Катализатор активатор носитель

Сырьё. Сырьём для полукоксования служат:

- низкосортные каменные угли с высоким содержанием золы;

- бурые угли и сланцы.

Продукты полукоксования:

1) Полукокс - хрупкий кусковой материал или порошок.

Он обладает высокой реакционной способностью и может служить:

- энергетическим топливом;

- компонентом шихты для коксования;

- исходным материалом для газификации.

2) Смола полукоксования – источник искусственного моторного топлива – бензина и керосина, которые, как и натуральные нефтепродукты, получают перегонкой смолы или её разложением.

3) Горючий газ полукоксования – используется в качестве:

C_nH_2n + H₂ → C_nH_2n+2

- разложения высших алканов с последующим гидрированием алкенов и образованием алканов меньшей молекулярной массы

C_nH_2n+2 → C_mH_2m+2 + C_pH_2p

C_pH_2p + H₂ → C_pH_2p+2

- гидрирование конденсированных ароматических систем с последующим разрывом цикла и деалкилированием.

- раскрытие пятичленных циклов с образованием изоалканов с последующим разрывом цикла и деалкилированием

Попутно идёт гидрирование продуктов, содержащих серу, кислород и азот с образованием сероводорода, воды и аммиака.

Изменением параметров процесса (температуры, давления, времени контактирования) и состава катализатора процесс гидрогенизации может быть направлен в сторону получения продуктов заданного состава.

Гидрогенизации подвергаются низкосортные каменные угли с целью получения искусственных нефтепродуктов, в частности бензина.

3.2.3 Газификация твёрдого топлива

Газификацией твёрдого топлива (ГТТ) называется процесс превращения органической части твёрдого топлива в горючие газы путём воздействия на него окислителя.

В качестве окислителей при ГТТ используются:

- воздух (воздушное дутьё);

- водяной пар (паровоё дутьё),

- кислород (кислородное дутьё),

- смеси (паровоздушное и парокислородное дутьё).

Природа протекающих при этом реакций, а, следовательно, и состав соответствующего генераторного газа зависит от типа окислителя:

- при кислородном дутье

C + O₂ = CO₂

2C + O₂ = 2CO

- при паровом дутье

C + H₂O = CO + H₂

C + 2H₂O = CO₂ + 2H₂

CO + H₂O = CO₂ + H₂

при парокислородном дутье

2C + O₂ = 2CO

C + H₂O = CO + H₂

- воздушное и паровоздушное дутьё описывается теми же реакциями, что и в случае кислородного и парокислородного дутья, но в продуктах газификации содержится азот.

Наряду с основными реакциями осуществляются следующие:

Таким образом, прямой продукт газификации (так называемый сырой газ) всегда содержит некоторые количествава СО₂, Н₂О, СН₄ и, кроме того, иногда и высших углеводородов, а при использовании воздуха - еще и N₂. Из-за наличия в угле гетероатомов, прежде всего S и N, образуются H₂S и NO₂.

Скорость реакций неполного окисления твердых топлив существенно зависит от температуры, которая при отсутствии катализатора должна быть выше 800-900 °С. При окислении твердого топлива чистым О₂ в адиабатном режиме температура была бы слишком высокой, поэтому в качестве газифицирующего агента (дутья) обычно используют воздух, парокислородную или паровоздушную смесь. Изменяя состав дутья (в частности, соотношение водяного пара и О₂) и его начальную температуру с учетом потерь тепла в самом газогенераторе, можно обеспечить желаемую температуру, которую, как и давление, устанавливают обычно исходя из технол. соображений (в зависимости от способа удаления шлаков и т.д.). С ростом давления в продуктах газификации увеличивается концентрация СН₄.

В случае парокислородной газификации при низких давлениях после конденсации водяных паров получают сухой газ (его часто наз. синтез-газом), который состоит в основном из смеси СО и Н₂ и имеет теплоту сгорания 11-12МДж/м³. При воздушной или паровоздушной Г. образовавшийся газ содержит много N₂ и имеет теплоту сгорания ок. 4 МДж/м³. Он служит топливом в котлах электростанций, технологических топках, отопительных котельных установках; транспортировка его на большие расстояния нерентабельна.

Термодинамика процессов газификации хорошо изучена, что позволяет рассчитывать состав продуктов исходя из состава угля и условий процесса. Кинетические параметры газификации можно вычислить только приближенно с использованием эмпирических характеристик и коэффициентов. Такие расчеты показали, что состав получаемого газа зависит от геометрии газогенератора и режима процесса.

В промышленности используются газогенераторы трех основных типов, различающиеся характером взаимодействия твердого топлива с дутьем. Интенсивность процессов в газогенераторе оценивается уд. расходом газифицируемого топлива, или его расходом на единицу площади аппарата в единицу времени.

Реакции газификации:

- обратимы;

- протекают с увеличением объёма или при постоянном объёме,

- большинство из них являются эндотермическими.

При условиях работы газогенераторов:

- нормальное или невысокое давление;

- температура 900-1000ºС

- избыток окислителя