Отечественная технология значительно отличается от промышленных разработок Германии в период 30-40-х гг. прошедшего века, и иных разработок данного типа, представленных США, Японией и Великобританией за последнее время. Ее экономическая эффективность позволяет при ее реализации получать жидкое топливо из угля методом прямой гидрогенизацией, что серьезно выгодно по сравнению с производством его из нефти.
Технология изготовления жидкого топлива из угля включает ряд технологических процессов, протекающих в различных физико-химических условиях, подлежащих коренному совершенствованию с применением достижений зарубежной и отечественной науки и практики, без чего сложно было рассчитывать на перспективу реализации разработок в промышленности.
Угольные элементы каменных и бурых углей невысокой степени метаморфизма, используемые для создания жидких продуктов, взаимодействуют в замкнутой системе, в связи с чем проникновение в нее реагентов затруднено. По этой причине, на стадии подготовления угля к ожижению для сушки угля до содержания влаги 1,0 процента и меньше и измельчения его применяют способ высокоскоростной термообработки (10000-15000°С в мин.) в вихревых камерах , дающий возможность нагревать его в инертной среде за части сек., увеличивать его удельную поверхность и число микропор в 5-10 раз в сравнении с исходным углем, значительно повышая его реактивную способность. Удельные капитальные вложения на его термообработку в данных камерах в 22 раза ниже, в случае использования барабанных сушилок, применявшихся раньше в промышленной технологии.
Для образования шламов и углемасляных смесей ожижения, имеющих 45-50 процента твердых элементов и транспортабельных обычными насосами по трубопроводам, применен способ диспергирования. Распыление систем уголь-жидкие ингредиенты сопровождается дополнительным активацией и измельчением угля и реагентов. В итоге гидрогенизации угля получается некоторое число воды (3-5 процента от угля), которая отчасти используется для готовки раствора катализатора, а главная масса идет в остатки производства, содержащие непревращенный уголь (около 10 проц.), минеральные продукты, катализатор, которые подвергаются распылению и сжигаются в виде ДТС для восстановления катализатора, а также утилизации сточных вод, образующихся при производстве. Главная доля катализатора, входящая в сырье, находится в системе, а доля уходит при сжигании шлама.
Важное влияние на интенсивное ожижения угля дало использование в составе пастообразователя 20-30 процента переносчиков водорода в небольшой части гидрированных в отдельной стадии изготовления ароматических углеводородов. Присутствие в смеси таких соединений может осуществлять передачу водорода угольным элементам на ранних этапах преобразования, тем самым предотвращая реакцию конденсации при нагревании угольного мультимера до температуры нарушения его структуры и превращение его в жидкие ингредиенты. В присутствии переносчиков водорода изменяется механизм самой реакции, а именно — угольный кислород угля (около 23 процентов) выводится главным образом в виде оксида углерода, но не воды, что значительно уменьшает расход водорода в процессе.
Для перехода угля в жидкие ингредиенты применен новый способ гидрогенизации органической многих угля в присутствии микроскопического количества (до 0,1 проц.) активного катализатора, элементы которого соответствуют габаритам макромолекул угольного мультимера. Создание каталитического комплекса производили за чет использования в составе пастообразователя водорастворимых солей металлов в виде эмульсии, и равномерного размещения их при нагреве до температуры 400-430 град. в итоге микровзрывов капель эмульсии. Сравнительно большая концентрация катализатора позволяет компенсировать сравнительно низкое давление водорода и осуществить глубокое превращение угля в жидкие ингредиенты при невысоком газообразовании, что значительным образом снижает расход водорода извне. Тем самым удельные капитальные вложения и расходы по эксплуатации сокращаются до пяти раз в сравнении с процессом под давлением. Важным элементом экономии водорода считается использование способа короткоциклового поглащения, применяемого для очистки газа от примесей оксидов углерода, углеводородов, аммиака, сероводорода.
Совокупность всех перечисленных, а также иные новые разработки в доли подготовки угля для гидрогенизации, реагентов, катализаторов, проверенные на опытно-промышленной установке дали возможность разработать совершенно новую технологию ожижения угля, используя при этом невысокое давление. В итоге при равных условиях газообразование и расход водорода понизились в 1,5-2,0 раза в сравнении с промышленной практикой. Хотя при получении жидких продуктов из твердого угля требуется все-таки до 3,4-4 процента молекулярного водорода, который следует производить извне. Его получение требует газификации угля и получение из синтез-газа. Подобный процесс представляет способ газификации угля под давлением в кипящем слое. Этот процесс значительно эффективнее раньше известных, применявшихся на российских и заграничных газовых заводах (в 60-е годы на территории Российской Федерации получали до 35 млрд. Мз газа в год из угля, торфа, сланцев).
Жидкие компоненты (до 45 проц.) из угля имеют в своей основе фракции с точкой кипения до 360°С и являются сырьем для готовки моторного топлива способами гидроочистки, каталитического риформинга, гидрокрекинга, известными на нефтеперерабатывающих заводах. Специфический состав таких продуктов, в т.ч., большое содержание ароматических углеводородов в сравнении с нефтепродуктами, а также наличие азото- и серо содержащих соединений, примесей фенолов потребовал использования особенных катализаторов для возможности получения реактивного топлива, высококачественного бензина и дизеля.
Использование невысокого давления в российской технологии дало возможность не только лишь значительно снизить объемы затрат на создание и в ведение в эксплуатацию предприятия, но еще и полностью применить для этого оснащение, выпускаемое предприятиями РФ, что значительно, т.к. не потребует дополнительных вложений в создание машиностроительной базы. Такая практика подтверждена проектированием, изготовлением оснащения для промышленных установок типа СТ-5 и СТ-75, проработка аппаратуры для промустановок.
Следует подчеркнуть, что сейчас, несмотря на изобилие нефтепродуктов и недогруженность переработкой перерабатывающих заводов, существуют почти все научно-инженерные и экономические предпосылки для формирования головного промышленного модуля для производства жидкого топлива по стоимости, не выше 100 $/тонна. Нужно разработать государственную программу, договориться с инвесторами для исполнения в ближайшие 2-3 г. проекта для выбранного региона РФ как основу, последующего развития производства жидкого топлива из угля как альтернативного в необходимом масштабе.
Метки: нефтепереработка, ожижение угля, переработка, уголь
