Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 [ 109 ] 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284

2.5. ПРОИЗВОДСТВО ИСКУССТВЕННОГО ГАЗА

2.5.1. Общие соображения

Искусственнью газы первоначалыю получались путем пирогенизации угля, затем добавилось производство газов различного состава путем воздействия воздуха и водяного пара, с целью получения бытового газа с постоянной теплотой сгорания (4500 ккал • м-, или 5,2 кВт • ч • м-).

В 1960-х годах природный газ постепенно заменил искусственный, и городские заводы были закрыты, однако производство различных газов, представляющих собой сырье для химического синтеза, еще реализуется в широких масштабах, несмотря на то, что для их получения часто предпочитают природный газ.

Процессы производства газа из угля тем не менее сохраняют актуальность в странах, имекэщих большие запасы угля (Китай), и могут стать необходимыми в мировых масштабах, если снова появятся перспективы дефицита нефти и газа, и они будут более продолжительными, чем в 1945 и 1979 годах. Идет ли речь о пирогенизации твердых топлив (уголь, дрова, кокс), газификации или нефтяных продуктах, получаемые газы представляют собой сложные смеси, которые должны быть переработаны и очищены, так как отходы имеют иногда не-пренебрежимую коммерческую ценность.

Ко/мчветво полученного npoiflyicra

Газ........vP(H)

кВт • ч • (н)

Смола........кг

Бензол или бензин. га-Кокс .........кг

Гидрат оксида аммония

Составгаза

Нг..........%

CH4.........%

СО..........%

Углеводороды • • СОг.........%

На тонну угля: подвергнутого длительной пирогенизации

при высокой температуре

(1000»С)

300 до 330

5,8 45 до 70 8 (бензол) 650 до 750 3 приблизительно

45 до 50 35 приблизительно

5Д0 10 3 приблизительно 5 приблизительно

при низкой

50 до 100

10,4 95 до 120 10 (бензин) 720 до 800 1 приблизительно

18ДО20 50 до 60 4Д05 3 приблизительно 8до 10

Cf. Rapport de la commission goudrons et benzols, compte rendu du congres A.T.G. de 1926, p. 257 A. Mailhe. - Contribution a la ditillation a basse temperature. Conpte rendu du congres A.T.G. de 1930, p. 176. Courau et Besson. - Destination des combustibles a basse temperature.

Влияние температуры.

2.5.2. Производство газов из твердых топлив

2.5.2.1. Производство газа пирогенизацией угля

Это значит простым нагреванием.

2.5.2.2. Газификация твердых минеральных топлив

2.5.2.2.1. Введение

Газификация твердых минеральных топлив имеет целью их превращение в газообразные топлива при помощи реакции с кислородом, водяным паром и ДИОКСИДОМ углерода

Вертикальные дискретные

Вертикальные непрерывные

Горизонтальные камеры

Область при

I (производительность в 1000 м (н) сут)

Единичная емкость камеры (т) Длительность дистилляции (ч)

ЗДО200 0,8 до 7,5 12 до 24

Производительность по газу а м (н) • т" угля и аысшая теплота сгорания

Потребление топлива в коксе (кг • т)...........

Производительность в м/суг на человека (потребность в раб. силе)

Срок службы ............................

до53кВтчм-3(н) 660

до4,42кВт-ч-м-з (н)

. . . 190ДО320

1 000ДО95О0 . . . 5 до 7 лет

10до200

1.8 ДО 12

Непрерывный

480 , до5,23кВтчМ-3(н)

до4,42кВтч-м-3(н) 130 до 280 1 ООО до 8 ООО 5 лет

более 100

13ДО20

18 до 30

380 , до5,8кВтч-М-3(н)

120 или 0,64 кВт • кг угля

3500 до 10000 15 до 20 лет

Характеристика основных типов печей.

Это превращение имеет, или имело, интерес:

- для нагрева печей (металлургические заводы, коксовые батареи, стеколыых заводов), или исполызования в качестве моторного топлива (автомобили);

- для изготовления бытового газа, когда контрактная теплота сгорания близка к 4500 ккал • м-;

- для приготовления синтетических газов -смесей СО и Нг в различных пропорциях (NH3, СН3ОН, Фишер Тропш, гидрогенизация угля, СН4ИТ.Д.).

2.5.2.2.2. Основные реакции

Нет смысла их все перечислять, в особенности потому, что на эти реакции влияет состав твердых топлив, в частности, угля.

В представленных ниже таблицах приводится соответственно перечень основных реакций и констант равновесия для некоторых иэ них, в которых используются исключительно С, Ог, НгО и СН4. При желании рассчитать константы равновесия не надо забывать, что все эти реакции не являются независимыми.

Реакции газификации.

2.5.2.2.3. Реакции газификации

Методы газификации многочисленны и разнообразны: они отличаются друг от Друга:

- природой твердого топлива: уголь, лигнит, кокс;

- природой флюида: кислород воздуха, водяной пар;

- используемой схемой газификации:

• неподвижный слой (топливо в зернах),

• КИПЯ1ЦИЙ слой (порошкообразное топливо и топливо в мвлких зернах),

• процесс под давлением, или при атмосферном давлении;

- наконец, по природе получаемого газа:

• газ с низкой теплотой сгорания: 1 до 3 кВт-ч-м", . газ с более высокой теплотой сгорания.

Общее замечание

Для всех этих типов газогенераторов необходимо отметить важность характеристик твердого топлива. Чем реакторы мощнее и автоматизиро-ваннее, тем важнее иметь топливо постоянного качества, допустимые пределы изменения свойств должны быть минимальными; необходимо, как только это возможно, избегать резких изменений.

2.5.2.2.4. Газогенераторы с неподвижным слоем, работающие на воздухе при атмосферном давлении

2.5.2.2.4.1. Газогенераторы на коксе

Прадааритальный

пащогрм

Окисление

Шлак I Шлак

\ Воздух +

Константы равновесия.

Характеристики работы газогенераторов.

Аппараты с неподвижной решеткой стоит упомянуть лишь для справки., Схема аппаратов, используемых для нагревания коксовых или металлургических печей, приведена на рис. стр. 353. Оболочка газогенератора изготавливается почти всегда из стали с двойными стенками, образующими котел (ватер-жакет) низкого или среднего давления. Это котел производит пар, необходимый для нагнетаемых соединений, а также как добавка для других применений.

Использовались также модели с жаропрочным покрытием без ватер-жакета; менее дорогие при покупке, они требуют, чтобы шлаки были относительно малоплавкими (риск зависания).

Рабочие характеристики представлены в вышеприведенной таблице.

Средний состав газа:

- СО2 : 4,8 м-зУо,

- СО : 30.1 иг/о,

- Нг : 11.7 м-зУо.

- Мг : 53.4 иг/о.

- высшая теплота сгорания : 1.47 кВт • ч • м".

2.5.2.2.4.2. Газогенераторы на угле

Тот же аппарат может быть использован для болев или менее спекаемых углей. Этот уголь подвергается пирогенизации в верхнем слое. Из газа, верхняя теплота сгорания которого достигает 2.1 до 2.2 кВт • ч • м- (н). должна быть удалена смола и он должен быть очищен.

2.5.2.2.5. Циклическая работа на воздухе

2.5.2.2.5.1. Водяной газ чистый ("голубой"), или карбюраторный

Идет ли речь о производстве газа 1-го семейства или синтетического газа, инжекция воздуха дает газ. в котором "балласт" азота является существенным препятствием, циклическая работа, отделяющая период нагрева (инжекция воздуха, ре-

Вторичный Нвфт». I •оздя продаст Ц

Гаэоганвратор! Карбюратор

Труба 1

Перегреватель Котел

ВоздухП

® t

Пар ®

Схема линии по получению во/ного газа: газовый центр, или завод по получению синтетического газа (NH3b Тулузе.

акции 1.2.3) от периода восстановления (инжекция пара), позволяет достичь желаемого результата. Цикл состоит из:

- продувки реактора воздухом через ф. Вторичный воздух сжигает СО. содержащийся в обедненном газе. Насадки карбюратора и перегревателя находятся при высокой температуре. Теплота нагрева рекуперируется в котле перед сбросом в трубу;

- производства:

• подача острого пара через ф, получение СО + Н. Труба закрыта. Впрыск более или менее значительного количества нефтепродукта,

• глухой пар проходит из (§) сверху вниз через пароперегреватель,

• короткая продувка воздухом через ф.

Цикл продолжается примерно 180 секунд, продувка воздухом занимает примерно треть этого времени. Все операции автоматизированы.

Полученный газ имеет следующий состав:

- "голубой" водяной газ (без нефтепродуктов): СОг - 5%. СО - 40%. Нг - 50%. N2 - 5%. высшая теплота сгорания - 3,14 кВт • ч • м" (н). плотность по воздуху - 0.54;

- карбюраторный газ.

В зависимости от количества введенных нефтепродуктов высшая теплота сгорания может колебаться от 3.15 до 5,8 или 6,0 кВт • ч • м" (н). Используемые нефтепродукты представляют собой смесь синтетических этана, пропана и этиленовых углеводородов, мазут для домашнего употребления, парафиновые дистилляты. Наиболее тяжелые нефтепродукты приводят к осаждению копоти на насадках.

Газ с высшей теплотой сгорания, равной 5,23 кВт • ч • М- (н), имеет состав:

Нг - 38%, СО - 33%, СН4 - 11%, СОг - 5%, М2 + Ог-6%,

высшие углеводороды - 7%.

Для 10ОО м произведенного газа можно привести следующий баланс: