$ ENTRY_TITLE $

1. Опис технологічного процесу роботи міні-заводу ПРОМЕТЕЙ по переробці вугілля в світлі нафтопродукти...
2. Порівняльний аналіз технологічних процесів по виходу світлих нафтопродуктів
3. Установка газифікації напівкокс Потро-Плазма
4. Визначення параметрів процесу газифікації для отримання синтез-газу
5. Використання плазми в процесі газифікації вугілля
6. ЕКОНОМІЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ плазмохімічним ПЕРЕРОБКИ ВУГІЛЛЯ
7. УСТАНОВКИ піролізу І сміттєпереробного заводу "КБ КЛИМОВА"
8. Газифікаторі КЛИМОВА - РОБОТИ З ЛІКВІДАЦІЇ сміттєвий полігон
9. СЕКЦІЇ випаровування, МІНІ-НПЗ "КБ КЛИМОВА"
10. ЗАВОДИ ПО крекінгу ВАЖКИХ НАФТОПРОДУКТІВ "КБ КЛИМОВА"
11. ЗАВОДИ ПО ОТРИМАННЯ ОЛІЙ "КБ КЛИМОВА"
12. Сміттєспалювальні печі побутових відходів "Бутівка"
13. Нафтопереробні установки "КОЛІБРІ"
14. зневоднення мазуту
15. Кавітатор "ТОРНАДО"

Мал. Схема отримання екологічно чистого синтез-газу з використанням установки піролізу.
Після переробки сировини в синтез-газ, синтез-газ на установці Потро-ФТ переробляється в синтетичну рідку нафту і на установці Потро-Пегас розділяється фракції. Дизельні фракції піддаються магнітної очищенні на установці Потро-Електро.

Мал. Схема отримання з синтез-газу товарних палив.

Опис технологічного процесу роботи міні-заводу ПРОМЕТЕЙ по переробці вугілля в світлі нафтопродукти (процес газифікації).

В якості палива використовується кам'яне вугілля, який дробиться до розміру менше 0,7 мм. Пиловугільного фракція сировини подається в реактор низькотемпературного піролізу.
Стадія газифікації забезпечує отримання чистого синтез-газу. Це досягається реалізацією взаємодії частинок вуглецю палива з киснем повітря і парами води при певних технологічних параметрах. В результаті окисно-відновних реакцій відбувається утворення горючого газу - суміші СО і Н2. Максимальна температура досягає при цьому 1 500 ° С. Легкоплавкие частки золи кристалізуються в нижній частині плазматрона.
Стадія очищення і кондиціонування забезпечує очистку від частинок золи та шлаку в інерційному пиловловлювачі, охолодження і утилізацію тепла і мокру очистку в абсорбера, на виході з яких вміст компонентів Н2S, Sох і зважених часток відповідає вимозі працездатності сучасних газотурбінних установок: зміст Н2S, Sох і зважених частинок менше 10 мг / м3.
Особливістю розробленої схеми виробництва синтез-газу є поєднання установок низькотемпературного піролізу з плазматрон, сепаратором з подвійною зоною контакту для очищення газового потоку від зважених часток, системи мокрого очищення з абсорберами, що дозволяє з мінімальними витратами очищати газовий потік від шкідливих домішок. Використання ефективного нового обладнання і оригінальних технологічних рішень дозволяє отримувати на виході практично чистий синтез-газ - вміст СО2 і водяної пари менше 1% об.
Однією з головних проблем практичного індустріального впровадження процесу газифікації є з одного боку великі капітальні витрати на систему підготовки сировини, з іншого боку одержуваний синтез-газ як правило містить смоли і інші забруднювачі, що обмежує можливості його використання не тільки в процесах синтезу рідких хімічних продуктів, але навіть для генерації теплової та електричної енергії.
У своїх розробках ставили завдання вирішення цих проблем. Наші установки володіють низькими цінами при наявності високої якості очищення.
При використанні процесу газифікації, по-перше, можливе використання газових турбін для генерації електроенергії, і хоча синтез-газ має калорійність нижче природного газу, сумарна ефективність процесу може бути підвищена в порівнянні з випадком традиційного використання вугілля або мазуту.
По-друге, можливе використання низькосортної сировини з локальних джерел (в тому числі відходів), що знижує витрати на транспортування вихідного палива.
Синтез-газ, що отримується з різних видів твердого палива, розрізняється по калорійності, але на технологічні параметри процесу це надає істотно менший вплив. Так на одному і тому ж генерує обладнанні можливе отримання електричної енергії з синтез-газу, отриманого з вугілля, нафтошламів, вугільних відходів, деревних відходів, побутового сміття і т.д. У разі твердого палива на вугільній електростанції неможливо використання не тільки відходів, але навіть часто вугілля дещо іншого складу або ступеня дроблення.
Таким чином, процес газифікації (зі стадією ефективного кондиціонування синтез-газу) дозволяє перетворити тверде паливо різної якості в енергосодержащій горючий газ, який потім може бути використаний для отримання електрики і тепла.
Можливе використання генеруючих установок на базі процесу газифікації для забезпечення власною енергією вугільних шахт (низькосортне вугілля, вугільні відвали), нафтоперегінних заводів (нафтошламу), супутньої інфраструктури зазначених виробництв і житлових селищ в зоні вказаних виробництв.
При утилізації побутових, сільськогосподарських, каналізаційних відходів і відходів деревообробної промисловості можливе використання кондиціонованого синтез-газу як для генерації електричної енергії, так і для синтезу товарних рідких хімічних продуктів, які потім можуть бути транспортовані до споживачів.

Порівняльний аналіз технологічних процесів по виходу світлих нафтопродуктів

Характеристика бурого вугілля взятого для розрахунку
Вологість 30%, зольність 20%, летючих 45%.

Метод переробки Низькотемпературний піроліз (полукоксование) Високотемпературний піроліз (газифікація) Комплектація міні-заводу Базова Додаткове оснащення міні-заводу установками піролізу з плазмотронами блоком і потріть-ФТ Газ 158 кг (15,4%) 247 кг (24,7%) Бензин 28 кг (2,8%) 433 кг (43,3%) Дизельне паливо 57 кг (5,7%) 62 кг (6,2%) Мазут 9 кг (0,9%) Вихід готового продукту в порівняльному аналізі наведено по відношенню до сирої маси сировини

Плазмовий реактор газифікації ПРОМЕТЕЙ з водневим розчиненням твердого сировини в перегрітому парі призначений для проведення процесів високотемпературного піролізу. Застосовується для процесів газифікації при повному перетворенні корисних копалин (буре вугілля, торф, сланці) в синтез-газ. Також плазмові реактори газифікації ПРОМЕТЕЙ з водневим розчиненням твердого сировини в перегрітому парі здатні повністю перетворювати в синтез-газ тирса, тріску, лігнін і тверді побутові відходи.

При проходженні газу метану і водяної пари через плазматрон в нагріванні при температурі 1100 ° С вирішується питання отримання водню при витраті невеликої кількості паливного вугілля. Рівняння реакції наведено на малюнку. У плазмовому реакторі газифікації ПРОМЕТЕЙ з однієї молекули метану утворюються чотири молекули водню. Вага утворився водню дорівнює половині ваги взятого метану. Утвориться вуглекислота поглинається водою при підвищеному тиску і виходить при цьому газ з 85% -ним вмістом водню має досить високим для гідрування парціальним тиском водню. Вихід рідких продуктів у кам'яного вугілля доходить до 50%, в деяких випадках можна розраховувати навіть на отримання 60-65% рідких продуктів. Плазмовий реактор газифікації ПРОМЕТЕЙ дозволяє зробити процес отримання рідкого палива з твердих вуглеводнів рентабельним для застосування в малотоннажному виробництві. Адже для отримання 1 тонни сирого рідкого продукту було б необхідно затратити близько 2 тонн вугілля для самої реакції і, крім того, 1 тонну вугілля для отримання енергії для двигунів, а також на процес розщеплення газів. Всього близько 3 тонн палива. Для переробки 1 тонни вугілля на годину модуль, в якому протікає процес, повинен мати у своєму розпорядженні об'ємом реторти в 3 куб. метра. Вивчаючи рентабельність цього процесу прийшли до висновку, що процес може бути рентабельним для малотоннажного виробництва тільки при деяких певних умовах. Застосовуючи в технології плазму процес стає рентабельним. Процес не вимагає значних капітальних витрат на обладнання. У плазмових реакторах газифікації ПРОМЕТЕЙ незважаючи на високі температури, вміст сірки та оксиду вуглецю в газі досягнуто 100-кратне зменшення амортизації за все обладнання.

Синтез-газ може використовуватися для подальшого отримання екологічно чистого палива.

Установка газифікації напівкокс Потро-Плазма

Установка по переробці напівкокс різного походження в синтез-газ і попіл з використанням плазмотрона і водяної пари.

Мал. Конструктивна схема способу газифікації в установці газифікації напівкокс Потро-Плазма.

В даний час розвиток технології одержання штучного палива наблизилося до такого моменту, коли економічно виправданий різкий перехід від одиничних пілотних установок до масової реалізації комерційних проектів по отриманню синтез-газів. Не доводиться сумніватися, що в доступному для огляду майбутньому використання синтез-газу буде грати ключову роль для виробництва «вугільних» палив. Синтетичний газ використовується як паливо для вироблення електроенергії та пари або він в якості основного хімічного елемента у виробництві високо енергетичних цінних продуктів, таких як дизельне паливо і бензин.

Мал. Схема матеріальних потоків установки газифікації.

Визначення параметрів процесу газифікації для отримання синтез-газу

Газифікація є процес, перетворення вуглецевих матеріалів, таких як вугілля, нафта, тверді побутові відходи або біомаса в синтез-газ (синтетичний газ), що складається головним чином з вуглецю і водню.

Під газифікацією вугілля розуміють перетворення кам'яного або бурого вугілля за допомогою газифікуючих агентів в суміш газів. При цьому прагнуть досягти найбільш повного перетворення вуглецю вихідного палива.

Принципово можливо газифікувати всі вугілля, однак в цих процесах переважно використовують молоді вугілля, від бурих до слабо спікливих кам'яних. Як газифікуючих агентів зазвичай застосовують повітря, кисень, водяна пара і у вигляді домішки азот, який вноситься з повітрям.

Серед процесів газифікації розрізняють автотермічний, при яких тепло, необхідне для ендотермічного процесу газифікації, отримують шляхом спалювання частини введеного палива кислородсодержащими газифицирующими агентами, і аллотерміческіе, коли потрібне тепло підводиться ззовні, за допомогою твердого або газоподібного теплоносія.

Газифікація відбувається тоді, коли Углеродосодержащий сировину піддається впливу підвищених температур.
Звичайно, однозначно визначити ступінь перетворення речовини вугілля вельми складно; для цього потрібно враховувати багато параметрів. Серед них, наприклад, умови процесу (в основному тиск, температура, склад газифицирующего агента, час контакту між газом і паливом), структура пір твердого палива, його елементарний склад і багато іншого. Крім того, велике значення має швидкість розкладання твердого палива при термічній обробці; важливо також враховувати умови подачі палива і газифицирующего агента в газогенератор - прямотоком або противотоком.
Незважаючи на інтенсивні дослідження в цій області, ще не розроблені загальноприйняті основи для розрахунку впливу цих параметрів, їх взаємний вплив може бути оцінений тільки якісно. Три різні процеси впливають на швидкість газифікації:
1) Хімічна реакція, яка в інтервалі 600-900 ° С є лімітуючої стадією газифікації;
2) Дифузія в порах, що впливає на швидкість газифікації до 1200 ° С;
3) Дифузія в граничному шарі.
Продуктивність газогенератора залежить і від інших факторів, перш за все від технологічного оформлення процесу в апараті.

Використання плазми в процесі газифікації вугілля

Технологія плазми, була розроблена понад 30 років тому, є високоефективним процесом перетворенням сировини з мінімальною участю обслуговуючого персоналу. Газификатор є складний технічний пристрій з можливістю автоматизованого зміни температури плазми в залежності від стану сировини і необхідної стабільної пропускної здатності.

Принцип дії більшості плазматронов потужністю від декількох кВт до декількох мегават, практично один і той же. Між катодом, виконаним з тугоплавкого матеріалу, і інтенсивно охолоджується анодом, горить електрична дуга. Оскільки електрична дуга має дуже високу температуру, що досягає десятків тисяч градусів, то при взаємодії дуги з робочим газом відбувається його інтенсивний нагрів. Через цю дугу продувається робоче тіло (РТ) - плазмообразующий газ, яким може бути повітря, водяна пара, або що інше. Відбувається іонізація РТ, і в результаті на виході отримуємо четвертий агрегатний стан речовини, зване плазмою. У потужних апаратах уздовж сопла ставиться котушка ел.магніта, він служить для стабілізації потоку плазми по осі і зменшення зносу анода.

Плазмова головка. Ефективність використання плазми в 10-100 разів вище в порівнянні з прямим спалюванням. У природі плазма спостерігається у вигляді блискавки під час грози.

Мал. Установка піролізу з плазмотронами модулем для міні-заводів високотемпературного піролізу.

ЕКОНОМІЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ плазмохімічним ПЕРЕРОБКИ ВУГІЛЛЯ

Аналіз розвитку світового енергогосподарства показує, що запаси нафти і газу обмежені і становлять 10-20%, а вугілля 80-90% від загального запасу викопних енергоносіїв. За оцінками запасу вугілля повинно вистачити на 200 років, газу - на 50 років, нафти і урану-235 - на 40 років. Крім того є об'єктивні дані, які свідчать про те, що найближчим часом видобуток нафти не можна буде збільшувати в такій мірі, в якій це необхідно для задоволення потреб в хімічному сировину і енергоносії. Це призведе до того, що виникне диспропорція між видобутком нафти і потребою в ній, яка в подальшому все буде зростати. Компенсувати нестачу нафти і газу можна буде тільки використанням інших копалин носіїв енергії та в першу чергу вугілля.

Мал. Схема роботи високотемпературного реактора з плазматронамі.

Вугілля є виключно перспективною сировиною для отримання енергії та хімічних продуктів.
Виробництва, засновані на процесах з використанням переробки вугілля, у зв'язку з інтенсивним застосуванням нафти в 50-60-ті роки минулого століття, були закриті і дослідження в області вуглехімії проводилися в мінімальному обсязі. Однак переробка вугілля старими способами вже не може здійснюватися. Так як вугілля є «брудним» в екологічному відношенні сировиною, то при його переробці утворюються великі кількості небажаних речовин, таких, як зола, сірчисті з'єднання, оксиди азоту і т.д. Все це стимулювало до проведення досліджень, спрямованих на вдосконалення існуючих способів переробки вугілля і розробку принципово нових процесів.
Особливо інтенсивно розробляються п'ять основних способів переробки вугілля: газифікація, пряме скраплення, отримання хімічних продуктів на основі ацетилену, піроліз і гідропіроліз, переробка побічних продуктів коксування вугілля.
Серед перспективних процесів переробки вугілля - процесів третього покоління, технології яких зараз удосконалюються, певне місце займають плазмохімічні. Висока селективність плазмохімічних процесів, можливість переробки різних видів сировини, невеликі габарити основного обладнання, можливість повної автоматизації, відсутність викидів золи, оксидів сірки і азоту та інших шкідливих речовин в навколишнє середовище роблять вельми перспективним цей метод переробки твердих палив (кам'яного і бурого вугілля, сланців , торфу).
Високотемпературний процес плазмової газифікації вугілля з отриманням синтез-газу (сингаза, в тому числі як енергетичного газу) - це складний гетерогенний фізико-хімічний процес, при якому здійснюється ряд хімічних взаємодій вуглецю і його з'єднань з газифицирующими реагентами (киснем, водяною парою і ін. ).

Фото. Плазмова (стисла) дуга, що горить на графіт.

Плазмова газифікація характеризується утворенням радикалів та іонів при дисоціації плазмообразующего газу, що зумовлює високу швидкість протікання фізико-хімічних процесів при високій концентрації енергії в одиниці об'єму.

Хімічні перетворення в двофазних системах плазмообразующего газу з твердими частинками палива надзвичайно складні і включають реакції різних типів: деструкцію твердого палива з виділенням летючих продуктів, газофазних реакції виділилися продуктів, реакції типу газ - тверде тіло.

При контакті потоку «холодної» аеросуміші (Та = 350-400 К) з плазмовим потоком одночасно нагріваються вугільні частинки і повітря. При цьому вугільні частинки розміром до 250 мкм при темпах нагріву 104 -105 град / с. через що виникають термічних напружень в їх обсязі зазнають тепловий удар, в результаті якого частинки вугілля дробляться на 8-10 осколків розміром 5-30 мкм за час 0,01-0,05 с. Це явище призводить до різкого зростання площі поверхні розділу газової і твердої фаз, а, отже, до відповідного збільшення реакційної здатності палива. З цих осколків початкових частинок виходять леткі речовини вугілля (СО, СО2, СН4, С6Н6, N2, Н2О) і азотовмісні компоненти - піридин (С5Н5 N) і пірол (С4Н5N). Потім в газовій фазі утворюються атомарні форми (О, Н, N, C, S), включаючи елементи мінеральної частини вугілля (Si, Al, Ca) і радикали (NН, СН, СN, ОН та ін.). Крім того, в газовій фазі присутні електронний газ (е), позитивні (С +, Н +, N +, CO ++, Si +, K + і ін.) і негативні (О, Н, N2-) іони.

Тепловий вибух пиловугільних частинок багаторазово прискорює вихід летючих за рахунок більш розвиненою поверхні реагування і появи дуже дрібних частинок, які нагріваються до температури виділення летких набагато швидше, ніж великі (100-250 мкм) частинки. З підвищенням температури газу і частинок починаються гетерогенні термохимические перетворення палива (виділення летючих, газифікація коксового залишку) за участю електрично нейтральних, але хімічно активних центрів (радикалів і продуктів дисоціації молекул).

З переходом Летючий вугілля (СО, Н2, С6Н6, СН4, СО2, Н2О та ін.) У газову фазу почінається їх хімічну взаємодію з повітрям и между собою. Саме на стадії газофазних реакцій може бути помітно интенсифицирующее вплив термоелектричної складової низькотемпературної плазми, що виявляється в прискоренні хімічних перетворень за рахунок переходу до реакцій з хімічно активними центрами і більш низькими значеннями енергії активації.

Зазначені вище особливості взаємодії плазми з пиловугільним паливом підвищують енергетичну ефективність плазмової газифікації палива в 3-4 рази, в порівнянні з традиційними процесами.
Процес плазмової газифікації є екологічно чистим. Завдяки високим температурам, реалізованим в зоні реактора, в газоподібних продуктах відсутні смоли, феноли та вуглеводні, які забруднюють продукти звичайної газифікації вугілля. При переробці твердих палив в плазмі водяної пари газоподібні продукти складаються більш ніж на 95% з CO і H2, причому об'ємний вміст водню вище вмісту оксиду вуглецю. У невеликих кількостях є діоксид вуглецю (? 3%), сліди метану, сірководень. Зміст в продуктах плазмохимической газифікації вугілля CO2 значно нижче, ніж в звичайних процесах газифікації.

Слід зазначити, що економічна ефективність плазмової газифікації може бути істотно підвищена за умови раціонального використання не тільки газоподібних продуктів переробки вугілля, а й твердого залишку. Наприклад, можливість його застосування в якості наповнювача для гумотехнічних виробів, адсорбенту для очищення питної води або отримання на його основі таких цінних матеріалів, як феросиліцій, карбосіліцій, технічний кремній і ін.

УСТАНОВКИ піролізу І сміттєпереробного заводу "КБ КЛИМОВА"

Газифікаторі КЛИМОВА - РОБОТИ З ЛІКВІДАЦІЇ сміттєвий полігон

СЕКЦІЇ випаровування,
МІНІ-НПЗ "КБ КЛИМОВА"

ЗАВОДИ ПО крекінгу ВАЖКИХ НАФТОПРОДУКТІВ "КБ КЛИМОВА"

ЗАВОДИ ПО ОТРИМАННЯ ОЛІЙ "КБ КЛИМОВА"

Сміттєспалювальні печі побутових відходів "Бутівка"

Нафтопереробні установки "КОЛІБРІ"

зневоднення мазуту

Кавітатор "ТОРНАДО"