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

Возможно сжатие

Уголь

Отмывка

Сырой газ

Конверсия

Очистка

Отработанная вода -» Смолы

HaS СОг

Газогенератор

Уголь

Вода

Производство

Злактричастм

---- Остаток

Обезвоживание

Окончаталыю* удаланиа

углв*снслиго

Сапарачия

Воадух

Воздух

Классическая метанизация.

Возможно сжатие

Уголь

* Отмывка

Сырой газ

Возможно конверсия

Метанизация

Отработанная вода Смолы

Газогвнвратор

Уголь

Вода

---- Остаток

Обезвоживание

Удаланиа

углакислого

Окончагальноа

Воздух

Тиорезистентная метанизация.

Несмотря на то, что процесс был хорошо изучен для продуктов с высоким отношением С/Н, малопригодных для каталитической газификации, он отлично функционирует с более легкими зафузка-ми (см. процессы Gas Recycle Hydrogenator и Flui-dised Bed Hydrogenator de British Gas).

Загрузка

Удаление

Конверсия СО

Реформинг

З.П.Г.

Реактор

Очистка

Принципиальная схема производства ЗЛГ. гидрогенизацией. 2.5.5.2.2. Гидрогенизация угля

Существует два возможных пути:

- гидрогенизация в жидкой фазе,

- гидрогенизация "flash*.

2.5.5.2.2.1. Гидрогенизация в жидкой фазе

Уголь смешивается с рециркулируемыми продуктами гидрогенизации, затем в присутствии во-дорсша подвергается высокому давлению (более 100 бар) при температуре около 450°С. На выходе из реактора получается смесь, которая после сепарации дает:

- газы;

- жидкие продукты (из которых одна фракция служит для образования угольной суспензии);

- твердые продукты (в том числе зола).

Процесс является каталитическим. Катализатор может представлять собой окись железа, смешанную с углем (потерянный катализатор), как в старых германских процессах, либо образован из более благородных и дорогих металлов (кобальт-молибден, никель-молибден). В последнем случае он используется в виде неподвижного слоя и служит как дш! гидрогенизация сольвента, так и для получения водорода из угля: процессы Exxon Donor Solvant, H.R.I., S.R.C. и т.д.

Газы и жидкие продукты после физической очистки и возможного химического обога1цения позволяют получить в различных вариациях З.П.Г., горючее и нефтяные основания.

Реакторный водород получается либо путем паровой газификации остатка,либо паровым риформингом жидких или газообразных продуктов реакции. Этот второй путь изучался особо с целью использования тепла атомных реакторов системы H.T.R. (риформинг эндотермичен).

2.5.5.2.2.2. Гидропиролиз "flash*

Принцип состоит в резком нагреве (не менее ЮОО-С) частиц угля в присутствии водорода. Полу-

чаются З.П.Г. и бензол в различных пропорциях в зависимости от времени пребывания в реакторе (от 1 до 2 секунд для З.П.Г., от 5 до 6 секунд для бензола), а также твердый остаток.

Процесс был изучен Рокуэллом в Соединенных Штатах (процесс F.H.P. Rockwell - C.S.R.).

Гидрогенизация угля дала толчок промышленным приложениям в Германии для производства топлива во время второй мировой войны (процессы Bergius, Pott-Broche); мир и знергетическое изобилие привели к тому, что они были оставлены. Последние нефтяные кризисы придали новый импульс исследованиям с целью уменьшения стоимости получаемых продуктов, которая, даже при самом высоком Kypcis нефтяного сырья, была далеко не конкурентоспособной.

2.5.5.3. Список литературы

Для получения более подробной информации, касающейся процессов, а также для расчет а оборудования, следует обращаться к специальным работам по инженерной химии и переработке газов. Среди них можно, в частности, сослаться на:

- P.J. Wilson et J.H. Wellss. - Charlwn, coke et sous-produits (traduit de Ianglais par H. Bresson). Editions C. Beranger (1953).

- J. Meunier. - Gazeification eet oxydation des com-bustbles. Editions Masson. Paris (1958).

- A. Kohl et F. Riesenfeld. - Gas Purification. Gulf Publishing Company, Houston.

- H.H Lowry. - Chemistry of Coal Utilization. John Weley and Sons Inc., New York (1945).

- G.V. Hopton. - The coking, washing and purification of coal gas. Londres, North Thames Gas Board (1953).

2.6. Новые производственные процессы

2.6.1. Производство водорода путем электролиза

2.6.1.1. Общие соображения

Существование во Франции значительного количества атомных злектростанций повлечет за собой в конце концов вне часов пик большой наличный потенциал злектроэнергии. Могут быть рассмотрены различные пути образования цены зтой злектроэнергии, среди них производство водорода путем электролиза.

Этот водород, который можно хранить, может быть использован в газовых сетях либо самостоятельно, либо в смеси с природным газом. Функционирование аппаратов для электролиза только в течение части времени вынуждает искать пути снижения размеров инвестиций, даже ценой некоторой потери эффективности (электроэнергия вне часов пик стоит дешево).

2.6.1.2. Принцип

Разложение воды может быть осуществлено приложением разности потенциалов между двумя электродами, опущенными в электролит. Электролит обычно представляет собой щелочной раствор (водный раствор калийной соли и никелевые злектроды).

Процесс имеет следующий вид:

- на катоде

- на аноде

гНгО+ 2в-»Н2+гон-

гонIO2+НгО+2е

Итог этих двух реакций имеет вид

Нг+Ог

Во избежание смешения кислорода и водорода мехсду анодом и катодом устанавливается диафрагма. Диафрагма должна допускать обмен ионами ОН- мехсду двумя отделениями ячейки.

Количество полученного водорода определяется законом Фарадея

0 = м3(н)

где:

I - сила тока в электролите (А),

t - продолжительность электролиза (ч),

V - молярный объем (м • моль-),

F = 26,8 А ч- (96 500 кулонов).

Таким образом, для ячейки площадью в 1 м, функционирующей при 1 А - см- в течение одного часа, объем водорода. полученный в нормальных условиях, равен 4,2 м (н).

®

гю-

НгНг Нг

-[ 20Н-

I НгО>

Анод

Диафрагма

Катод

2.6.1.3. Промышленные электролизеры

Промышленные электролизеры для производства водорода бывают двух типов:

- монополярные - злектроды питаются парап-лельно в одной и той же емкости;

- биполярные - электроды питаются последовательно (электрод с одной стороны поверхности является анодом, а с другой - катодом) и образуют укладку ячейки.

Для обоих типов установок необходимо поддерживать:

- равенство давлений водорода и кислорода;

- равенство концентраций калийной соли в обоих отделениях ячейки.

Преимущества биполярных электролизеров, которыми являются компактность и более высокие параметры, привели к более широкому распространению этих установок; ниже описываются только зти аппараты.

Принципиальная схема установки для электролиза воды приведена на нижеследующем рисунке.

Циркуляционный насос перекачивает электролит, который насыщается пузырьками водорода или кислорода в зависимости от тех или иных отделений ячеек. На выходе из них двухфазные смеси собираются и сепарируются.

Полученные газы охлаждаются, анолит и като-лит смешиваются, затем охлаждаются и снова подаются в насос.

Резерв деминерализованной воды обычно получается в сепараторах. Питание постоянным током осуществляется от сети высокого напряжения через трансформатор-выпрямитель.