процеса на газификация на обработваната смес.
- Вътрешните стени на реактора 8 се облицоват с материал, притежаващ не само топлоизолиращи, но и катализиращи свойства, което позволява да се повиши интензивността на процеса на получаване на синтезгаз от парогазовъглищната смес и с това да се съкрати времето за обработката и в реактора.
Процесът на газификация на парогазовъглищната смес се осъществява по следния начин:
Подготвената водовъглищна смес с частици с размери не по-големи от 30 pm се подава посредством помпа 1 при налягане 0.1 - 3.0 МРа във вертикален противоточен тръбен топлообменник 2 на газификационната колона 3. В газификационната колона 3 водовъглищната смес се нагрява до 200 - 400 °C до образуването на парогазовъглищна суспензия, като тя се обработва чрез модулирани високочестотни полета. Подаването на СВЧмощност става посредством метални пръти 4, покрити с диелектричен материал 5. Металните пръти са непосредствено включени към високочестотните генератори 6, които работят на носеща честота 1-50 MHz и честота на модулация 1 - 200 KHz.
4*4 ···
4
Процесът на газификация, който протича за сметка на поглъщането на електромагнитна енергия, започва в средната част на реактора, а найинтензивно протича в горната част на реактора при температури 500 - 700 °C.
Частично газифицираната парогазовъглищна суспензия се подава по тръбопроводите 7 в реактор 8 през статичен смесител 11, където под въздействието на високочестотните полета и плазмата от едноелектродни разряди, парогазовъглищната смес се нагрява до температура 500 - 800 °C. Вътрешните стени на реактора 8 са облицовани с топлоизолиращо покритие на външната повърхност, на което е нанесен слой от катализатор, използващ
се при паровата конверсия на въглерода.
Получаваният в реактора 8 синтез-газ, заедно с баластните вещества, постъпва в междутръбното пространство на газификационната колона 3, където като охладител се използва водовъглищната смес, постъпваща в тръбната част на топлообменника 2. След преминаването през топлообменника, синтез-газът се подава в устройство за очистване 12, например центробежно-барботажен апарат, в който при непосредствения контакт с охлаждащата вода, синтез-газът се охлажда до температурата на околната среда и от него се отделят баластните вещества на продуктите на газификацията (водна пара, пепелни частици на въглищата, сероводород, въглероден диоксид и т.н.). Очистеният синтез-газ се нагнетява с компресор и по тръбопроводи се подава към потребителите. Очистената вода се подава към тръбопровода на оборотната вода. Пепелните остатъци от газификацията се отвеждат от долната част на газификационната колона и се насочват за понататъшно преработване. Масовото съотношение между водата и органичната част на твърдата фаза на водовъглищната смес се определя от условието, че съдържанието на вода трябва да превишава с 10-20% количеството вода необходимо съгласно стехиометричното уравнение на реакцията на газификация на въглерода с водната пара и зависи от съдържанието на въглерод във въглищата [RU2233312]. При масово • * *·
13...
• · · · · · · ···· • ···«· · · ·· ♦ * • ···· · · · ······ ♦· · ·«·«· съотношение на въглерода във въглищата в границите 0.96 - 0.6 масовата концентрация на въглища във водовъглищната смес е приблизително на 32 48%.
Полученият синтез-газ се насочва за електрохимична и плазмохимична обработка при температура приблизително 600 °C за максималното отстраняване на съединенията на сяра и азот. След това синтез-газът се охлажда, очиства се от химически примеси, компримира се и се насочва в реактор за синтез на въглеводороди при температура 300 °C и налягане 3 МРа. Синтезът на течните въглеводороди протича при наличието на полифункционален катализатор, съдържащ оксиди на желязото, цинка и молибдена в комбинация с носител - алуминий, неговите оксиди и алуминиев фосфат. Общото количество на произведените синтетични горива е 190 g/nm3 синтез-газ при 90% конверсия на въглеродните оксиди.

Claims (2)

1. Метод за преработка на въглища в горива, включва приготвяне на водовъглищна смес и нейната газификация в два етапа, като първият от тях протича във вертикален проточен тръбен топлообменник на газофикационна колона, а вторият - в нагряващ се реактор с получаване на синтез-газ и твърди остатъци, както и етап на каталитична преработка на синтез-газ в моторни горива, характеризиращ се с това, че парогазовъглищната смес в топлообменника се подлага на въздействие на модулирани високочестотни полета в честотния диапазон от 1 MHz до 50 MHz при честоти на модулация в диапазона от 1 KHz до 200 KHz, а в реактора парогазовъглищната смес се подлага на въздействието на плазма от едноелектродни високочестотни разряди при температура 600 - 800 °C, а полученият синтез-газ се подлага на електрохимично очистване от съединенията на сяра и азот, очистване от химически примеси, компримира се и се подлага на преобразуване с помощта на полифункционален катализатор, съдържащ оксиди на желязото, цинка и молибдена в комбинация с носител - алуминий, неговите оксиди и алуминиев фосфат.
2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че процесът на газификация на парогазовъглищната смес в реактора се провежда в присъствие на катализатори за паровата конверсия на въглерода, нанесени върху топлоизолиращото покритие на вътрешните стени на реактора.
BG109247A 2005-07-29 2005-07-29 Метод за преработка на въглища в горива BG109247A (bg)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG109247A BG109247A (bg) 2005-07-29 2005-07-29 Метод за преработка на въглища в горива
EP06705065A EP1996679A1 (en) 2005-07-29 2006-01-17 A method of converting coal into fuels
PCT/BG2006/000004 WO2007012151A1 (en) 2005-07-29 2006-01-17 A method of converting coal into fuels
UAA200600581A UA79216C2 (en) 2005-07-29 2006-02-09 Method for preparation of motor fuel from coal
EA200600431A EA008269B1 (ru) 2005-07-29 2006-03-16 Способ переработки угля в моторные топлива

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG109247A BG109247A (bg) 2005-07-29 2005-07-29 Метод за преработка на въглища в горива

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BG109247A true BG109247A (bg) 2005-11-30

Family

ID=35614578

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG109247A BG109247A (bg) 2005-07-29 2005-07-29 Метод за преработка на въглища в горива

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP1996679A1 (bg)
BG (1) BG109247A (bg)
EA (1) EA008269B1 (bg)
UA (1) UA79216C2 (bg)
WO (1) WO2007012151A1 (bg)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2422602A (en) * 2005-06-29 2006-08-02 Tetronics Ltd Combined gasification and plasma treatment of waste
CN112745961A (zh) * 2019-10-31 2021-05-04 中国石油化工股份有限公司 一种立式微波加热生物质气化反应器

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
UA78474C2 (en) * 2006-08-17 2007-03-15 Private Entpr Radical Plus Method for intensification of solid fuel burning
US20130074396A1 (en) 2008-06-30 2013-03-28 Gustavo A. Núñez Nano-dispersions of carbonaceous material in water as the basis of fuel related technologies and methods of making same
WO2010039315A2 (en) 2008-06-30 2010-04-08 Nano Dispersions Technology, Inc. Nano-dispersions of coal in water as the basis of fuel related tecfinologies and methods of making same
CN101671576B (zh) * 2009-09-22 2013-04-24 武汉凯迪控股投资有限公司 利用合成气返烧的辅助气化工艺及其设备
CN101671578B (zh) * 2009-09-22 2012-11-21 武汉凯迪控股投资有限公司 可燃物料等离子体高温气化工艺及其设备
GB2478797B (en) 2010-03-19 2015-11-04 Advanced Plasma Power Ltd Waste treatment
US8667914B2 (en) 2010-05-07 2014-03-11 Advanced Plasma Power Limited Waste treatment
WO2015151028A1 (en) * 2014-04-01 2015-10-08 Ugra S.R.L. Apparatus and method for the processing of waste material
RU2688614C1 (ru) * 2018-08-24 2019-05-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Способ получения синтез-газа

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4435374A (en) * 1981-07-09 1984-03-06 Helm Jr John L Method of producing carbon monoxide and hydrogen by gasification of solid carbonaceous material involving microwave irradiation
RU2047650C1 (ru) * 1993-09-28 1995-11-10 Акционерное общество "Трансрегион" Плазмотермический способ переработки угля в синтез-газ
US6533945B2 (en) * 2000-04-28 2003-03-18 Texaco Inc. Fischer-Tropsch wastewater utilization
US7622693B2 (en) * 2001-07-16 2009-11-24 Foret Plasma Labs, Llc Plasma whirl reactor apparatus and methods of use
US6664302B2 (en) * 2002-04-12 2003-12-16 Gtl Energy Method of forming a feed for coal gasification
WO2004044492A1 (en) * 2002-11-14 2004-05-27 David Systems Technology, S.L. Method and device for integrated plasma-melt treatment of wastes
RU2233312C1 (ru) * 2002-12-16 2004-07-27 Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Гидротрубопровод" Способ получения синтез-газа из водоугольной суспензии
NZ523665A (en) * 2003-01-15 2004-02-27 Rajeev Prasad Gupta Use of microwave energy for the combustion of organic material
ITVI20030030A1 (it) * 2003-02-13 2004-08-14 Xarox Group Ltd Procedimento ed impianto per la conversione di rifiuti

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2422602A (en) * 2005-06-29 2006-08-02 Tetronics Ltd Combined gasification and plasma treatment of waste
GB2422602B (en) * 2005-06-29 2007-01-10 Tetronics Ltd Combined gasification and plasma treatment of waste
CN112745961A (zh) * 2019-10-31 2021-05-04 中国石油化工股份有限公司 一种立式微波加热生物质气化反应器

Also Published As

Publication number Publication date
UA79216C2 (en) 2007-05-25
EP1996679A1 (en) 2008-12-03
EA008269B1 (ru) 2007-04-27
WO2007012151A1 (en) 2007-02-01
EA200600431A1 (ru) 2007-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BG109247A (bg) Метод за преработка на въглища в горива
RU2287010C2 (ru) Экологически чистый способ получения энергии из угля (варианты)
US9873841B2 (en) Entrained-flow gasifier and gasification method using the same for synthesizing syngas from biomass fuel
US7758663B2 (en) Plasma assisted conversion of carbonaceous materials into synthesis gas
AU2012359147B2 (en) Process and system for generating synthesis gas
EP2931849B1 (en) High temperature countercurrent vortex reactor system, method and apparatus
RU2392543C2 (ru) Способ и устройство переработки бытовых и промышленных органических отходов
US20140239232A1 (en) Apparatus and method for hydrocarbon pyrolysis
Matamba et al. A progress insight of the formation of hydrogen rich syngas from coal gasification
KR20110052604A (ko) 바이오매스에서 저-타르 합성가스를 생산하는 방법 및 장치
DK2193099T3 (en) DEVICE FOR THE TREATMENT OF A SYNTHESIC GAS
KR20120004979A (ko) 2단계 건조 공급 기화 시스템 및 공정
EA029710B1 (ru) Доменная печь и способ работы доменной печи
JPWO2010119972A1 (ja) Btl製造システム及びbtlの製造方法
RU2459860C2 (ru) Способ получения топлив из отходов
JP2018502804A (ja) 合成ガスの製造方法およびプラント
US8182560B2 (en) Method for gasifying hydrocarbon materials for the production of hydrogen
RU2233312C1 (ru) Способ получения синтез-газа из водоугольной суспензии
US8974555B2 (en) Method and apparatus for treating a syngas
RU2340651C1 (ru) Способ и установка для комплексной термической переработки твердого топлива
JP2515870B2 (ja) 可燃性汚染物質と廃棄物をクリ―ンエネルギ―と利用できる生成物として変換するプロセスと装置
JP2013539813A (ja) 間接的加熱ガス化中にコークスを生産する方法および設備
RU2422493C1 (ru) Способ крекинга углеводородов и плазменный реактор для его осуществления
RU2800547C1 (ru) Установка для получения водорода путем термического разложения метана в реакторе с газовым нагревом
RU2785096C1 (ru) Газогенераторная установка и способ генерации газа для производства водородсодержащего синтез-газа