Переработка твердого топлива

Методы переработки твердого топлива основаны на гетерогенных, главным образом некаталитических, процессах в системах Т-Г, Т-Ж-Г и многофазных, осуществляемых при высоких температурах. При нагрева­нии в различных условиях каменный уголь и другие виды твердого топли­ва претерпевают сложные изменения, ведущие к образованию новых твер­дых, жидких и газообразных продуктов. Методы высокотемпературной переработки твердого топлива можно разделить на три основных направ­ления: пиролиз, газификация и гидрогенизация.

Пиролиз - это нагревание топлива в закрытых реакторах без дос­тупа воздуха, сопровождаемое глубокими деструктивными, химическими превращениями компонентов топлива. Химические превращения при пи­ролизе - это в основном расщепление крупных молекул и вторичные пре­вращения продуктов расщепления - их полимеризация, конденсация, деалкилирование, ароматизация и др. В зависимости от назначения получае­мых продуктов пиролиз проводят в различных интервалах температур. Низкотемпературный пиролиз, называемый полукоксованием, осуществляют при нагреве топлива до конечной температуры 500-580°С, а высокотемпературный пиролиз, называемый коксованием, - при на­гревании до 900-1050°С.

Первичными продуктами коксования являются твердый остаток - кокс и летучие вещества - коксовый газ. Сырьем для коксования служат кок­сующиеся угли, способные при 350-400°С переходить в пластичное со­стояние и дающие прочный и пористый металлургический кокс. Для кок­сования применяют смеси (шихты), составленные не только из коксую­щихся углей, но и из углей других марок.

По масштабам производства коксование занимает первое место среди существующих методов переработки топлива. Масштабы коксования оп­ределяются мощностью черной металлургии - выплавкой чугуна, потреб­ляющей около 80 % кокса, и литейным производством.

Коксование - производство, основанное на полном комплексном использовании всех компонентов сырья - каменного угля. Коксо­химическая промышленность одновременно с коксом вырабатывает сотни химических продуктов, полупродуктов и мономеров - сырье химической промышленности. Из коксуемой шихты получается в среднем (%): кокса - 65-80; смолы - 3-5; сырого бензола - 1-1,1; сульфата аммония - 1-1,2; коксового газа - 15-18 (310-340 м³ на 1 т сухой шихты).

Газификация - это превращение органической части твердого топлива в горючие газы путем неполного окисления воздухом, водяным паром или их смесями в газогенераторах при температуре около 1000°С.

Гидрогенизация (гидрирование) - это обработка топлива во­дородом при высоких температурах и давлении в присутствии катализато­ров; при гидрогенизации происходит превращение исходного топлива в новые жидкие, газообразные и твердые продукты, обогащенные водоро­дом.

Так как в мировом топливном балансе повышается роль твердого топ­лива, то во всем мире разрабатывают методы (а также происходит возрож­дение прежних методов на новой основе) получения из углей и сланцев дешевого жидкого и газообразного топлива, а также химического сырья.

Контрольные вопросы к теме IХ

«Переработка углеродсодержащего сырья»

1. На какие классы подразделяются нефти по составу?

2. Из чего состоят углеводородная, неуглеводородная и минеральная части нефти?

3. Какие вещества называются нефтепродуктами? Перечислите ос­новные из них.

4. Приведите общую схему переработки нефти.

5. Для чего проводятся операции стабилизации, обессоливания и обезвоживания добытой нефти?

6. Какие процессы нефтепереработки называются первичными и вто­ричными?

7. Что является целью прямой гонки нефти?

8. Какие превращения претерпевают углеводороды различных клас­сов при крекинге нефтепродуктов?

9. Что характеризует стабильность углеводородов в процессе крекин­га и как она зависит от температуры и сложности молекулы угле­водорода?

10. В чем преимущества каталитического крекинга перед термичес­ким?

11.Что такое гидрокрекинг и где он используется в нефтепереработ­ке?

12.Что такое риформинг нефтепродуктов?

13.Чем отличается облагораживание бензина (повышение октаново­го числа) от ароматизации (синтез индивидуальных углеводородов)?

14. С какой целью и как проводится очистка нефтепродуктов?