Высокотемпературные установки и технологии Бийск Издательство Алтайского государственного технического университета им. И. И. Ползунова 2 011 icon

Высокотемпературные установки и технологии Бийск Издательство Алтайского государственного технического университета им. И. И. Ползунова 2 011


Смотрите также:
Материалы 5-й Всероссийской научной конференции 2−3 сентября 2010 года Бийск Издательство...
Итау бийск Издательство Алтайского государственного технического университета им. И. И...
Программа учебного курса для студентов всех форм обучения Бийск...
Бийск Издательство Алтайского государственного технического университета им. И. И...
Бти алтгту для внутривузовского использования в качестве учебного пособия Бийск Издательство...
Курс лекций Бийск Издательство Алтайского государственного технического университета им. И. И...
Всероссийской научно-практической конференции 22-23 сентября 2011 года Бийск Издательство...
Бийск Издательство Алтайского государственного технического университета им. И. И...
Бийск Издательство Алтайского государственного технического университета им. И. И...
Курс лекций Бийск Издательство Алтайского государственного технического университета им. И. И...
Н. Б. Глотова и др.; Алт гос техн ун-т, бти. Бийск: Изд-во Алт гос техн ун-та, 2008...
Прикладная информатика в экономике Бийск Издательство Алтайского государственного технического...



Загрузка...
страницы:   1   2   3   4   5   6   7   8   9
скачать
Министерство образования и науки РФ

Бийский технологический институт (филиал)

государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Алтайский государственный технический университет

им. И.И. Ползунова»


НЕКОММЕРЧЕСКОЕ ПАРТНЕРСТВО «БИКАТУНЬ»


С.Н. Козлов, А.В. Фоминых, И.Н. Филимонова


ПЕРЕРАБОТКА УГЛЕЙ
В СИНТЕТИЧЕСКИЕ ЖИДКИЕ ТОПЛИВА



Допущено научно-методическим советом БТИ АлтГТУ
для внутривузовского использования в качестве
учебного пособия для студентов технических вузов, обучающихся
по специализации «Высокотемпературные установки и технологии»


Бийск

Издательство Алтайского государственного технического университета

им. И.И. Ползунова

2


011

УДК 662.81.002.28 (075.8)



Рецензенты:

В.Г. Даньков, к.т.н., доцент БТИ АлтГТУ;

Ю.А. Отдельнов, директор ООО «КИРРос – котел».



Работа подготовлена на кафедре «Ракетные двигатели и высокоэнергетические устройства автоматических систем».


^ Козлов, С.Н.




Переработка углей в синтетические жидкие топлива: учебное пособие / С.Н. Козлов, А.В. Фоминых, И.Н. Филимонова; Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. – Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2011. – 48 с.



В учебном пособии представлены процессы, оборудование и технология переработки углей низких марок в жидкие моторные и топочные топлива. Рассмотрены процессы газификации угля, ожижения синтез-газа и аппаратурно-технологические схемы для реализации этих процессов для получения синтетических жидких топлив. Представленные в пособии материалы рекомендуются при изучении дисциплины «Основы теплоэнергетики. Промышленные топлива», при подготовке инженеров по специализации «Высокотемпературные установки и технологии».


УДК 662.81.002.28 (075.8)


Рассмотрено и одобрено на заседании научно-методического совета
Бийского технологического института.

Протокол № 01 от 29.10.2010 г.






© Козлов С.Н., Фоминых А.В., Филимонова И.Н., 2011




©


БТИ АлтГТУ, 2011


Содержание


ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………………...

4


1 ИСКОПАЕМЫЕ УГЛИ И МЕТОДЫ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ…………………………….


6


2 ПРОЦЕССЫ СЖИГАНИЯ И ГАЗИФИКАЦИИ КАМЕННЫХ УГЛЕЙ……………….


8

2.1 Изменение топлива в процессе его сжигания……………………………………….

10

2.2 Организация процессов сжигания……………………………………………………

11


3 СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЯ…………………………………...


12

3.1 Пиролиз………………………………………………………………………………..

12

3.2 Газификация…………………………………………………………………………...

13

3.2.1 Технология Лурги …….…………………………………………………………

14

3.2.2 Технология Винклера……………………………………………………………

17

3.2.3 Технология Копперс–Тотцека………………………………………………….

19

3.2.4 Метод Тексако…………………………………………………………………...

20

3.3 Ожижение……………………………………………………………………………...

20

3.4 Подземная газификация угля…………………………………………………………

21


4 МОТОРНЫЕ ТОПЛИВА ИЗ АЛЬТЕРНАТИВНОГО НЕФТИ СЫРЬЯ……………….


23

4.1 Синтез Фишера–Тропша……………………………………………………………..

23

4.2 Жидкие топлива из твердых горючих ископаемых…………………………………

25

4.3 Жидкие топлива из синтез-газа………………………………………………………

28


^ 5 МУНАЙСКОЕ УГОЛЬНОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ, СПОСОБЫ ДОБЫЧИ,
ХАРАКТЕРИСТИКИ УГЛЕЙ……………………………………………………………….



30


^ 6 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПЕРЕРАБОТКИ МУНАЙСКИХ УГЛЕЙ
В ТОПЛИВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ………………………………………………………….



32


7 МОДУЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЯ……………………………


34

7.1 Грохочение угля ….…………………………………………………………………...

34

7.2 Измельчение угля……………………………………………………………….……..

35

7.3 Приготовление водоугольной суспензии…………………………………….………

35

7.4 Реактор трубчатого типа…………………………………………………….………...

36

7.5 Блок очистки газов……………………………………………………………………

37

7.6 Ректификационный процесс………………………………………………………….

38

7.6.1 Аппаратура для ректификации…………………………………………………

39

7.6.2 Виды ректификации……………………………………………………………..

39


8 Экологическое воздействие на окружающую среду………………..


41


9 Экономическая целесообразность переработки угля
в моторные топлива………………………………………………………………….



42

9.1 Оценка капитальных затрат………………………………………………………….

42

9.1.1 Затраты на оборудование………………………………………………………..

42

9.1.2 Затраты на приобретение производственных помещений и автотранспорта

43

9.2 Оценка затрат на выпуск продукции…………………………………………………

43

9.3 Годовой доход предприятия от реализации продукции…………………………….

44

9.4 Срок окупаемости строительства завода…………………………………………….

45


КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ………………………………………………………………..


46


ЛИТЕРАТУРА…………………………………………………………………………………


47


Введение


За многие миллионы лет природа накопила богатейшие запасы углерода в виде угля, нефти и природного газа. Сейчас эти ископаемые виды топлива используются человеком для получения энергии и химических продуктов.

В конце прошлого–начале нынешнего века большинство продуктов органической химии производилось из каменных углей. По мере увеличения добычи нефти химические вещества угольного происхождения начали вытесняться продуктами нефтехимического синтеза, производимыми более простыми и менее энергоемкими методами. Однако оценка разведанных мировых запасов различных видов ископаемого органического сырья приводит к выводу о том, что месторождения нефти и газа будут в значительной степени исчерпаны уже в начале первых десятилетий XXI века. Запасов же угля должно хватить на ближайшие несколько сот лет. Вывод о необходимости постоянного увеличения масштабов использования угля в энергетике и промышленности подтверждается данными по сопоставлению запасов нефти, газа, угля и сложившейся в настоящее время структурой их мирового потребления (рисунок 1).




Рисунок 1 – Соотношение мировых запасов и потребления угля, нефти и газа


Увеличение потребления ископаемых углей будет сопровождаться ростом экологической нагрузки на окружающую среду, поскольку при традиционном способе использования угля – сжигании – образуется больше вредных побочных продуктов по сравнению с нефтью и газом.

Снижение ущерба окружающей среде от угольной энергетики может быть достигнуто путем перехода к использованию экологически более безопасных видов топлива угольного происхождения. К ним относится облагороженный, или т.н. «чистый уголь», путем термохимической переработки которого, получают синтетические газообразные и жидкие топлива. Выбросы вредных веществ при использовании этих синтетических топлив значительно ниже, чем в случае применения рядового угля.

Впервые синтез углеводородов был осуществлен в начале XX века: Сабатье и Сандеренсом был синтезирован метан, Е.И. Орловым – этилен. В 1923 году немецкими химиками Фишером и Тропшем, сотрудниками фирмы «Рурхеми», была разработана технология синтеза жидких углеводородов из смеси газов СО и Н2. Данный процесс впоследствии был назван их именами – синтез Фишера–Тропша (ФТ-синтез) [1].

Технология производства жидкого топлива из угля методом ФТ-синтеза включает две главных стадии: газификацию угля с целью получения газа (смесь монооксида углерода и водорода) и каталитическую переработку газа в жидкие углеводороды. Процесс Фишера–Тропша для получения нефти и нефтепродуктов из угля использовался в Германии в 1930–1940-х годах.

После Второй мировой войны промышленное производство жидкого топлива из угля получило развитие в ЮАР: эта страна испытывала дефицит нефти. Первая промышленная установка для получения жидкого топлива по процессу Фишера–Тропша была введена в действие южноафриканской компанией Sasol в «одноименном» г. Сасолбург в 1956 году: конверсия осуществляется на кобальтовых и железистых катализаторах при температуре около 200 °С. В дальнейшем в этой стране той же компанией были построены еще 6 модифицированных «нефтеугольных» установок. К настоящему времени почти 70 % ежегодного спроса на нефтепродукты в ЮАР обеспечиваются их производством из угля.

Учитывая большие запасы угля в стране, использование его для получения синтетических энергоносителей не повлияет на какие-то экономические аспекты мирового соотношения в потреблении энергоресурсов.

В книге систематизированы материалы по методам газификации углей, проведен анализ технологий получения синтез-газа, последующего его ожижения и получения синтетических моторных топлив. Рассмотрена возможность использования для этих целей углей Мунайского месторождения (Алтайский край).

Настоящее учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специализации «Высокотемпературные установки и технологии», Бийского технологического института АлтГТУ им. И.И. Ползунова.

^ 1 Ископаемые угли и методы их переработки


Ископаемые угли представляют собой природные полимеры, состав и структура которых меняется в зависимости от возраста угля. Высокомолекулярная структура угля состоит из ароматических, гидроароматических, гетероциклических и алифатических фрагментов, различных функциональных групп. Эти фрагменты связаны между собой разнообразными способами, в том числе посредством алифатических связей углерод–углерод, углерод–кислород, углерод–азот, углерод–сера. Для более молодых бурых углей характерно более высокое содержание гетероатомов (прежде всего кислорода) по сравнению с каменными углями, в составе которых преобладают конденсированные полиароматические фрагменты. Макромолекулы угольной структуры могут соединяться между собой с помощью электронно-донорно-акцепторных взаимодействий.

Одна из возможных структур угля приведена на рисунке 2. Из функциональных групп в угле обычно превалируют кислородосодержащие группы, входящие в состав фенолов, карбоновых кислот, спиртов, эфиров и карбонильных соединений. Наряду с органической массой в ископаемом угле присутствует минеральная часть, представленная такими элементами, как кремний, алюминий, кальций, железо и другие. В целом состав ископаемых углей более сложен, чем нефти, и может существенно различаться, даже в пределах одного угольного месторождения.





Рисунок 2 – Фрагмент гипотетической структуры угля


Целью большинства процессов химической переработки угля (за исключением получения углеродных материалов) является его преобразование в низкомолекулярные органические продукты, по возможности достаточно однородного состава. Превращение
угля в более привычные для химика органические соединения достигается при термической обработке и воздействии различных реагентов. В процессе нагревания в первую очередь разрываются наиболее слабые алифатические цепочки, которыми связаны конденсированные ароматические структуры [1].








































































































































оставить комментарий
страница1/9
Дата09.04.2012
Размер0.81 Mb.
ТипДокументы, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы:   1   2   3   4   5   6   7   8   9
отлично
  3
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх