ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 03.07.2025

Просмотров: 16

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

16.Методы переработки твердого топлива

Методы переработки различных топлив. Большое распростране­ние получили процессы пирогенетической переработки топлив, при которых физические и химические превращения протекают при вы­соких температурах. Пирогенетическая переработка топлив может протекать по трем основным направлениям: газификация, гидриро­вание и нагрев без доступа воздуха, называемый также сухой пе­регонкой и пиролизом.

Газификацией топлива называется процесс, при котором органическая часть твердого топлива превращается в го­рючие газы при взаимодействии с воздухом, водяным паром, кисло­родом и другими газами. Газификация позволяет получать из мало­ценного (в частности, многозольного) топлива так называемые гене­раторные газы, которые представляют собой беззольное, тран­спортабельное топливо и сырье для химической промышленности. В зависимости от применяемого для газификации газообразного агента - дутья и режима получают, главным образом, следующие генераторные газы: воздушный, водяной, паровоздушный, паро- кислородный, отличающиеся друг от друга по составу и свойствам.В этих газах могут содержаться горючие компоненты: окись угле­рода, водород, метан. Газификация проводится при 900-1100 С. Высокая температура достигается за счет тепла экзотермических реакций взаимодействия газифицирующих агентов с топливом. Процесс газификации топлива был распространен в промышленно­сти. Однако в настоящее время в связи с усиленным развитием добычи природного и попутного газов и применения их как топлива и сырья химической промышленности в ряде городов и на промышлен­ных предприятиях генераторные газы заменены природными.

Гидрированием топлива, или гидрогениза­цией, называют переработку топлива, при которой под влиянием высокой температуры, при действии водорода и в присутствии ката­лизаторов протекают реакции, приводящие к образованию продук­тов, более богатых водородом, чем сырье. Высокие температуры при гидрировании достигаются нагреванием реагирующих веществ го­рячими газами через стенку и за счет тепла экзотермических реак­ций. Процессы гидрирования используются при переработке жид­ких и твердых топлив.

Сухая перегонка топлива происходит при нагре­вании топлива без доступа воздуха. В результате могут протекать: а) физические процессы, например разделение жидких топлив на фракции по температурам кипения и др., б) химические процессы — глубокие химические деструктивные превращения компонентов топ­лива с получением ряда продуктов. Роль и характер отдельных про­цессов при пиролизе различных видов топлив неодинаковы. В боль­шинстве случаев их суммарный тепловой эффект эндотермический и поэтому для процессов пиролиза необходим подвод тепла извне. Нагрев реакционных аппаратов большей частью производится горя­чими дымовыми газами, которые передают тепло топливу через стенку или же при непосредственном соприкосновении с ним. Сухой перегонке подвергают твердые и жидкие топлива. Сухая перегонка твердых топлив (пиролиз): углей, торфа, древесины, сланцев — сложный процесс, при котором протекают параллельные и последо­вательные реакции. В общем эти реакции могут быть сведены к рас­щеплению молекул, входящих в состав топлива, полимеризации, конденсации, деалкилированию, ароматизации продуктов расщеп­ления и т. п. Качество и количество продуктов, получаемых при пирогепетической переработке различных топлив, неодинаковы и прежде всего зависят от вида перерабатываемого топлива, а затем для каждого топлива от температурных условий, продолжитель­ности пребывания в зоне высоких температур и ряда других факто­ров. При процессах пиролиза получаются твердые, газообразные и парообразные продукты.


2. КОКСОВАНИЕ КАМЕННЫХ УГЛЕЙ. Коксование - метод переработки твердых топлив, преиму­щественно углей, заключающийся в нагревании их без доступа воздуха до 900-1050оС. Топливо при этом разлагается с образова­нием летучих веществ и твердого остатка - кокса. При постепенном нагревании компоненты угля претерпевают глубокие физические и химические превращения: до 250оС происходит испарение влаги, выделение окиси и двуокиси углерода; около 300оС начинается выделение паров смолы и образование пирогенетической воды; выше 350°С уголь переходит в пластическое состояние; при 500-550оС наблюдается бурное разложение пластической массы с выделением первичных продуктов (газа и смол) и твердение ее с образованием полукокса. Повышение температуры до 700оС сопровождается даль­нейшим разложением полукокса, выделением из него газообразных продуктов; выше 700оС преимущественно происходит упрочнение кокса. Летучие продукты, соприкасаясь с раскаленным коксом, нагретыми стенками и сводом камеры, в которой происходит коксо­вание, подвергаются пиролизу, превращаются в сложную смесь паров (с преобладанием соединений ароматического ряда) и газов, содержащих водород, метан и др. Большая часть серы исходных углей и все минеральные вещества остаются в коксе. Таким образом, коксование - это сложный двухфазный процесс, складывающийся из процессов теплопередачи, диффузии и большого количества разнообразных реакций. При коксовании каменных углей в ре­зультате получают следующие продукты: кокс, коксовый газ, ка­менноугольную смолу, сырой бензол, надсмольную воду и соли аммония (большей частью сульфат аммония).

Сырьем для коксования служат спекающиеся угли, которые дают прочный и пористый металлургический кокс, например, кок­сующиеся угли марки К. Однако в промышленной практике соста­вляется смесь — шихта, состоящая не только из коксующихся углей, но и из углей других марок, например шихта из донецких углей имеет примерно следующий состав: газовых углей 20%, жир­ных 40%, коксовых 20% и отощенных спекающихся 20%. Включение в шлихту углей различных марок позволяет расширить сырье­вую базу коксохимической промышленности, получить качествен­ный кокс и обеспечить высокий выход смолы, сырого бензола и коксового газа.


17. Методы переработки жидких топлив

Важнейшие жидкие топлива-нефть, а также жидкие продукты, получаемые при ее переработке. Процессы переработки

Основные методы переработки и аппаратура. В зависимости от получаемых при переработке нефти продуктов существуют три варианта переработки нефти: топливный с получением мо­торного и котельного топлив; топливно - масляный, при котором получают топлива и смазочные масла, и нефтехимический (комплексный), при реализации которого получают не только топлива и масла, но и сырье для химической промышлен­ности. Для всех процессов переработки нефти характерна общность методов. Их можно разделить на две группы: физические и химиче­ские.

Физические методы переработки нефти основаны на различии физических свойств компонентов нефти: температуры кипе­ния, кристаллизации, растворимости и т. п. Наибольшее "распрост­ранение получила так называемая прямая перегонка нефти и неф­тепродуктов, основанная на разнице в температурах кипения от­дельных фракций.

Химические методы основаны на глубоких химиче­ских деструктивных превращениях, которые претерпевают углево­дороды, содержащиеся в нефти или нефтепродуктах под влиянием температуры, давления, катализаторов. Наибольшее распространение среди этих методов получили различные виды крекинга.

При переработке нефти получили также распространение про­весы, протекающие в результате каталитических преращений.

Аппаратура, применяемая при переработке нефти и нефтепродуктов, должна обеспечить нагревание их до высокой температуры.

39. Значение и области применения катализа

Катализ-наиболее эффективное и рациональное средство ускорения химических реакций. Каталитические процессы приме­няются в промышленности в большом масштабе, причем область их применения прогрессивно растет. Подавляющее большинство новых производств, освоенных за последние годы химической про­мышленностью, включают каталитические процессы. Каталитиче­ские реакции подчиняются общим законам химии и термодинамики, но действие катализаторов значительно облегчает практическое осуществление ряда химических реакций. В присутствии катали­заторов эти реакции ускоряются в тысячи и миллионы раз, про­текают при более низких температурах, что экономически выгодно. Ряд промышленных процессов удалось осуществить только благодаря применению катализаторов.


Катализ применяется при получении важнейших неорганиче­ских продуктов основной химической промышленности: водорода, аммиака, серной и азотной кислот. Особенно велико и разнообразно применение катализа в технологии органических веществ, прежде всего в органическом синтезе - в процессах окисления, гидрирования, дегидрирования, гидратации, дегидратации и др. При помощи катализаторов получают основные полупродукты для синтеза высокополимеров. Непосредственное получение высокомолекулярных соединений полимеризацией и поликонденсацией мономеров также осуществляется с участием катализаторов. На применении катализаторов основаны многие методы переработки нефтепродуктов: каталитический крекинг, риформинг, изомериза­ция, ароматизация и алкилирование углеводородов. Жидкое мо­торное топливо из твердого (ожижение твердого топлива) получа­ют при помощи катализаторов.


40. Аппаратурное оформление каталитических процессов

Проведение каталитических реакций з однородной среде тех­нически легко осуществимо. Аппараты, в которых проводят гомо­генные каталитические процессы в газовой фазе, могут быть ка­мерами, колоннами, трубчатыми теплообменниками и т. п. Гомо­генное окисление S02 оксидами азота осуществляется при нитрозном способе производства серной кислоты как в жидкой, так ча­стично и в газовой фазе в свободном объеме насадки башен. Эн­дотермический процесс дегидратации уксусной кислоты б парах в присутствии катализатора парообразного триэтилфосфата ведут в трубчатых реакторах, обогреваемых топочными газами, цирку­лирующими в межтрубмом пространстве. Жидкофазный катализ производят обычно в реакторах с различного рода перемешивающими устройствами. Например, поликонденсацию фенола и аль­дегида в водном растворе с катализатором соляной кислотой ве­дут з реакторах с механическими мешалками.

Реакторы гетерогенного катализа, особенно контактные аппараты, в которых реагируют газы па твердых катали­заторах, весьма разнообразны. Контактные аппараты должны ра­ботать непрерывно, обладать высокой интенсивностью, обеспечи­вать режим процесса, близкий к оптимальному, в особенности оп­тимальный температурный режим, должны иметь минимальное гидравлическое сопротивление, простую конструкцию и легко об­служиваться.

Классификация каталитических реакторов по фазовому при­знаку определяет конструкцию реактора. Гетерогенно-каталитические процессы могут происходить в газовой и жидкой фазах с твердым или жидким катализатором. Подавляющее большинство промышленных каталитических процессов осуществляется в газо­вой фазе на твердых катализаторах.

Но температурному режиму гетерогенно-каталитическне реак­торы подразделяют па адиабатические, изотермические и поли тер­мические. По степени перемешивания исходных веществ с продук­тами реакции различают предельные режимы идеального вытес­нения и полного смешения, а также режимы неполного перемешивания, фактически существующие в промыш­ленных каталитических реакторах и характеризуемые диффузи­онной моделью.

По гидродинамическому режиму взаимодействия зернистого твердого катализатора с потоком газа каталитические реакторы делят на следующие группы: I) с неподвижным (фильтрующим) слоем катализатора; 2) со взвешенным (кипящим) слоем катали­затора; 3) с непрерывно движущимся катализатором по всей вы­соте реакционного объема. Этой классификацией не охвачены ре­акторы поверхностного контакта с размещением катализатора в виде труб или сеток, через которые пропускается газ.