ქვანახშირის ჰიდროგენიზაცია. დესტრუქციული ნახშირის ჰიდროგენიზაცია

დესტრუქციული ჰიდროგენიზაცია ხორციელდება მსუბუქი თხევადი საწვავის - ბენზინისა და ნავთის - მყარი ან მძიმე თხევადი საწვავისგან მიღების მიზნით. თავისი ქიმიით, ეს არის ძალიან რთული პროცესი, რომლის დროსაც მაღალმოლეკულური ნაერთების (ქვანახშირის მაკრომოლეკულების) გაყოფა (განადგურება) ხდება ერთდროულად უფრო მარტივი გაჯერებული და უჯერი ნახშირწყალბადების და ფრაგმენტების წარმოქმნასთან და ფრაგმენტებში წყალბადის დამატებით - ორმაგი ბმების ადგილი და არომატული ნახშირწყალბადები. ასევე ხდება დეპოლიმერიზაცია და სხვა პროცესები.
წყალბადის დამატება (ჰიდროგენიზაცია) თან ახლავს მოცულობის შემცირებას და სითბოს გამოყოფას. ჰიდროგენიზაციის რეაქციების წარმოქმნას ხელს უწყობს წნევის მატება და რეაქციის სითბოს მოცილება.
როგორც წესი, ნახშირის ჰიდროგენიზაცია ხორციელდება 2000-7000 ნმ2 წნევით და 380-490 ° C ტემპერატურაზე. რეაქციის დასაჩქარებლად გამოიყენება კატალიზატორები - რკინის, ვოლფრამის, მოლიბდენის ოქსიდები და სულფიდები სხვადასხვა აქტივატორებით.
ჰიდროგენიზაციის პროცესის სირთულიდან გამომდინარე, ნახშირისგან მსუბუქი საწვავის - ბენზინისა და ნავთის მიღების პროცესი ორ ეტაპად - თხევადი და ორთქლის ფაზაში მიმდინარეობს. ჰიდროგენიზაციისთვის ყველაზე შესაფერისია ახალგაზრდა შავი და ყავისფერი ნახშირი, რომელიც შეიცავს წყალბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას. ნახშირი საუკეთესოდ ითვლება, რომელშიც ნახშირბადისა და წყალბადის თანაფარდობა არ არის 16-17-ზე მეტი. მავნე მინარევებია გოგირდი, ტენიანობა და ნაცარი. დასაშვები ტენიანობა 1-2%, ნაცარი 5-6%, გოგირდის შემცველობა მინიმალური უნდა იყოს. წყალბადის მაღალი მოხმარების თავიდან ასაცილებლად, ჟანგბადით მდიდარი საწვავი (მაგ. ხე) არ არის წყალბადირებული.
ჰიდროგენიზაციის პროცესის ტექნოლოგია შემდეგია. წვრილად დაფქული ნახშირი (1 მმ-მდე) ნაცრის სასურველი შემცველობით ურევენ კატალიზატორს, ყველაზე ხშირად რკინის ოქსიდებს, აშრობენ და ფრთხილად დაფქვავენ პესტლის წისქვილში ზეთით, რომელიც მიიღება ჰიდროგენიზაციის პროდუქტების გამოყოფით. ნახშირის შემცველობა პასტაში უნდა იყოს 40-50%. პასტა იკვებება ჰიდროგენიზაციის განყოფილებაში პესტლის ტუმბოს საშუალებით საჭირო წნევით; ახალი და მოცირკულირე წყალბადი მიეწოდება იქ კომპრესორებით 2 და 3. ნარევი წინასწარ თბება სითბოს გადამცვლელ 4-ში სითბოს საშუალებით
მოდის ჰიდროგენაციის სვეტიდან, ორთქლიდან და გაზიდან, შემდეგ კი მილის ღუმელში 5-დან 440 ° C-მდე და შედის ჰიდროგენაციის სვეტში 6, სადაც ტემპერატურა იზრდება 480 ° -მდე რეაქციის სიცხის გამო. ამის შემდეგ, რეაქციის პროდუქტების გამოყოფა ხდება გამყოფში, რომლის ზედა ნაწილი ტოვებს ორთქლსა და გაზს, ხოლო შლამს ქვედა ნაწილიდან.
გაზის ორთქლის ნარევი გაცივდება სითბოს გადამცვლელში 4 და წყლის გამაგრილებელში 8-დან 50°C-მდე და ცალკევდება 9. წნევის მოხსნის შემდეგ ხდება კონდენსატი გამოხდილი, მიიღება "ფართო ფრაქცია" (300-350°) და მძიმე. ზეთი. ფართო ფრაქცია მისგან ფენოლების მოპოვების შემდეგ გადადის ჰიდროგენიზაციის მეორე ეტაპზე. სეპარატორ 7-ში გამოყოფილი ლამი გამოყოფილია ცენტრიფუგირებით მძიმე ზეთად და მყარ ნარჩენად, რომელიც ექვემდებარება ნახევრად კოკირებას. შედეგად წარმოიქმნება მძიმე ზეთი და ფრაქცია, რომელსაც ემატება ფართო. ნაცარი ნარჩენები გამოიყენება საწვავად. მძიმე ზეთები გამოიყენება მაკარონის დასამზადებლად. გამყოფ 9-ში გამოყოფილი აირები, სკრაბერში 10 ნახშირწყალბადების შეწოვის შემდეგ წნევით ზეთებით, უბრუნდება პროცესს ცირკულაციის ტუმბოს 3-ის საშუალებით.
ჰიდროგენიზაცია მეორე სტადიაში ყველაზე ხშირად ხორციელდება WSo-ს თანდასწრებით 3000 ნმ2 წნევით 360-445°C. მიღებული ჰიდროგენაციის პროდუქტიდან იზოლირებულია ბენზინი და ნავთი ან დიზელის საწვავი. ჰიდროგენიზაციის შედეგად მიღებულ საწვავში არ არის უჯერი ნახშირწყალბადები და გოგირდი არის წყალბადის სულფიდის სახით, რომელიც ადვილად იხსნება ტუტეთი და შემდეგ წყლით გარეცხვით. დესტრუქციული ჰიდროგენიზაცია ხორციელდება ქრომის, ნიკელის, მოლიბდენის შემცველი შენადნობი ფოლადებისგან დამზადებულ სვეტებში. კედლის სისქე 200 ლ-მდე, სიმაღლე 18 მ-მდე და დიამეტრი 1 მ. ორთქლის ფაზაში ჰიდროგენიზაციის სვეტებში კატალიზატორი მოთავსებულია ბადისებრ თაროებზე.
ბენზინის მოსავლიანობამ შეიძლება მიაღწიოს 50-53% ქვანახშირის წვის მასაზე.

ნახშირის მარაგი ბუნებაში მნიშვნელოვნად აღემატება ნავთობის მარაგს. 3,5 ტრილიონი ტონა წიაღისეული საწვავიდან, რომელიც შეიძლება მოიპოვოს დედამიწის ნაწლავებიდან, 80% არის ქვანახშირი. მსოფლიოში ნახშირის მარაგების ნახევარი ჩვენს ქვეყანაშია.

ქვანახშირი არის ორგანული ნივთიერებების რთული ნარევი, რომლებიც წარმოიქმნება ხის და მცენარეების ნარჩენების დაშლის შედეგად მილიონობით წლის განმავლობაში. ნახშირის დამუშავება მიდის სამი ძირითადი მიმართულებით: კოქსირება, ჰიდროგენიზაცია და არასრული წვა.

ნახშირის კოქსირება ხორციელდება კოქსის ღუმელებში, რომლებიც წარმოადგენს კამერებს, რომელთა ზედა ნაწილში არის ნახშირის ჩასატვირთი ღიობები (სურ. 5). კამერები ერთმანეთისგან გამათბობელი კედლებით არის გამოყოფილი. ისინი წვავენ წინასწარ გაცხელებულ გაზს, რომელიც მდებარეობს კამერების ქვეშ მდებარე რეგენერატორებში.

1 - გაზის კოლექტორი კონდენსაციის პროდუქტებისთვის; 2 - არასტაბილური კოქსის პროდუქტების მოცილება; 3 - ლუქი ნახშირის ჩასატვირთად; 4 - კოქსირების კამერები;

5 - გათბობის კედლები; 6 - რეგენერატორები (თბომცვლელები) საწვავის გაზისა და ჰაერის გასათბობად

სურათი 5 - კოქსის ღუმელის ცალკე ელემენტის სქემა

კამერებში ტემპერატურა 1000–1200°C. ამ ტემპერატურაზე, ჰაერზე წვდომის გარეშე, ნახშირი განიცდის რთულ ქიმიურ გარდაქმნებს, რის შედეგადაც წარმოიქმნება კოქსი და აქროლადი პროდუქტები. ქვანახშირის კოქსირება პერიოდული პროცესია: კოქსის გადმოტვირთვის შემდეგ, ქვანახშირის ახალი ნაწილი იტვირთება კამერაში. მიღებულ კოქს ადუღებენ წყლით. გაცივებული კოქსი იგზავნება მეტალურგიულ ქარხნებში, სადაც გამოიყენება როგორც შემცირების საშუალება ღორის რკინის წარმოებაში. როდესაც აქროლადი პროდუქტები (კოქსის გაზი) გაცივდება, ქვანახშირის ტარი და ამიაკი წყალი კონდენსირდება. ამიაკი, ბენზოლი, წყალბადი, მეთანი, ნახშირბადის მონოქსიდი (II), აზოტი, ეთილენი და სხვა ნივთიერებები რჩება შეუსაბამოდ. ამ გაზების გოგირდმჟავას ხსნარში გავლისას ამიაკი გამოიყოფა ამონიუმის სულფატის სახით. ამონიუმის სულფატი გამოიყენება როგორც აზოტოვანი სასუქი. ბენზოლი მიიღება გამხსნელში და შემდეგ გამოხდილი ხსნარიდან. ამიაკისა და ბენზოლისგან გამოყოფის შემდეგ კოქსის ღუმელის გაზი გამოიყენება როგორც საწვავი ან ქიმიური ნედლეული. ქვანახშირის ტარი წარმოიქმნება მცირე რაოდენობით (3%-მდე). მაგრამ, კოქსის წარმოების მასშტაბებიდან გამომდინარე, ქვანახშირის ტარი განიხილება, როგორც ნედლეული რიგი ორგანული ნივთიერებების სამრეწველო წარმოებისთვის. ქვანახშირის ტარიდან მიიღება ბენზოლი და მისი წარმოებულები, ნაფტალინი, ფენოლი და სხვა არომატული ნაერთები. ნახშირის კოქსის დროს მიღებული ძირითადი პროდუქტები ნაჩვენებია დიაგრამაზე (ნახ. 6).

თუ 350 ° C-მდე მდუღარე პროდუქტები განდევნილ იქნა ფისიდან, მაშინ რჩება მყარი მასა - მოედანი. გამოიყენება რკინისა და ხის კონსტრუქციების შესაღებად შეუცვლელი ლაქების დასამზადებლად.

ქვანახშირის ჰიდროგენიზაცია ხორციელდება 400-600°C ტემპერატურაზე 25 მპა-მდე წყალბადის წნევის ქვეშ კატალიზატორის თანდასწრებით. ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება თხევადი ნახშირწყალბადების ნარევი, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც საავტომობილო საწვავი. ამ მეთოდის უპირატესობაა დაბალი ხარისხის იაფფასიანი ყავისფერი ნახშირის ჰიდროგენირების შესაძლებლობა, რომლის მარაგი ჩვენს ქვეყანაში უზარმაზარია.

სურათი 6 - ძირითადი პროდუქტები, რომლებიც მიღებულია ქვანახშირის კოქსირებიდან

ნახშირის არასრული წვის შედეგად წარმოიქმნება ნახშირბადის მონოქსიდი (II). კატალიზატორზე (ნიკელი, კობალტი) წყალბადისა და ნახშირბადის მონოქსიდის (II) ნორმალური ან მომატებული წნევის დროს შესაძლებელია გაჯერებული და უჯერი ნახშირწყალბადების შემცველი ბენზინის მიღება:

nCO + (2n+1)H 2 ® C n H 2 n +2 + nH 2 O

nCO + 2nH 2 ® C n H 2 n + nH 2 O

დ.ი. მენდელეევმა შემოგვთავაზა ნახშირის აირისებრ საწვავად გადაქცევის პროგრესული მეთოდი მისი გაზიფიცირებით უშუალოდ გაჩენის ადგილზე (მიწისქვეშა). ამჟამად ჩვენს ქვეყანაში და მის ფარგლებს გარეთ მიმდინარეობს ნახშირის მიწისქვეშა გაზიფიცირებაზე მუშაობა.

ნახშირის ჰიდროგენაციით დამუშავება პირდაპირი გათხევადების ყველაზე მრავალმხრივი მეთოდია. თეორიული საფუძველიწყალბადის გავლენა ორგანულ ნაერთებზე ზეწოლის ქვეშ განვითარდა მე-20 საუკუნის დასაწყისში. აკადემიკოსი ვ.ნ.იპატიევი. პირველი ვრცელი კვლევები ჰიდროგენიზაციის პროცესების გამოყენების შესახებ ნახშირის გადამუშავებაში ჩატარდა გერმანელმა მეცნიერებმა 1910-1920-იან წლებში. 1920-1940 წლებში. გერმანიაში ამ ტექნოლოგიის საფუძველზე შეიქმნა არაერთი სამრეწველო საწარმო. 1930-1950-იან წლებში. სსრკ-ში, ინგლისში, აშშ-ში და ზოგიერთ სხვა ქვეყანაში აშენდა ექსპერიმენტული და სამრეწველო დანადგარები ჰიდროგენიზაციის მეთოდით ნახშირის პირდაპირი გათხევადებისთვის.

ჰიდროგენიზაციის დამუშავების შედეგად ნახშირის ორგანული მასა იხსნება და გაჯერებულია წყალბადით იმ ხარისხით, რაც დამოკიდებულია სამიზნე პროდუქტების დანიშნულებაზე. კომერციული საავტომობილო საწვავის წარმოება უზრუნველყოფილია პირველ (თხევად-ფაზაში) სტადიაზე მიღებული თხევადი პროდუქტების ორთქლის ფაზის ჰიდროგენიზაციის მეთოდებით დამუშავებით.

300-500°C ტემპერატურულ დიაპაზონში ნახშირის თხევადი ფაზის ჰიდროგენიზაციის დროს ნადგურდება ნახშირის რთული მატრიცა, რასაც თან ახლავს ქიმიური ბმების რღვევა და აქტიური თავისუფალი რადიკალების წარმოქმნა. ეს უკანასკნელი, წყალბადით სტაბილიზირებული, ქმნის უფრო მცირე მოლეკულებს, ვიდრე საწყისი მაკრომოლეკულები. თავისუფალი რადიკალების რეკომბინაცია ასევე იწვევს მაკრომოლეკულური ნაერთების წარმოქმნას. რადიკალების სტაბილიზაციისთვის აუცილებელი წყალბადი ნაწილობრივ უზრუნველყოფილია გამხსნელების - წყალბადის დონორების გამოყენებით. ეს არის ნაერთები, რომლებიც ნახშირთან ურთიერთქმედებით დეჰიდროგენდება მაღალ ტემპერატურაზე და ამ შემთხვევაში გამოთავისუფლებული ატომური წყალბადი უერთდება ნახშირის განადგურების პროდუქტებს. წყალბადის დონორი გამხსნელი ასევე არის პასტის წარმომქმნელი აგენტი. თხევად ფაზაში ჰიდროგენიზაციის პროცესის პირობებში რომ იყოს, მას უნდა ჰქონდეს დუღილის წერტილი 260°C-ზე მეტი. შედედებულ არომატულ ნაერთებს, უპირველეს ყოვლისა ტეტრალინს, აქვთ კარგი წყალბადის დონორის თვისებები. ამ ჯგუფის უფრო მაღალი დუღილის ნაერთები (ნაფთალინი და კრეზოლი) ნაკლებად აქტიურია, მაგრამ როდესაც ისინი შერეულია ტეტრალინთან, ხდება სინერგიული ეფექტი: ტეტრალინისა და კრეზოლის თანაბარი ნაწილების ნარევს აქვს უფრო მაღალი დონორის უნარი, ვიდრე ცალ-ცალკე.

პრაქტიკაში, წყალბადის დონორის გამხსნელად ყველაზე ფართოდ გამოიყენება არა ცალკეული ნივთიერებები, არამედ ნახშირის გათხევადების პროდუქტების დისტილაციური ფრაქციები, შედედებული არომატული ნაერთების მაღალი შემცველობით. გამხსნელებში მავნე მინარევებია პოლარული ნაერთები, როგორიცაა ფენოლები, ასევე ასფალტენები, რომელთა შემცველობა არ უნდა აღემატებოდეს 10-15%-ს. დონორის თვისებების შესანარჩუნებლად, მოცირკულირე გამხსნელი განიცდის ჰიდროგენიზაციას. გამხსნელის დახმარებით, როგორც წესი, შესაძლებელია ნახშირზე „გადატანა“ არაუმეტეს 1,5% (მას.) წყალბადისა. ნახშირის ორგანული მასის ტრანსფორმაციის სიღრმის გაზრდა მიიღწევა აირისებრი მოლეკულური წყალბადის პირდაპირ რეაქტორში შეყვანით.

მრავალრიცხოვანი კვლევების საფუძველზე დადგინდა, რომ მეტამორფიზმის დაბალი სტადიის ქვანახშირი სასურველია ჰიდროგენიზაციის თხევად პროდუქტად გადამუშავებისთვის.

ცხრილი 3.5. კანსკ-აჩინსკის ყავისფერი ნახშირის და კუზნეცკის აუზების მყარი ნახშირის მახასიათებლები

ანაბარი, რაიონი

კანსკო-აჩინსკის აუზი

ველი

ბარა' დანიური
იტალიელი
ბერეზოვსკოე
ირშა-ბოროდინო
ნაზაროვსკოე
Ბანი
ურიუპინსკოე
	კუზნეცკი
ლენინური
იერუნაკოვსკი
ტერსინსკი
პლოტნიკოვსკი

ma და ყავისფერი ნახშირი ვიტრინიტის არეკვლის ინდექსით L° = 0,35-0,95 და ინერტული პეტროგრაფიული მიკროკომპონენტების შემცველობა არ არის 15%-ზე მეტი (წონა). ეს ნახშირები უნდა შეიცავდეს 65-86% (წონით) ნახშირბადს, 5%-ზე მეტს (წონა) წყალბადს და არანაკლებ 30% (წონით) ორგანულ მასაზე დაფუძნებულ აქროლად ნივთიერებებს. მათში ნაცრის შემცველობა არ უნდა აღემატებოდეს 10%-ს (წონა), ვინაიდან ნაცრის მაღალი შემცველობა უარყოფითად მოქმედებს პროცესის მატერიალურ ბალანსზე და ართულებს აღჭურვილობის მუშაობას. ჩვენს ქვეყანაში, კან-სკო-აჩინსკის ყავისფერი ქვანახშირი და კუზნეცკის აუზების ნახშირი ყველაზე მეტად აკმაყოფილებს ამ მოთხოვნებს (ცხრილი 3.5).

ნახშირის ვარგისიანობა თხევადი საწვავის წარმოებისთვის ჰიდროგენაციით შეიძლება შეფასდეს ელემენტარული შემადგენლობის მონაცემებიდან. I. B. Rapoport-მა აღმოაჩინა, რომ თხევადი ჰიდროგენაციის პროდუქტების გამოსავლიანობა ქვანახშირის ორგანულ მასაზე მცირდება ნახშირბადისა და წყალბადის მასის თანაფარდობის მატებასთან ერთად და აღწევს მინიმალურ მნიშვნელობას (72%) C:H=16-ზე. ამერიკული ნახშირის გათხევადების შემადგენლობისა და უნარის სტატისტიკურმა ანალიზმა შესაძლებელი გახადა 0,86 კორელაციით დადგინდეს თხევადი პროდუქტების გამოსავლიანობის შემდეგი წრფივი დამოკიდებულება [C? გ, % (წონა.)] შიგთავსიდან [% (წონა.)] (წყალბადისა და ორგანული გოგირდის საწყის დემინერალიზებულ ნახშირბადში:

ოდნავ განსხვავებული წრფივი კავშირი 0,85 კორელაციით იქნა მიღებული ავსტრალიური ნახშირის შესწავლისას:

ყავისფერი ნახშირი ადვილად თხევადდება, მაგრამ, როგორც წესი, შეიცავს უამრავ ჟანგბადს (30%-მდე თითო WMD), რომლის მოცილება მოითხოვს წყალბადის მნიშვნელოვან მოხმარებას. ამავდროულად, მათში აზოტის შემცველობა, რომელიც ასევე მოითხოვს წყალბადის ამოღებას, უფრო დაბალია, ვიდრე ბიტუმიან ნახშირში.

მნიშვნელოვანი ფიზიკური მახასიათებლებია ფორიანობა და გამხსნელების დატენიანება. ნახშირის თხევადობის ხარისხზე მნიშვნელოვნად მოქმედებს მათში შემავალი მინერალური მინარევები და მიკროელემენტები. გათხევადების პროცესებში ფიზიკური და კატალიზური ეფექტის უზრუნველყოფით, ისინი არღვევენ პირდაპირ კავშირს თხევადი პროდუქტების მოსავლიანობასა და ნახშირის ორგანული ნაწილის შემადგენლობას შორის.

ძირითადი პარამეტრები, რომლებიც გავლენას ახდენენ ქვანახშირის გათხევადების ხარისხზე და თხევადი ფაზის ჰიდროგენაციით მიღებული პროდუქტების თვისებებზე, არის ტემპერატურა და წნევა, რომლებზეც მიმდინარეობს პროცესი. თხევადი ფაზის ჰიდროგენიზაციის ოპტიმალური ტემპერატურული რეჟიმი 380-430°C დიაპაზონშია და თითოეული კონკრეტული ნახშირისთვის მის ვიწრო დიაპაზონშია. 460°C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე მკვეთრად იზრდება გაზის წარმოქმნა და ციკლური სტრუქტურების წარმოქმნა. პროცესის წნევის მატებასთან ერთად, ნახშირის გათხევადების სიჩქარე იზრდება.

სინთეზური საავტომობილო საწვავის მისაღებად ნახშირის თხევადი ფაზის ჰიდროგენიზაციის დამუშავების განხორციელების ორი მეთოდი არსებობს - თერმული დაშლა და კატალიზური ჰიდროგენიზაცია.

თერმული დაშლა ნახშირის ქიმიური გარდაქმნის რბილი ფორმაა. გამხსნელ-წყალბადის დონორთან ურთიერთობისას, ნახშირის ორგანული ნივთიერების ნაწილი გადადის ხსნარში და მყარი ნარჩენების გამოყოფის შემდეგ, ჩვეულებრივ წარმოადგენს ქვანახშირის მაღალ დუღილ ექსტრაქტს, რომელიც თავისუფლდება მინერალებისგან, გოგირდის, ჟანგბადისგან და. აზოტის შემცველი ნაერთები და სხვა არასასურველი მინარევები. ნახშირის გარდაქმნის ხარისხის გასაზრდელად წყალბადის გაზი შეიძლება მიეწოდოს ხსნარს. საწყისი ნახშირის ტიპებიდან, გამხსნელი და პროცესის პირობებიდან გამომდინარე, სხვადასხვა დანიშნულების პროდუქტების მიღება შესაძლებელია თერმული დაშლით.

პირველად ნახშირის თერმული დაშლის ტექნოლოგია შემოგვთავაზეს A. Pott-მა და X. Brochet-მა 1920-იან წლებში. 1940-იანი წლების დასაწყისისთვის გერმანიაში ამ ტექნოლოგიის საფუძველზე მუშაობდა ქარხანა, რომლის სიმძლავრე იყო 26,6 ათასი ტონა ექსტრაქტი წელიწადში.

ამ ქარხანაში, პასტა, რომელიც შედგებოდა დაქუცმაცებული ნახშირის ერთი ნაწილისა და გამხსნელის ორი ნაწილისგან, თბებოდა მილის ღუმელში 430 ° C-მდე 10-15 მპა წნევის ქვეშ. თხევადი პროდუქტები გამოიყოფა გაუხსნელი ნახშირისგან და მისი მინერალური ნაწილისგან ფილტრაციით 150°C ტემპერატურაზე და 0,8 მპა წნევაზე. გამხსნელად გამოყენებული იყო ქვანახშირის ფისის თხევადი ფაზის ჰიდროგენაციის ცტრალინის, კრეზოლის და საშუალო ზეთის ნარევი. ექსტრაქტის გამოსავლიანობა დარბილების წერტილით 220°C და ნაცრის 0,15-0,20% (წონა.) შემცველობით იყო ნახშირის ორგანული ნივთიერებების დაახლოებით 75% (წონა). ექსტრაქტი ძირითადად გამოიყენებოდა როგორც ნედლეული მაღალი ხარისხის ელექტროდის კოქსის მისაღებად.

1960-იანი წლებიდან არაერთმა ქვეყანამ შეიმუშავა და დანერგა საპილოტე და სადემონსტრაციო ქარხნებში ახალი თაობის პროცესები, რომლებიც დაფუძნებულია ნახშირის თერმულ დაშლაზე. მიერ დანიშნულებისამებრისინი შეიძლება დაიყოს ორ ტიპად: 1) პროცესები, რომლებშიც მხოლოდ პირველადი მყარი ან თხევადი პროდუქტები მიიღება ნორმალურ პირობებში, ჩვეულებრივ განკუთვნილია ელექტროსადგურების ღუმელებში წვისთვის, და 2) პროცესები, რომლებიც მოიცავს პირველადი პროდუქტების გადამუშავებას უფრო კვალიფიციურ (პირველ რიგში) გადაქცევა, საავტომობილო) საწვავი თერმული დამუშავების, ჰიდროგენიზაციისა და გადამუშავების მეორადი პროცესების დახმარებით.

ნახშირის SRC (Solvent Rafined Coab) მოპოვების პროცესი, რომელიც შემუშავებულია აშშ-ში ძირითადი ვერსიით SRC-I, ხორციელდება რეაქტორში 425–470°C ტემპერატურაზე, 7–10 მპა წნევაზე და ა. რეაქციის ზონაში ყოფნის დრო „30 წთ. პროცესის ძირითად პროდუქტს წარმოადგენს გოგირდისგან გაწმენდილი ნახშირის ექსტრაქტი, რომელიც გამკვრივდება 150-200 °C ტემპერატურაზე.

SRC-II პროცესის შეცვლილ ვერსიაში, რომლის სქემა ნაჩვენებია ნახ. 3.2, წნევის 14 მპა-მდე გაზრდით და რეაქციის ზონაში ნახშირის პასტის ყოფნის დროის გაზრდით, მიიღება ფართო ფრაქციული შემადგენლობის თხევადი საწვავი, როგორც მთავარი სამიზნე პროდუქტი. საწყის ნახშირს დაფქვისა და გაშრობის შემდეგ ურევენ ნახშირის ცხელ სუსპენზიას. შედეგად მიღებული პასტა წყალბადთან ერთად გადადის გახურებულ გამათბობელში და შემდეგ იგზავნება რეაქტორში. წყალბადის საჭირო ტემპერატურა და ნაწილობრივი წნევა შენარჩუნებულია ცივი წყალბადის მიწოდებით რეაქტორის რამდენიმე წერტილში. რეაქციის პროდუქტები პირველად გამოიყოფა გაზის გამყოფებში. თხევადი პროდუქტებისგან გამოყოფილი გაზი, რომელიც შეიცავს უპირატესად (I სტადია) წყალბადს და აირისებრ ნახშირწყალბადებს წყალბადის სულფიდისა და ნახშირორჟანგის შერევით, 38°C-მდე გაგრილების შემდეგ, იგზავნება მჟავა აირის გამწმენდ სისტემაში. კრიოგენულ ქარხანაში გამოიყოფა აირისებრი ნახშირწყალბადები C 3 -C 4 და გაწმენდილი წყალბადი (ის უბრუნდება პროცესს). დარჩენილი მეთანის ფრაქცია მასში შემავალი ნახშირბადის მონოქსიდის მეთანიზაციის შემდეგ იკვებება საწვავის ქსელში. თხევადი პრო-

ბრინჯი. 3.2. BIS-I ქვანახშირის თერმული დაშლის პროცესის სქემა:

1 - მიქსერი მაკარონის დასამზადებლად; 2 - ღუმელი პასტის გასათბობად; 3 - რეაქტორი; 4 - გაზის გამყოფების ბლოკი; 5 - მჟავა აირის შთამნთქმელი; 6 - კრიოგენული გაზის გამოყოფა; 7 - საწვავის გაზის გამწმენდი დანადგარი; 8 - აირისებრი ნახშირწყალბადების გამოყოფა; 9-ერთეული სინგაზისა და წყალბადის ევოლუციის გასაწმენდად; 10 - გოგირდის აღდგენის განყოფილება; II - ნარჩენების გაზიფიკაციის რეაქტორი; 12 - ატმოსფერული სვეტი; 13 - ვაკუუმის სვეტი;

1 - გამხმარი ფხვნილი ნახშირი; II - წყალბადი; III - ქვანახშირის სუსპენზია; IV - პროცესის საწვავი; V - გოგირდი; VI - ჟანგბადი: VII - წყლის ორთქლი; VIII - ინერტული ნარჩენი; IX - ნახშირის დანარჩენი მინერალური ნაწილი; X - თხევადი პროდუქტი გაზის გამოყოფის შემდეგ; LU - საწვავი გაზი; HC - ეთანი; XIII - პროპანი; XIV - ბუტანები; XV - ბენზინის ფრაქცია გაწმენდისა და რეფორმისთვის; XVI - შუა დისტილატი რაფინირებისთვის; XVII-

გაზის გამყოფების მძიმე დისტილატის პროდუქტები შედიან ატმოსფერულ სვეტში, სადაც ისინი იყოფა ბენზინის ფრაქციად (28-193°C), შუა დისტილატად (193-216°C) და მძიმე დისტილატად (216-482°C). გაზის გამყოფებში გამოყოფის პირველ ეტაპზე ჩამოყალიბებული ნახშირის სუსპენზია იყოფა ორ ნაკადად: ერთი მიეწოდება გადაადგილებას ორიგინალური ნახშირით, მეორე - ვაკუუმის სვეტში. ვაკუუმის სვეტის ზემოდან, სუსპენზიაში შემავალი თხევადი დისტილატის ნაწილი ჩაედინება ატმოსფერულ სვეტში, ხოლო დარჩენილი ნაწილი ქვემოდან მიდის სინთეზური გაზის მისაღებად, რომელიც გამოიყენება წყალბადის წარმოებისთვის ან საწვავად.

მშრალი დაშლილი ბიტუმოვანი ნახშირის საფუძველზე, პროდუქციის გამოსავლიანობა EIS-C პროცესში წყალბადის მოხმარებისას 4,4% (წონა.) არის [% (წონა.)]:

ქვანახშირის EDS ("Exxon Donor Solvent") თერმული დაშლის პროცესი განკუთვნილია სინთეზური ზეთის წარმოებისთვის, მისი შემდგომი გადამუშავებით საავტომობილო საწვავში. ამ ტექნოლოგიის მიხედვით, ნახშირი დაფქვისა და გაშრობის შემდეგ ურევენ ცხელ წყალბადის დონორ გამხსნელს. როგორც ეს უკანასკნელი, გამოიყენება პროცესის თხევადი პროდუქტის 200-430°C ფრაქცია, რომელიც წინასწარ ჰიდროგენიზირებულია აპარატში Co-Mo კატალიზატორის სტაციონარული ფენით. ნარევი იკვებება აღმავალი დინების რეაქტორში აირისებრ წყალბადთან ერთად, სადაც ნახშირის თერმული დაშლა ხდება 430-480°C ტემპერატურაზე და 14-17 მპა წნევაზე. შედეგად მიღებული პროდუქტები იყოფა (გაზის სეპარატორში და ვაკუუმური დისტილაციით) აირებად და ფრაქციებად, რომლებიც მდუღარე 540°C-მდე და ნარჩენებად >540°C, რომელიც ასევე შეიცავს ურეაქციო ნახშირს და ნაცარს. პროდუქტის მოსავლიანობა, კონვერტაციის სიჩქარე და პროცესის სხვა პარამეტრები დამოკიდებულია გადამუშავებული ნახშირის ტიპზე. თხევადი პროდუქტების მოსავლიანობასა და შემადგენლობაზე ასევე გავლენას ახდენს ნარჩენების გადამუშავება. მაგალითად, ზე. პროცესის სხვადასხვა ტექნოლოგიურ დიზაინში (ნარჩენის რეცირკულაციის გარეშე-I და ნარჩენის რეცირკულაციის გარეშე - II), ფრაქციების გამოსავლიანობაა: [% (წონით.)] :

ნედლეულის ტიპებიდან გამომდინარე, თხევადი პროდუქტების გამოსავლიანობა მშრალ და გაფუჭებულ ნახშირზე, ნარჩენების სრული რეცირკულაციასთან ერთად, შეიძლება განსხვავდებოდეს 42-დან 51% -მდე (წონით), ხოლო აირების Ci-C 3 - 11-დან 21-მდე. % (წონა.). ყველა მიღებული ფრაქცია უნდა იყოს დამუშავებული გოგირდის და აზოტის მოსაშორებლად. ჰეტერონაერთების შემცველობა იზრდება ფრაქციების დუღილის წერტილის მატებასთან ერთად.

შემოთავაზებულია EDS პროცესის ტექნოლოგიური სქემის ორი ვარიანტი, რომლებიც განსხვავდება წყალბადის და საწვავის გაზის წარმოების მეთოდებში. პირველ ვერსიაში, წყალბადი იწარმოება მსუბუქი გაზების ორთქლის რეფორმით, რომლებიც პროცესის პროდუქტების ნაწილია, ხოლო საწვავის გაზი მიიღება პროცესის თხევადი პროდუქტის ვაკუუმური დისტილაციის ნარჩენების დამუშავებით კოქსირების განყოფილებაში კოქსის გაზიფიკაციით ("Flexicoking" ”), რომელიც ერთდროულად აწარმოებს დამატებით რაოდენობას მსუბუქი თხევადი პროდუქტების. ასეთი პროცესის თერმული ეფექტურობა არის დაახლოებით 56%.

მეორე ვარიანტი უზრუნველყოფს მაქსიმალურ მოქნილობას პროდუქციის ასორტიმენტში. ვაკუუმის ნარჩენების დაახლოებით ნახევარი მუშავდება Flexicoking განყოფილებაში თხევადი პროდუქტებისა და საწვავის გაზის მისაღებად, ხოლო დარჩენილი რაოდენობით წყალბადი იწარმოება. ამრიგად, თერმული დაშლის შედეგად მიღებული მსუბუქი ნახშირწყალბადის აირები კომერციული პროდუქტია. ამ ვარიანტის თერმული ეფექტურობა 63%-ს აღწევს.

EDS ტექნოლოგიის საფუძველზე 1980 წელს შეერთებულ შტატებში ამოქმედდა სადემონსტრაციო ქარხანა დღეში 250 ტონა ნახშირის სიმძლავრით, რომლის მშენებლობაში კაპიტალური ინვესტიციები შეადგენდა $370 მლნ $1,4 მილიარდი (1982 წლის ფასებში) .

თერმული დაშლის პროცესების უპირატესობებში შედის დაბალ საოპერაციო ტემპერატურა, ვიდრე ნახშირის პიროლიზის დროს და მიღებული თხევადი პროდუქტის ხარისხის ცვალებადობის შესაძლებლობას შედარებით ფართო დიაპაზონში, პროცესის პარამეტრების შეცვლით. ამავდროულად, თერმული დაშლის დროს, ნახშირის ღრმა გადაქცევა მიიღწევა პროცესის მაღალი წნევის დროს და მიღებული პროდუქტების შემადგენლობაში ჭარბობს მაკრომოლეკულური ნაერთები. ამ უკანასკნელის არსებობა განპირობებულია იმით, რომ უკვე დაბალ ტემპერატურაზე იწყება წარმოქმნილი თავისუფალი რადიკალების რეკომბინაციის პროცესები, რასაც თან ახლავს მეორადი არომატული სტრუქტურების წარმოქმნა, რომლებიც ნაკლებად რეაქტიულია, ვიდრე ნახშირის საწყისი ორგანული ნივთიერება. წყალბადის დონორებისა და პასტაში გახსნილი მოლეკულური წყალბადის არსებობა რეაქციულ ნარევში საკმარისად ვერ აფერხებს ამ პროცესებს. ამ მეთოდის სამრეწველო დანერგვისას წარმოიქმნება მთელი რიგი სირთულეები. რთული ტექნიკური პრობლემაა თხევადი პროდუქტებისგან არარეაგირებული ნახშირისა და ფერფლის გამოყოფა. შედეგად მიღებული სამიზნე პროდუქტი არის თხევადი პროცესის პირობებში, მაგრამ ნორმალურ პირობებში ის შეიძლება იყოს ნახევრად მყარი და თუნდაც მყარი, რომლის ტრანსპორტირება, შენახვა და საბოლოო პროდუქტად გადამუშავება რთულია.

კატალიზური ჰიდროგენიზაცია. ქვანახშირის გარდაქმნის ხარისხის მატება, მიღებული თხევადი პროდუქტების შემადგენლობის გაუმჯობესება და ჰიდროგენიზაციის პროცესის წნევის დაქვეითება შესაძლებელია კატალიზატორების გამოყენებით. ეს უკანასკნელი ხელს უწყობს წყალბადის გადატანას გამხსნელიდან ნახშირბადში და ააქტიურებს მოლეკულურ წყალბადს, გარდაქმნის მას ატომურ ფორმაში.

კატალიზატორების გამოყენებით ნახშირის პირდაპირი ჰიდროგენაციის დამუშავების სფეროში კვლევა დაიწყო გერმანელმა მეცნიერებმა ფ. ბერგიუსმა და მ. პიერმა 1912 წელს. ამ სამუშაოების შედეგად, 1927 წელს, პირველი სამრეწველო დანადგარი ქვანახშირის კატალიზური ჰიდროგენაციისთვის ტევადობით. აშენდა წელიწადში 100 ათასი ტონა თხევადი პროდუქტი (ბერგიუს-პეერის პროცესი). 1940-იანი წლების დასაწყისისთვის გერმანიაში უკვე ფუნქციონირებდა ამ ტიპის 12 საწარმო, რომლებიც აწარმოებდნენ წელიწადში 4,2 მილიონ ტონამდე საავტომობილო საწვავს, პირველ რიგში, საავიაციო ბენზინს. 1935 წელს ინგლისში აშენდა ქვანახშირის ჰიდროგენიზაციის საწარმო, ხოლო აშშ-ში ამ სფეროში სამუშაოები 1949-1953 წლებში განხორციელდა დიდ საპილოტე ქარხანაზე.

საბჭოთა კავშირში, ნ.მ. კარავაევმა და ი. ბ. რაპოპორტმა დაიწყეს კვლევა საშინაო ნახშირის ჰიდროგენაციაზე 1929 წელს. მოგვიანებით, A.D. Petrov, A.V. Lozovoy, B.N. Dolgov, მნიშვნელოვანი წვლილი შეიტანეს ამ სამუშაოების განვითარებაში. , D. I. Orochko, A.V. Frost. , ვ.ი. კარჟევი და რიგი სხვა საბჭოთა მეცნიერები. 1937 წელს ქალაქ ხარკოვში შეიქმნა და ექსპლუატაციაში შევიდა პირველი ქარხანა ჩვენს ქვეყანაში ყავისფერი ნახშირის ჰიდროგენაციის გადამუშავებისთვის. 1950-იანი წლების დასაწყისისთვის აშენდა კიდევ რამდენიმე მსგავსი საწარმო.

იმ წლების სამრეწველო დანადგარებში გამოიყენებოდა სამსა და ოთხსაფეხურიანი ნახშირის დამუშავების სქემები. თხევადი ფაზის ჰიდროგენიზაციის ეტაპზე პასტა - 40% ქვანახშირი და 60% მაღალი დუღილის ნახშირის პროდუქტი რკინის კატალიზატორის დამატებით - ექვემდებარებოდა წყალბადის გაზს 450–490 °C ტემპერატურაზე და წნევაზე მეტი. 70 მპა-მდე სამი ან ოთხი თანმიმდევრულად მოწყობილი რეაქტორის სისტემაში. ქვანახშირის თხევად პროდუქტად და გაზად გადაქცევის ხარისხი შეადგენდა 90-95% (წონა). ვინაიდან კატალიზატორის რეგენერაციის ეკონომიკური მეთოდები იმ დროს არ იყო შემუშავებული, უმეტეს შემთხვევაში გამოიყენებოდა იაფი დაბალი აქტივობის კატალიზატორები, რომლებიც დაფუძნებულია რკინის ოქსიდებსა და სულფიდებზე. რეაქტორების სისტემაში და 440-450°C ტემპერატურაზე ცხელი სეპარატორის გავლის შემდეგ, მოცირკულირე წყალბადის შემცველი გაზი და თხევადი პროდუქტები ამოიღეს ზემოდან. შემდეგ, ცივ სეპარატორში, აირი გამოეყო სითხეს და გარეცხვის შემდეგ, დაუბრუნდა ციკლს, რომელიც შერეულია სუფთა წყალბადით. ორეტაპიანი წნევის შემცირების შემდეგ ნახშირწყალბადის აირებისა და წყლის გამოყოფისთვის, თხევადი პროდუქტი ექვემდებარებოდა დისტილაციას და ფრაქციას დუღილის ბოლო წერტილით 320-350 °C-მდე და ნარჩენი (მძიმე ზეთი, მას იყენებდნენ განზავებისთვის. ჰიდროგენაციის შლამი ცენტრიფუგამდე) იზოლირებული იყო.

თხევადი ფაზის ჰიდროგენიზაცია განხორციელდა ორი სქემის მიხედვით: დახურული ციკლით (სრული რეცირკულაცია) პასტის წარმომქმნელი აგენტის მეშვეობით და მძიმე ზეთის ჭარბი რაოდენობით. პირველი სქემის მიხედვით, ჰიდროგენიზაციის ქარხნების უმრავლესობა ფუნქციონირებდა, ძირითადად ორიენტირებულია ბენზინისა და დიზელის საწვავის წარმოებაზე. მძიმე ზეთთან მუშაობისას, ქვანახშირის დანადგარის სიმძლავრე გაიზარდა 1,5-2-ჯერ, მაგრამ მძიმე ზეთი უნდა დაექვემდებაროს ცალკეული ჰიდროგენაციის დამუშავებას მსუბუქად მდუღარე პროდუქტებში ან გამოყენებული იქნას ელექტროდის კოქსის წარმოებისთვის.

ნახშირის დამუშავების დროს დახურული ციკლით პასტის წარმომქმნელი აგენტის მიხედვით, თხევადი პროდუქტების გამოსავლიანობა, რომელიც დუღს 320 ° C ტემპერატურამდე, იყო 55-61% (მასობრივი) წყალბადის მოხმარებისას 6% (მასამდე). ). ეს პროდუქტები, რომლებიც შეიცავდნენ 10-15% ფენოლს, 3-5% აზოტოვან ფუძეებს და 30-50% არომატულ ნივთიერებებს, შემდეგ ექვემდებარებოდნენ ორეტაპიანი ორთქლის ფაზის ჰიდროგენიზაციას ჰიდროკრეკინგის კატალიზატორების ფიქსირებულ საწოლზე. ბენზინის მთლიანი გამოსავლიანობა ოქტანური რიცხვით 80-85 საავტომობილო მეთოდის მიხედვით აღწევდა 35%-ს (მასად), ხოლო ბენზინისა და დიზელის საწვავის ერთდროული წარმოებით მათი საერთო გამოსავლიანობა იყო დაახლოებით 45% (მასობრივი) გაანგარიშებით. საწყისი ქვანახშირი; წყალბადი მიიღება ნახშირის ან ნახევრად კოქსის გაზიფიცირებით.

25%-მდე მყარი ნივთიერების შემცველი ტალახი გადასამუშავებლად იგზავნებოდა, რაც ყველაზე შრომატევადი და ენერგო ინტენსიური ეტაპი იყო მთელ ტექნოლოგიურ ციკლში. ჰიდროგენატის მძიმე ფრაქციასთან 12-16% (წონა) შემცველობამდე განზავების შემდეგ ტალახი ექვემდებარებოდა ცენტრიფუგას. დაახლოებით 40% მყარი შემცველობის ნარჩენი დამუშავებული იყო ნახევრად კოქსირებით დოლის მბრუნავ ღუმელებში 10-15 ტ/სთ სიმძლავრით, ხოლო მსუბუქი თხევადი კოქსირების პროდუქტები შერეული იყო ჰიდროგენატის დისტილატულ ფრაქციასთან. ცენტრიფუგირებით მიღებული მძიმე ზეთის დისტილაცია დაბრუნდა მაკარონის ციკლში.

კატალიზატორის დაბალი აქტივობა, ლამის დამუშავების სირთულეები და სხვა ფაქტორები განაპირობებდა პროცესში მაღალი წნევის და დიდი რაოდენობით წყალბადის გამოყენების აუცილებლობას. დანადგარებს ჰქონდათ დაბალი ერთეული პროდუქტიულობა, ისინი გამოირჩეოდნენ მნიშვნელოვანი ენერგეტიკული ინტენსივობით.

სხვადასხვა სფეროში, I S ° Z Dany p ° მეორე თაობის R ° სავარცხლები სხვადასხვა ქვეყანაში და, პირველ რიგში, სსრკ-ში, აშშ-სა და გერმანიაში.

ამ პროცესების შემუშავებისას კვლევის ძირითადი აქცენტი გაკეთდა აღჭურვილობის პროდუქტიულობის წნევის შემცირებაზე, ხარჯების შემცირებაზე და ლამის დამუშავებისა და კატალიზატორის რეგენერაციის გაუმჯობესებაზე. დღეისათვის შემოთავაზებულია 20-მდე ვარიანტი თელა ქარხნებში ნახშირის პირდაპირი ჰიდროგენაციის კატალიზური გათხევადების პროცესების ტექნოლოგიური დიზაინისთვის, ლაბორატორიიდან სადემონსტრაციო ქარხნებამდე, ტევადობით 50-დან 600 ტონამდე დღეში P ქვანახშირისთვის.

BergiusN-Pipia FRG ნახშირის ჰიდროგენიზაციის ეგრეთ წოდებული „ახალი გერმანული ტექნოლოგია“ შემუშავებულია ადრე გამოყენებული Pyr პროცესის საფუძველზე არააღდგენითი რკინის კატალიზატორის გამოყენებით. ძველი პროცესისგან განსხვავებით, ცირკულირებადი შუა დისტილატი გამოიყენება პასტის დასამზადებლად (ცენტრიფუგის გადინების ნაცვლად). თხევადი პროდუქტები გამოყოფილია მყარი ნარჩენებისგან ვაკუუმური დისტილაციით (ცენტრიფუგაციის ნაცვლად) და ტალახი გაზიფიცირებულია წყალბადის წარმოებისთვის. ბოტროპში (გერმანია) ამ ახალის საფუძველზე

საზღვარგარეთ განვითარებულ ქვანახშირის კატალიზური ჰიდროგენიზაციის პროცესებს შორის, ერთ-ერთი ყველაზე მომზადებული ინდუსტრიული განხორციელებისთვის არის H-Coa1 პროცესი (აშშ). ამ ტექნოლოგიის მიხედვით, თხევადი ფაზის ჰიდროგენიზაცია ხორციელდება აქტიური წვრილად დისპერსიული Co-Mo კატალიზატორის თხევადი კალაპოტის გამოყენებით, ნახატზე ნაჩვენები სქემის მიხედვით. 3.3.

მშრალ დაქუცმაცებულ ნახშირს ურევენ გადამუშავებულ ჰიდროგენიზაციის პროდუქტს, რათა წარმოიქმნას პასტის შემცველი 35-50% (წონა.) ნახშირი, რომელშიც შემდეგ შეჰყავთ შეკუმშული წყალბადი. მიღებული ნარევი თბება და იკვებება განაწილების ღვეზელის ქვეშ რეაქტორში თხევადი კატალიზატორით. პროცესი ტარდება 425-480 °C ტემპერატურაზე და დაახლოებით 20 მპა წნევაზე. რეაქციის პროდუქტები და არაკონვერტირებული ნახშირი მუდმივად ამოღებულია რეაქტორიდან ზემოდან, ხოლო დახარჯული კატალიზატორი ბოლოში. კატალიზატორის მუდმივი ცირკულაცია და რეგენერაცია უზრუნველყოფს მისი მაღალი აქტივობის შენარჩუნებას.

რეაქტორიდან ამოღებული ორთქლები, კონდენსაციის შემდეგ, გამოიყოფა წყალბადად, ნახშირწყალბადის აირებად და მსუბუქ დისტილატად. აირები იგზავნება გასაწმენდად, წყალბადი კი რეცირკულაციისთვის. რეაქტორის ზემოდან თხევადი პროდუქტები შედიან სეპარატორში, რომელშიც გამოყოფილია ფრაქცია, რომელიც შემდეგ ექვემდებარება დისტილაციას მსუბუქი და მძიმე დისტილატების მისაღებად. პირველიდან მიიღება ბენზინის და დიზელის ფრაქციები. გამყოფის ძირიდან გამოყოფილი ნარჩენი პროდუქტი ჰიდროციკლონებად იყოფა ორ ნაკადად: მყარი და მაღალი შემცველობით.

პირველი ნაკადი გამოიყენება როგორც პასტის წარმომქმნელი აგენტი, ხოლო მეორე მუშავდება ნალექით, ხოლო გამოყოფილი ტალახი, რომელიც შეიცავს 50%-მდე მყარი ნაწილაკების გაზიფიცირებას წყალბადის წარმოებისთვის. ლამის გამოყოფის შემდეგ დარჩენილი თხევადი პროდუქტი ექვემდებარება ვაკუუმურ დისტილაციას მძიმე დისტილატის და ქვაბის საწვავად გამოყენებული ნარჩენების მისაღებად.

სამიზნე პროდუქტების გამოსავლიანობა "H-Coa1" პროცესში აღწევს 51,4% (სტ.) ნახშირის ორგანულ მასაზე, მათ შორის ბენზინის ფრაქცია (28-200°C) -25,2% (ტ.), შუა დისტილატი (200 -). 260°C) - 12,9% (წონით) და მძიმე დისტილატი - 13,3% (წონა). წყალბადის მოხმარება თხევადი ფაზის ჰიდროგენიზაციისთვის არის 4,7% (ტ.). პროცესი დამუშავდა საპილოტე ქარხანაზე, რომლის სიმძლავრე 600 ტონაა დღეში.

ჩვენს ქვეყანაში აალებადი ნამარხების ინსტიტუტმა (IGI), გროზგიპრონეფტეხიმის და VNIIneftemash ინსტიტუტებთან ერთად, 1970-იან წლებში ჩაატარა კვლევების ფართო სპექტრი თხევადში ნახშირის ჰიდროგენიზაციის დამუშავების სფეროში.

ბრინჯი. 3.3. ნახშირის "H-Coa1" ჰიდროგენიზაციის გათხევადების პროცესის სქემა:

ნახშირის მომზადების 1 ეტაპი; 2 - გამათბობელი; 3 - რეაქტორი კატალიზატორის თხევადი კალაპოტით; 4 - კონდენსატორი; 5 - წყალბადის მოპოვების ერთეული; 6 - მაღალსიჩქარიანი გამყოფი; 7 - ატმოსფერული სვეტი; 8 - ჰიდროციკლოები; 9 - გამყოფი; 10 - ვაკუუმის სვეტი; 1 - ქვანახშირი; II - წყალბადი; III - რეციკლირებული მძიმე დისტილატი; IV - პასტა; V არის ჰიდროგენატის დონე; VI - თხევადი კატალიზატორის დონე; VII - რეგენერირებული კატალიზატორი; VIII - ორთქლ-გაზის ფაზა; IX - შედედებული ფაზა; X - დახარჯული კატალიზატორი; XI - თხევადი; XII - ფისები; XIII - აირისებრი ნახშირწყალბადები, ამიაკი და წყალბადის სულფიდი გოგირდის გამოყოფისა და წარმოებისთვის; XIV - მსუბუქი დისტილატი რაფინირებისთვის; XV - მძიმე დისტილატი; XVI - არარეციკლირებული ნავთობის ნარჩენი წყალბადის წარმოებისთვის; XVII-მძიმე დისტილატი რაფინირებისთვის; XVIII-

ნარჩენი საწვავის საწვავი. კვლევამ ახალი შედეგი გამოიღო ტექნოლოგიური პროცესი(IGI პროცესი), რომელშიც, რეგენერირებული აქტიური კატალიზატორის და ინჰიბიტორული დანამატების გამოყენების, ლამის დამუშავების გაუმჯობესებული ტექნოლოგიის და რიგი სხვა ტექნოლოგიური გადაწყვეტილებების წყალობით, შესაძლებელი გახდა წნევის შემცირება 10 მპა-მდე, ხოლო მაღალი თხევადი ჰიდროგენაციის პროდუქტების გამოსავლიანობა პროცესის წნევის შემცირებამ მნიშვნელოვნად შეამცირა სპეციფიკური კაპიტალი და საოპერაციო ხარჯები და შესაძლებელი გახადა 250-500 მ 3 სიმძლავრის მაღალი წარმადობის რეაქტორების გამოყენება, რომლებიც უკვე გამოიყენება ნავთობგადამამუშავებელ ინდუსტრიაში. IGI პროცესის ტესტირება მიმდინარეობს დიდ საპილოტე ქარხნებში.

IGI ტექნოლოგიის მიხედვით, ნახშირი წინასწარ იჭრება დამსხვრევით 5-13 მმ ნაწილაკების ზომით, ექვემდებარება მაღალსიჩქარიან გაშრობას მორევის კამერებში ნარჩენი ტენიანობის 1,5% (წონა.), შემდეგ კი მეორად მსხვრევა. ვიბრაციული სახეხი ნაწილაკების ზომით 100 მიკრონიზე ნაკლები.

0,2% Mo და 1,0% Fe(III) კატალიზატორი გამოიყენება დაფქულ ნახშირზე. ეს კომბინაცია შესაძლებელს ხდის ნახშირის ორგანული მასის 83%-მდე გარდაქმნის ხარისხს. ქვანახშირისა და კატალიზატორის მარილების ერთობლივი ვიბრო დაფქვა ასევე ეფექტურია, რადგან ეს ხსნის ნახშირის ორგანული მასის სტრუქტურის მიკროფორებს და უზრუნველყოფს კატალიზატორის სრულ და ერთგვაროვან დეპონირებას ნახშირის ზედაპირზე.

კატალიზატორის გარდა, ინჰიბიტორები შეიძლება შევიდეს რეაქციის ზონაში, როგორიცაა ქინოლინი, ანტრაცენი და სხვა ნაერთები, რომლებიც ასტაბილურებენ თავისუფალ რადიკალებს და ააქტიურებენ ნახშირის ორგანული ნაწილის განადგურებას მათი დაშლის დროს ატომური წყალბადის გამოყოფის გამო. ამ დანამატების 1-5%-ის შეყვანა უზრუნველყოფს ქვანახშირის გარდაქმნის ხარისხისა და თხევადი პროდუქტების მოსავლიანობის 10-15%-ით ზრდას.

ნახშირი მასზე გამოყენებული კატალიზატორით შედის მაკარონის მომზადების სისტემაში. პასტის წარმომქმნელ საშუალებად გამოიყენება ნახშირის დისტილატი დუღილის წერტილით 300-400°C, რომელიც წინასწარ ჰიდროგენდება 10 მპა წნევის ქვეშ ცალკე ეტაპზე. პროცესის ნორმალური წარმართვისთვის პასტს ამზადებენ ნახშირისა და გამხსნელის თანაბარი თანაფარდობით; ნახშირის უფრო მაღალი შემცველობით, სისტემაში პასტის ტრანსპორტირება რთულია მისი მაღალი სიბლანტის გამო. ქვანახშირის ზეთის პასტა, რომელშიც შეჰყავთ აირისებრი წყალბადი, წინასწარ თბება მილაკოვან ღუმელში და შედის ღრუ გაუხურებელი რეაქტორების სისტემაში 1,0-1,5 სთ-1 სიჩქარით. პასტის რეაქტორში ყოფნისას (30-60 წთ) ნახშირის ჰიდროგენიზაციის რეაქციები მიმდინარეობს ნახშირწყალბადის აირების წარმოქმნით (% -C4, ამიაკი, წყალბადის სულფიდი და ნახშირბადის ოქსიდები [10%-მდე (ტ.)], წყალი. და თხევადი პროდუქტები.როდესაც პროცესი მიმდინარეობს სითბოს გამოყოფით, ცივი წყალბადის შემცველი გაზი მიეწოდება რეაქტორებს ტემპერატურის გასაკონტროლებლად; ის ასევე ემსახურება როგორც შერევის აგენტს.

რეაქტორიდან ჰიდროგენაციის რეაქციის პროდუქტები იგზავნება ცხელ სეპარატორში. სეპარატორის ზემოდან გამოიყოფა ორთქლ-გაზის ნაკადი, რომელიც შეიცავს გაზებს და მსუბუქ თხევად პროდუქტებს, ხოლო ქვემოდან - შლამი, რომელიც შედგება 300-325°C-ზე მდუღარე თხევადი პროდუქტებისგან, ურეაქციო ნახშირისგან, ნაცარისაგან და კატალიზატორისგან.

ამ ლამის მთლიანი მყარი შემცველობა არის 10-15% (წონა). გაზის ორთქლის ნაკადი გაცივებულია და გამოყოფილია თხევად ნაწილად და ნახშირწყალბადის გაზად, რომელიც შეიცავს 75-80% (მოც.) წყალბადს, C1-C4 ნახშირწყალბადებს, ამიაკს, წყალბადის სულფიდს და ნახშირბადის ოქსიდებს. მოკლე ციკლის ადსორბციით სხვა აირების გამოყოფის შემდეგ წყალბადი უბრუნდება პროცესს. ნახშირწყალბადის გაზი გამოიყენება წყალბადის წარმოებისთვის პროცესში მისი მოხმარების 50-60%-ის ოდენობით. დანარჩენი საჭირო წყალბადი იწარმოება ცალკეულ ქარხანაში ნახშირის გაზიფიცირებით ან ტალახის გადამუშავების შედეგად მიღებული ნარჩენებით.

ცხრილი 3.6. ნახშირის ჰიდროგენიზაციის სხვადასხვა პროცესის თხევადი პროდუქტების დახასიათება ნავთობთან შედარებით

ლამის დამუშავება, პროცესის ერთ-ერთი ტექნიკურად რთული ეტაპი, IGI სქემაში ორ ეტაპად ხორციელდება. პირველ ეტაპზე ტალახი იფილტრება ნარჩენი მყარი შემცველობით დაახლოებით 30% (წონა), ხოლო მეორეში მას ექვემდებარება ვაკუუმური დისტილაცია 50-70% (წონა) მყარი შემცველობით მიღებულ ნარჩენებში. . ეს ნარჩენი პროდუქტი იწვება თხევადი ქვედა ციკლონის ღუმელში. წვის დროს მოლიბდენი 97-98%-ით გადადის გაზურ ფაზაში (1M02O3) და დეპონირდება ნაცარზე, საიდანაც შემდგომ გამოიყოფა ჰიდრომეტალურგიული მეთოდებით ხელახლა გამოყენებისთვის. წვის დროს გამოთავისუფლებული სითბო შეიძლება გამოყენებულ იქნას 2,5-2,8 ათასი კვტ/სთ ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის, ანუ 11 ტონა ორთქლი ყოველ ტონა ლამის ნარჩენზე.

ქვანახშირის ჰიდროგენიზაციის დამუშავების თხევადი პროდუქტები განსხვავდება ჩვეულებრივი ზეთისგან ელემენტარული შემადგენლობით და წყალბადის დაბალი შემცველობით, აგრეთვე აზოტისა და ჟანგბადის შემცველი ნაერთებისა და ალკენების მნიშვნელოვანი რაოდენობით არსებობით (ცხრილი 3.6). ამიტომ, კომერციული საავტომობილო საწვავის მისაღებად, ისინი უნდა დაექვემდებაროს მეორადი გაზის ფაზის ჰიდროგენაციის დამუშავებას.

IGI პროცესის სქემაში, თხევადი ფაზის ნახშირის ჰიდროგენიზაციის ფართო დისტილატის ჰიდრო დამუშავება 400 °C-მდე დუღილის წერტილით ხორციელდება 10 მპა წნევის ქვეშ თანმიმდევრულად რეაქტორის ორ ტემპერატურულ ზონაში, რათა მოერიდეთ პოლიმერიზაციის არასასურველ რეაქციებს, რაც იწვევს მაღალი დუღილის ნაერთების წარმოქმნას. პირველ ზონაში 230-250°С

ალკენების ჰიდროგენირებული ნაწილი, ყველაზე მიდრეკილი პოლიმერიზაციისკენ. შემდეგ, l; 400 ° C ტემპერატურაზე, ალკენების ძირითადი მასა და ნაწილობრივ არომატული ნაერთები ჰიდროგენდება; ასევე ხდება გოგირდის, ჟანგბადის და აზოტის შემცველი ნაერთების განადგურება. ჰიდრო დამუშავება ხორციელდება ალუმინის-კობალტ-მოლიბდენის კატალიზატორების თანდასწრებით, რომლებიც ფართოდ გამოიყენება ნავთობის გადამუშავებაში. თუმცა, რიგ შემთხვევებში, ნახშირის დისტილატებში ჰეტეროატომური ნაერთების მაღალი შემცველობის გამო, ეს კატალიზატორები არ არის საკმარისად ეფექტური ან სწრაფად იწამლება. ამიტომ საჭიროა ახალი სტაბილური კატალიზატორები.

IGI ტექნოლოგიის გამოყენებით ყავისფერი ნახშირის ჰიდროგენიზაციის საწყისი დისტილატის მახასიათებლები და მისი ჰიდროპროდუცირების პროდუქტები მოცემულია ცხრილში. 3.7. თხევადი ფაზის ნახშირის ჰიდროგენიზაციის პირველადი დისტილატური პროდუქტები არასტაბილურია. შენახვისას ისინი იცვლიან ფერს და წარმოქმნიან უხსნად ნალექებს, რაც გამოწვეულია მათი არსებობით

ცხრილი 3.7. ყავისფერი ქვანახშირის თხევადი ფაზის ჰიდროგენიზაციისა და მისი ჰიდროგადამუშავების პროდუქტების დისტილატის მახასიათებლები და გამოსავლიანობა

	ჰიდროგენაციის დისტილატი	დისტილატის ჰიდროგამწმენდი პროდუქტები
ინდექსი		ჯამები არ-თ	და. კ -180 °С
სიმკვრივე, კგ / მ 3 შემცველობა,
აზოტოვანი ფუძეები
იოდის ნომერი, ნახშირწყალბადების ჯგუფის შემადგენლობა, პარაფინები და ნაფთენი არომატული ნახშირწყალბადები ფრაქციული შემადგენლობა, °С: 50% (მოც.) ჩ.კ. ელემენტარული შემადგენლობა, გამოსავლიანობა საწყის დისტილატამდე, % (წონა.)			86.01 13,98 0,01

შემადგენლობა კვალი რაოდენობით აზოტის შემცველი ნაერთების არასაბაზისო ხასიათის, როგორიცაა პიროლი. ეს ნაერთები არ შეიძლება მთლიანად მოიხსნას ჰიდროპროცედურების დროს და საკმარისად სტაბილური პროდუქტების მისაღებად რეკომენდებულია პროცესის ზოგად სქემაში შეიტანოთ ფართო ჰიდროგენაციის დისტილატის ან მისი ფრაქციების ადსორბცია და ექსტრაქციული დენიტროგენაცია.

წილადი ი. k.- 180 ° C ჰიდროპროცედურ დისტილატს აქვს ოქტანური რიცხვი 66 (საავტომობილო მეთოდი) და ხასიათდება ფაქტობრივი ფისების და აზოტოვანი ნაერთების გაზრდილი შემცველობით. მაღალი ოქტანური ძრავის ბენზინის კომპონენტის მისაღებად საჭიროა მისი ღრმა ჰიდრო დამუშავება და შემდგომი რეფორმირება. დიზელის ფრაქციას, არომატული ნახშირწყალბადების მაღალი შემცველობის გამო, აქვს შედარებით დაბალი ცეტანური რაოდენობა. ფრაქცია დუღილის წერტილით 300-400°C, რომლის ნაწილი გამოიყენება პასტის წარმომქმნელ კომპონენტად, შეიძლება გახდეს ჰიდროკრეკინგის საკვები ბენზინისა და დიზელის ფრაქციების წარმოებისთვის. კანსკ-აჩინსკის აუზის ყავისფერი ქვანახშირის ჰიდროგენიზაციის მატერიალური ბალანსი IGR ტექნოლოგიის ორი ვარიანტის მიხედვით წარმოდგენილია ქვემოთ (მრიცხველის I ვარიანტში - ლამის დამუშავება მყარ ნივთიერებებამდე 70%, მნიშვნელი II ვარიანტი - იგივე, 50%):

~ მიიღო

აღებულია [% (წონა.)] [% (წონა.)]

მათ შორის:		Დიზელის საწვავი
		ქვაბის საწვავი
კატალიზატორი		გაზი წარმოებისთვის
ინჰიბიტორი
წყალბადი (ერთად		გოგირდწყალბადის
		Ნახშირორჟანგი

როგორც ჩანს, ქვანახშირის სრული გადამუშავებით მიიღება 45-55% (მასობრივი) საავტომობილო საწვავი და ქიმიური პროდუქტები.

TS-1 ტიპის რეაქტიული საწვავის მიღება ასევე შესაძლებელია ნახშირის გათხევადების პროდუქტებიდან IGR მეთოდით. ამისათვის 120-230°C ფრაქცია, რომელიც იზოლირებულია თხევადი ფაზის ჰიდროგენიზაციის მთლიანი დისტილატიდან "დეფენოლიზაციის" შემდეგ, უნდა გაიაროს სამი ეტაპი ზედიზედ: დაბალი ტემპერატურის ჰიდროგენაცია (6 მპა, 230°C, ფართო ფორების ალუმინი- ნიკელ-მოლიბდენის კატალიზატორი), ჰიდრო დამუშავება (6 მპა, 380°C და იგივე კატალიზატორი) და არომატული ნახშირწყალბადების ჰიდროგენიზაცია (6 მპა, 290°C, კომერციული ალუმინის პალადიუმის სულფიდის კატალიზატორი). მესამე ეტაპი აუცილებელია, თუ 120-230°C ჰიდრო დამუშავებული ფრაქცია შეიცავს 22%-ზე მეტს.

ბრინჯი. 3.4. საავტომობილო საწვავის წარმოების სქემა ნახშირის ჰიდროგენაციით IGI ტექნოლოგიის გამოყენებით - Grozgipro-Neftekhim:

1-ნახშირის მომზადება; 2 - ქვანახშირის გათხევადება; 3 -- წყალბადის წარმოება; 4 - მყარი ნარჩენების იზოლაცია; 5 6, 10 - გასწორება; 7 - ლამის მოსაშორებელი განყოფილება; 8 - ფენოლების იზოლაცია; 9 - ჰიდროგენიზაცია; 11 - ჰიდროგაწმენდა და რეფორმირება; 12, 14 - ჰიდროკრეკინგი; 13 - იზომერიზაცია და ჰიდროგენიზაცია;

1 - ქვანახშირი; 11 - პასტა ყოფილი; III - კატალიზატორი; IV-წყალბადი; V - აირები C 4 და CO; VI - ჰიდროგენიზაციის თხევადი პროდუქტები; VII - Г4Нз, Нг$ და CO2; VIII - ფრაქცია >400 °С; IX - მყარი ნარჩენი; X - წყალი; XI - ფეიოლი, კრესოლები; XII - „ფრაქცია ნ. კ - 180 ° С; XIII - ფრაქცია 180-300 °C; XIV - ფრაქცია 300-400 °C; XV - ნაცარი სამშენებლო მასალების წარმოებისთვის; XVI - პროცესის ორთქლი; XVII - ელექტროენერგია; XVIII - ბენზინი; XIX - თვითმფრინავის საწვავი; XX - დიზელის საწვავი

^ მასა.) არომატული ნახშირწყალბადები. მაგრამ მონაცემები.

IGI პროცესში ჰიდროგენირებული პროდუქტის და მისი ფრაქციების გადამუშავების პროცესების სხვადასხვა ნაკრების ტექნოლოგიურ სქემაში ჩართვით, შესაძლებელია მიღებული ბენზინის და დიზელის საწვავის თანაფარდობის შეცვლა - 1: 0-დან 1: 2.6-მდე. ბენზინის წარმოების მაქსიმალურად გაზრდის მიზნით, შესაძლებელია დიზელის ფრაქციების ჰიდროკრეკირება. საავტომობილო საწვავის მოპოვების სქემა IGI ტექნოლოგიაზე დაფუძნებული ერთ-ერთი ვარიანტის მიხედვით ნაჩვენებია ნახ. 3.4. ამ სქემის მიხედვით წელიწადში 3 მილიონი ტონა საავტომობილო საწვავის წარმოების ორგანიზებისას, საჭიროა 19,7 მილიონი ტონა ყავისფერი ქვანახშირი კანსკ-აჩინსკის აუზიდან, მათ შორის 9 მილიონი ტონა ჰიდროგენიზაციისთვის, 3 მილიონი ტონა გაზიფიკაციისთვის წყალბადის წარმოებისთვის. ხოლო ენერგეტიკული საჭიროებისთვის 7,3 მილიონი ტონა. ამ შემთხვევაში შესაძლებელია შემდეგი პროდუქტების წარმოება (მლნ ტონაში წელიწადში): ბენზინი - 1,45, დიზელის საწვავი - 1,62, თხევადი აირები - 0,65, ამიაკი - 0,07 და გოგირდი - 0,066. თერმული კ და. ასეთი წარმოების 55%.

ნახშირის ჰიდროგენიზაციის უცხო პროცესებში ასევე იგეგმება მისი გამოყენება სხვადასხვა ვარიანტებითხევადი პროდუქტების გადამუშავება და გადამუშავება. მაგალითად, BIS-I პროცესის საფუძველზე დღეში 30 ათასი ტონა ბიტუმიანი ნახშირის დამუშავების კომპლექსის პროექტში, ყველა თხევადი ჰიდროგენაციის პროდუქტი ექვემდებარება ჰიდროკრეკირებას, კონვერტაციის ხარისხით დაახლოებით 50%. მიღებული ბენზინის ფრაქცია დამატებითი ჰიდრო დამუშავების შემდეგ უნდა გაიგზავნოს რეფორმირებაზე, რათა მივიღოთ საავტომობილო ბენზინის კომპონენტი ოქტანური რეიტინგით 100 (კვლევის მეთოდი). ზოგადად, კომპლექსში მოსალოდნელია შემდეგი პროდუქტების მიღება (ათასი ტონა დღეში): საავტომობილო ბენზინი - 2,78, საშუალო დისტილატები - 8,27, მძიმე მაზუთი - 4,75, თხევადი აირები - 0,64 და გოგირდი - 0,12. კაპიტალური ხარჯებიკომპლექსის მშენებლობა 5,7 მილიარდ დოლარად არის შეფასებული (1982 წლის ფასებით). წლიური საოპერაციო ხარჯები 90% სიმძლავრის დატვირთვით იქნება (მლნ დოლარში): ქვანახშირის ღირებულება - 420, ენერგიის ხარჯები - 101, კატალიზატორები და ქიმიკატები - 77, საოპერაციო მასალები - 114, პერსონალის მოვლა (1900 ადამიანი) - 79.

როგორც არსებული შეფასებები აჩვენებს, ნახშირისგან ჰიდროგენიზაციის მეთოდით საავტომობილო საწვავის წარმოების შემცირებული ხარჯები, დღემდე შემუშავებული ტექნოლოგიების გამოყენებით, რამდენჯერმე აღემატება ნავთობის ნედლიდან მათი მოპოვების ხარჯებს ამ უკანასკნელის წარმოების საშუალო ღირებულებით. თუმცა, ღირებულების სხვაობა შეიძლება შემცირდეს, როდესაც შევადარებთ წარმოებული ნავთობისგან წარმოებულ საწვავს, მაგალითად, ნავთობის აღდგენის ძვირადღირებული გაუმჯობესებული ტექნიკით ან ღრმა ზღვის ოფშორული რაიონებიდან.

მრავალ ქვეყანაში ნახშირის ჰიდროგენიზაციის დამუშავების სფეროში მიმდინარე კვლევა-განვითარება მიზნად ისახავს პროცესების ტექნოლოგიური და ინსტრუმენტული დიზაინის გაუმჯობესებას, ახალი კატალიზატორებისა და დანამატების შემუშავებას და ყველა ეტაპის ენერგოეფექტურობის გაზრდას. ამ ძიებამ შეიძლება უზრუნველყოს ქვანახშირისგან საავტომობილო საწვავის მოპოვების ერთეული ხარჯების შემცირება. ჰიდროგენიზაციისა და ქვანახშირის გაზიფიკაციის პროცესების ერთობლიობა პერსპექტიულად უნდა ჩაითვალოს თხევადი პროდუქტების გამოყოფის ეტაპების გართულების გარეშე და ნედლეულის გათბობაზე დახარჯული ენერგიის დაკარგვის გარეშე.

ნახშირის გაზიფიცირება და ნახშირწყალბადების საწვავის სინთეზი

ნახშირისგან საავტომობილო საწვავის არაპირდაპირი გათხევადებით მიღებისას პირველი ეტაპი არის გაზიფიკაცია.

მყარი საწვავის გაზიფიცირება არის თერმული პროცესი, რომლის დროსაც საწვავის ორგანული ნაწილი ჟანგვის აგენტების (ჰაერი ან ტექნიკური ჟანგბადი, წყლის ორთქლი) თანდასწრებით გარდაიქმნება აალებადი აირების ნარევად.

უკვე მე-19 საუკუნის დასაწყისში ნახშირის დისტილაციით მიღებულ გაზს იყენებდნენ მსოფლიოს დიდ ქალაქებში ქუჩების გასანათებლად. თავდაპირველად იგი მიღებულ იქნა კოქსირების პროცესში, მაგრამ საუკუნის შუა ხანებისთვის კოქსისა და ნახშირის ნარჩენების გარეშე გაზიფიცირება განხორციელდა სამრეწველო მასშტაბით ციკლურ, შემდეგ კი მუდმივად მოქმედ გაზის გენერატორებში. ამ საუკუნის დასაწყისში ნახშირის გაზიფიკაცია ფართოდ იყო გავრცელებული მსოფლიოს მრავალ ქვეყანაში, ძირითადად ენერგეტიკული აირების წარმოებისთვის. 1958 წლისთვის სსრკ-ში ფუნქციონირებდა სხვადასხვა ზომისა და დიზაინის დაახლოებით 2500 გაზის გენერატორი, რომელიც უზრუნველყოფდა წელიწადში დაახლოებით 35 მილიარდი მ 3 ენერგიისა და პროცესის აირების წარმოებას სხვადასხვა ტიპის მყარი საწვავიდან. თუმცა, ბუნებრივი აირის წარმოებისა და ტრანსპორტირების შემდგომი სწრაფი ზრდის გამო, მყარი საწვავის გაზიფიკაციის მოცულობა როგორც ჩვენს ქვეყანაში, ისე მის ფარგლებს გარეთ საგრძნობლად შემცირდა.

ქვანახშირის გაზიფიცირება ხორციელდება მაღალ ტემპერატურაზე და წარმოადგენს მრავალსაფეხურიან ჰეტეროგენულ ფიზიკურ და ქიმიურ პროცესს. ნახშირის ორგანული მასა, უპირველეს ყოვლისა ნახშირბადი, რომელიც მის ნაწილს წარმოადგენს, ურთიერთქმედებს აირისებრ ოქსიდიზატორებთან. ამ შემთხვევაში ხდება ნახშირბადის შემდეგი პირველადი რეაქციები ჟანგბადთან და წყლის ორთქლთან:

გარდა მითითებული რეაქციის პროდუქტებისა, ნახშირის გაზიფიცირებისას წარმოიქმნება პიროლიზის პროდუქტები მათი გაცხელების პირველ ეტაპზე.

* რეაქციების სიცხეები მოცემულია 15 °C ტემპერატურაზე და 0,1 მპა წნევაზე.

ლიზა. გაზიფიცირების დროს, როგორც წესი, ქვანახშირის თითქმის მთელი ორგანული ნაწილი იქცევა გაზად და შიგნით ინდივიდუალური შემთხვევებინაწილობრივ ფისში, ხოლო მინერალური ნაწილი ურეაქციო საწვავის მცირე მინარევით წარმოქმნის ფერფლს ან თხევად წიდას.

ჰიდროგენაციისგან განსხვავებით, გაზიფიკაციის პროცესების ნედლეულის მოთხოვნებს არ გააჩნია მნიშვნელოვანი შეზღუდვები მეტამორფიზმისა და პეტროგრაფიული შემადგენლობის სტადიაზე, მაგრამ ძალზე მნიშვნელოვანია მექანიკური და თერმული სიძლიერის, აგლომერაციის, ტენიანობის, ნაცრისა და გოგირდის როლი. ამ პარამეტრებზე რიგი შეზღუდვები მცირდება ნახშირის წინასწარი დამუშავების შემდეგ - გაშრობა, დაჟანგვა და ა.შ. გაზიფიკაციის გარკვეულ პროცესებში ნახშირის გამოყენების ყველაზე მნიშვნელოვანი მაჩვენებელია ფერფლის ნარჩენების დნობის ტემპერატურა. ის განსაზღვრავს ძირითადი პროცესის ტემპერატურულ დიაპაზონს და ფერფლის ამოღების სისტემის არჩევანს.

მყარი საწვავის აქტივობა და გაზიფიკაციის სიჩქარე დიდწილად დამოკიდებულია მინერალურ კომპონენტებზე, რომლებიც მოქმედებენ როგორც კატალიზატორები. ნამარხი ნახშირის კვალი ელემენტების შედარებითი კატალიზური ეფექტი გაზიფიკაციის დროს შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგი სერიებით:

მყარი საწვავის გაზიფიცირების ცალკეული პროცესების დამახასიათებელი ძირითადი პარამეტრები მოიცავს: რეაქციის ზონაში სითბოს მიწოდების მეთოდს; გაზიფიკატორის მიწოდების მეთოდი; გაზიფიცირების აგენტის ტიპი; პროცესის ტემპერატურა და წნევა;

მინერალური ნარჩენების ფორმირებისა და მისი განტვირთვის მეთოდი. ყველა ეს პარამეტრი ურთიერთდაკავშირებულია და დიდწილად განისაზღვრება გაზის გენერატორების დიზაინის მახასიათებლებით.

სითბოს მიწოდების მეთოდის მიხედვით, რომელიც აუცილებელია ნახშირბადის წყლის ორთქლთან რეაქციის ენდოთერმული ეფექტის კომპენსაციისთვის, გაზიფიკაციის პროცესები იყოფა აუტოთერმულ და ალოთერმულ. ყველაზე ფართოდ გამოიყენება ავტოთერმული პროცესები; მათში სითბო მიიღება პროცესში შეყვანილი ნახშირის ნაწილის დაწვით. ალოთერმული პროცესების დროს სითბოს მიწოდება ხდება ნახშირის პირდაპირი გაცხელებით მოცირკულირე მყარი, თხევადი ან აირისებრი გამაგრილებლით, გამაგრილებლის არაპირდაპირი გაცხელებით რეაქტორის კედელში ან რეაქტორში ჩაძირული გამათბობელი ელემენტის საშუალებით.

რეაქტორში საწვავსა და ოქსიდიზატორს შორის ურთიერთქმედების პროცესის ორგანიზებისთვის გამოიყენება უხეში ნახშირის უწყვეტი მოძრავი ფსკერი, ნახშირისა და ოქსიდიზატორის თანმიმდევრული ნაკადი შეყვანის რეჟიმში და წვრილმარცვლოვანი ნახშირის გათხევადებული საწოლი. გაზის გენერატორებში უწყვეტი კალაპოტით, ორგანიზებულია ერთიანი საწვავის ქვევით მოძრაობა და ცხელი აირების ნაკადის ზევით მოძრაობა. ეს პრინციპი განსაზღვრავს პროცესის მაღალ ქიმიურ და თერმულ აქტივობას და შესაძლებელს ხდის ნახშირის უმეტესი სახეობების გაზიფიცირებას, გარდა ნახშირის ნახშირისა. ასეთი გაზის გენერატორების სპეციფიკური პროდუქტიულობა შემოიფარგლება ნახშირის წვრილი ფრაქციების შეკვრით, რაც ნაწილობრივ კომპენსირდება წნევის მატებით. ნახშირის ფენის ზედა ნაწილში ზომიერი ტემპერატურა იწვევს მეთანის შემცველობის გაზრდას პროდუქტ აირში [10-12% (მოც.)], ასევე მნიშვნელოვანი რაოდენობით ქვეპროდუქტების წარმოქმნას, როგორიცაა ტარი, სითხე. ნახშირწყალბადები და ფენოლები.

დაქუცმაცებული ნახშირი იტვირთება გაზის გენერატორებში თხევადი კალაპოტით - ნაწილაკების ზომაა 0,5-8,0 მმ. თხევადიზაციის რეჟიმი მხარდაჭერილია გაზიფიცირების აგენტის მიწოდებით. საწოლში კარგი შერევა უზრუნველყოფს სითბოს და მასის გადაცემის მაღალ სიჩქარეს, ხოლო გაზიფიცირებისას პრაქტიკულად არ წარმოიქმნება თხევადი პროდუქტების გვერდითი პროდუქტი. მეთანის შემცველობა მიღებულ აირში ჩვეულებრივ არ აღემატება 4%-ს (მოც.). ამავდროულად, გათხევადებული კალაპოტის პროცესებში ხდება საწვავის მცირე ნაწილაკები, რაც ამცირებს კონვერტაციის ხარისხს ერთი გავლისას და ართულებს შემდგომი ტექნოლოგიური ეტაპების აღჭურვილობის მუშაობას.

დაფქული ნახშირი მუშავდება გაზის გენერატორებში. ის რეაქტორში შეჰყავთ ორთქლ-ჟანგბადის აფეთქების თანმიმდევრული ნაკადით, ხოლო რეაქციის ზონაში ტემპერატურა 2000°C-ს აღწევს. ასეთ გაზის გენერატორებში შესაძლებელია ყველა სახის ნახშირის დამუშავება. მათში რეაქციები მიმდინარეობს მაღალი სიჩქარით, რაც უზრუნველყოფს მაღალ სპეციფიკურ პროდუქტიულობას. პროდუქტის გაზი პრაქტიკულად არ შეიცავს მეთანს, ტარს და თხევად ნახშირწყალბადებს. მაგრამ მაღალი ოპერაციული ტემპერატურის გამო, ასეთ გაზის გენერატორებში ჟანგბადის მოხმარება უფრო მეტია, ვიდრე გაზის გენერატორებში უწყვეტი ან თხევადი საწვავის კალაპოტით და საჭიროა სითბოს აღდგენის ეფექტური სისტემა მაღალი თერმული ეფექტურობის უზრუნველსაყოფად. ასეთი გაზის გენერატორების მუშაობისას მკაცრად უნდა დაიცვან ნედლეულის მიწოდების რეჟიმი, რადგან რეაქტორში ერთდროულად მდებარე ნახშირის მცირე რაოდენობის გამო, რეჟიმის ნებისმიერი დარღვევა იწვევს პროცესის გაჩერებას.

შემადგენლობის გაზიფიკაციის ერთ-ერთი ვარიანტია მშრალი დაფხვნილი საწვავის ნაცვლად წყალ-ნახშირის ხსნარის გამოყენება. ეს აადვილებს საწვავის მიწოდებას რეაქტორში და გამორიცხავს მისი დატვირთვისთვის ბუნკერული სისტემების გამოყენების აუცილებლობას.

როგორც წესი, გაზიფიცირების პროცესებში გაზიფიცირების აგენტებია ჰაერი, ჟანგბადი და ორთქლი. ორთქლ-ჰაერის აფეთქებით არ არის საჭირო ჰაერის გამიჯვნის განყოფილება, რაც ამცირებს პროცესის ღირებულებას, მაგრამ მიღებული გაზი დაბალკალორიულია, რადგან ის ძალიან განზავებულია ატმოსფერული აზოტით. ამიტომ, გაზიფიკაციის სქემებში უპირატესობა ენიჭება ორთქლ-ჟანგბადის აფეთქებას და ორთქლის ჟანგბადის თანაფარდობა განისაზღვრება პირობებით. პროცესის განხორციელება. ჰიდროგაზიფიკაციის პროცესებში წყალბადი გამოიყენება, როგორც ერთ-ერთი გაზიფიცირების საშუალება და მიიღება მეთანით მდიდარი მაღალკალორიული აირი.

გაზიფიკაციის ტემპერატურა, არჩეული ტექნოლოგიის მიხედვით, შეიძლება განსხვავდებოდეს ფართოდ - 850-დან 2000 °C-მდე. ტემპერატურის რეჟიმი განისაზღვრება ნახშირის რეაქტიულობით, ნაცრის დნობის ტემპერატურით და მიღებული აირის საჭირო შემადგენლობით. აუტოთერმულ პროცესებში რეაქტორში ტემპერატურა კონტროლდება აფეთქებაში ორთქლის/ჟანგბადის თანაფარდობით. ალოთერმული პროცესებისთვის ის შემოიფარგლება გამაგრილებლის მაქსიმალური შესაძლო გათბობის ტემპერატურით.

გაზიფიკაციის სხვადასხვა პროცესებში წნევა შეიძლება განსხვავდებოდეს ატმოსფერულიდან 10 მპა-მდე. წნევის მატება ქმნის ხელსაყრელ პირობებს პროცესის ტემპერატურისა და ენერგოეფექტურობის გაზრდისთვის და ხელს უწყობს მეთანის კონცენტრაციის ზრდას პროდუქტიულ გაზში. ზეწოლის ქვეშ გაზიფიცირება სასურველია გაზის მიღების შემთხვევაში, რომელიც შემდეგ გამოიყენება სინთეზში, რომელიც ხორციელდება მაღალ წნევაზე (შემცირებულია სინთეზური აირის შეკუმშვის ხარჯები). წნევის მატებასთან ერთად შესაძლებელია გაზიფიცირების სიჩქარის და გაზის გენერატორების ერთეული სიმძლავრის გაზრდა. ერთიანად და მსხვილმარცვლოვანი საწვავის გაზიფიცირებისას, გაზიფიცირების სიჩქარე პროპორციულია წნევის მნიშვნელობის კვადრატული ფესვისა, ხოლო წვრილმარცვლოვანი და ფხვნილი საწვავის გაზიფიცირებისას, წნევის მნიშვნელობის პროპორციულია.

გაზის გენერატორებში თხევადი ფერფლის მოცილებით, პროცესი ტარდება ფერფლის დნობის წერტილის ზემოთ ტემპერატურაზე (ჩვეულებრივ, 1300-1400 °C ზემოთ). "მშრალი ნაცარი" გაზის გენერატორები მუშაობენ დაბალ ტემპერატურაზე და მათგან ნაცარი ამოღებულია მყარი სახით.

ნახშირბადის მონოქსიდისა და წყალბადის გარდა, გაზიფიკაციის გაზი შეიცავს გოგირდის და ამიაკის შემცველ ნაერთებს, რომლებიც შხამია კატალიზატორებისთვის შემდგომი სინთეზისთვის, ასევე ფენოლებისთვის, ფისებით და თხევადი ნახშირწყალბადებისთვის. ეს ნაერთები ამოღებულია გაზის გენერატორის შემდეგ გაწმენდის ეტაპზე. სამრეწველო გაზიფიკაციის პროცესებში ამ კომპონენტების ფიზიკური და ქიმიური შთანთქმის მეთოდები გამოიყენება სინთეზური აირის გასაწმენდად გოგირდის ნაერთებისა და ნახშირორჟანგისგან. შთამნთქმელად გამოიყენება მეთანოლი, პროპილენკარბონატი, N-მეთილპიროლიდონი, სულფოლანი და დიიზოპროპანოლამინი, დიმეთილ და პოლიეთილენ გლიკოლები, ეთანოლამინები და სხვ.

CO: Hg-ის ოპტიმალური თანაფარდობის უზრუნველსაყოფად სინთეზურ გაზში, ტექნოლოგიური სქემა ჩვეულებრივ მოიცავს სპეციალურ

ნახ. „3.5. ქვანახშირის გაზიფიკაციის პროცესის სქემა 1 - ქვანახშირის გაშრობა და დაფქვა; 2_ - ჰაერის გამოყოფა; 3 - გაზიფიკაცია; 4 - ნაცარი ან წიდა უტილიზაცია; 5 - ნედლი აირის გაწმენდა; 6 - CO-ს გარდაქმნა;

მე - ქვანახშირი; II - წყლის ორთქლი; III - აზოტი; IV-ჟანგბადი; V - ნაცარი ან წიდა; VI - ნედლი გაზი; VII - გაწმენდილი გაზი; VIII - NgB, GShz, ფისები; /.X - სინთეზური აირი; X - C0 3

ny ერთეული ორთქლით ნახშირბადის მონოქსიდის კატალიზური გარდაქმნისთვის.

გაზიფიკაციის პროცესის სქემა შემდგომი დამუშავებისთვის მზად სინთეზური გაზის წარმოებით ნაჩვენებია ნახ. 3.5.

მაქსიმალური თერმული ეფექტურობის მისაღწევად და. ე) პროცესი, გაზის გენერატორი უნდა მუშაობდეს ამაღლებული წნევით, ჟანგბადის და წყლის ორთქლის დაბალი მოხმარებით და დაბალი სითბოს დანაკარგებით. ასევე სასურველია, რომ გაზიფიცირებისას მიღებულ იქნეს მინიმალური რაოდენობის სუბპროდუქტები და პროცესი ვარგისი იყოს სხვადასხვა ნახშირის დასამუშავებლად. თუმცა, ამ ფაქტორებიდან ზოგიერთი ურთიერთგამომრიცხავია. მაგალითად, შეუძლებელია ჟანგბადის დაბალი მოხმარების უზრუნველყოფა და ამით გვერდითი პროდუქტების თავიდან აცილება. ამიტომ, თითოეულ კონკრეტულ შემთხვევაში საჭიროა პროცესის პარამეტრების ოპტიმალური კომბინაციის არჩევა.

ამჟამად შემუშავებულია 50-ზე მეტი ტიპის გაზის გენერატორი, მაგრამ მათგან მხოლოდ * ოთხმა იპოვა სამრეწველო გამოყენება: Lurgi, Winkler, Koppers-Totzek და Texaco გაზის გენერატორები. ამ მოწყობილობების საფუძველზე განხორციელებული გაზიფიკაციის პროცესების ძირითადი მაჩვენებლები მოცემულია ცხრილში. 3.8.

Lurgi პროცესი პირველად იქნა გამოყენებული სამრეწველო მასშტაბით 1936 წელს გერმანიაში. 1952 წელს შეიქმნა ამ ტიპის გაზის გენერატორების მეორე თაობა და დღემდე აშენდა 100-ზე მეტი დანადგარი Lurgi გენერატორებით სხვადასხვა ქვეყანაში. მშრალი გაზისთვის ერთი ერთეულის პროდუქტიულობა გაიზარდა 8-დან 75 ათას მ 3/სთ-მდე.

Lurgi-ის გაზის გენერატორებში ნახშირი შეჰყავთ რეაქციის ზონაში დალუქული ბუნკერის მეშვეობით და გაზიფიცირებულია ორთქლის ჟანგბადის საწინააღმდეგო ნარევში. ეს უკანასკნელი იკვებება ღეროს ქვეშ, რომელიც მხარს უჭერს ნახშირის ფენას; მშრალი ნაცარი გამოიყოფა იმავე ბადეში. ორთქლის/ჟანგბადის მოცულობითი თანაფარდობა არჩეულია ისე, რომ ნახშირის ფსკერის ტემპერატურა ნაცრის დნობის წერტილის ქვემოთ იყოს. გენერატორის გაგრილების ჟაკეტში წარმოიქმნება გაჯერებული წყლის ორთქლი.

გაზიფიკატორში შემავალი ნახშირი ზედიზედ გადის სამ გათბობის ზონაში. პირველ ზონაში - რეაქციის ზედა ნაწილი

	გაზის გენერატორი
ინდექსი ნახშირის მახასიათებლები: ტიპის ნაწილაკების ზომა, მმ ტენიანობის შემცველობა, % (მას.) ნახშირის მდგომარეობა რეაქტორში სამუშაო წნევა, MPa მაქსიმალური ტემპერატურა გაზის გენერატორში, °C აფეთქების ტიპი ნაცარი მდგომარეობა ნახშირის ყოფნის დრო გაზის გენერატორში ნახშირბადის გარდაქმნის ხარისხი, % გაზის გენერატორის მაქსიმალური ერთეული სიმძლავრე: ქვანახშირი, ტ/სთ WMD გაზზე ათასი მ 3/სთ მოხმარება, ტ/ტ WMD: ორთქლის ჟანგბადი ორთქლის/ჟანგბადის მოცულობის თანაფარდობა ნედლი აირის შემადგენლობა*, % (მოც.): საშუალო H2:CO თანაფარდობა გაზში გაზის კალორიულობა (უმაღლესი), MJ/m3 გაზის გენერატორის თერმული ეფექტურობა, %	ყველა ქვანახშირი კოქსის გარდა 6-40 სტაციონარული ფენა 2.0-3.0 მშრალი 1-3 სთ 99	ლიგნიტები და ქვებიტუმიანი 0.1-8 ფსევდო გათხევადებული ფენა 0,12-0,21 პ ა რ ო კ ი ს 20-40 წთ 60-90	"KorreGB- ჭრის რეჟიმი portly Liquid 0.5-10 s 90-96	"ტეხასო" ნახშირი 0,1-10 40-მდე წყალ-ნახშირის სუსპენზია შეწებების რეჟიმში 3.5-4.0 წიდა 1-10 ს 99

ტორა - 350°C ტემპერატურაზე აშრობენ ცხელი აირებით, შუაში - ლ;600°C ტემპერატურაზე ნახშირი განიცდის ნახევრად კოკებას გაზების, კუსის და ნახევრად კოქსის წარმოქმნით.. მესამე ზონა, რომელიც მდებარეობს გაზის გენერატორის ბაზაზე, 870 ° C ტემპერატურაზე, საწვავის რეაქციების შედეგად ორთქლთან და ჟანგბადთან, წარმოიქმნება გაზი, რომელიც პრაქტიკულად არ შეიცავს მეთანს. გაზი გადის ქვანახშირის ფსკერზე ქვემოდან ზევით, ხოლო მისი ტემპერატურა მცირდება და მეთანის წარმოქმნის რეაქციები იწყება რეაქტორის ცივ ზონებში. ამრიგად, მიღებული პროდუქტის გაზი შეიცავს უჯერი ნახშირწყალბადებს და ფისებს, რაც მოითხოვს გაზის სავალდებულო გაწმენდას და იწვევს წყლის მაღალ მოხმარებას გაგრილებისთვის და არასასურველი კომპონენტების მოსაშორებლად. გაზი ასევე შეიცავს მეთანის გაზრდილ რაოდენობას [8-12%-მდე (მოც.)] 1 .

ლურგის გაზიფიკაციის პროცესი ხასიათდება ნახშირბადის გარდაქმნის მაღალი ხარისხით, რომელიც აღწევს 99%-ს. გაზის გენერატორის თერმოეფექტურობა 75-85%-ია. ლურგის პროცესის უპირატესობა ის არის, რომ იგი ხორციელდება ამაღლებულ წნევაზე, რაც მნიშვნელოვნად ზრდის გაზის გენერატორის ერთეულის პროდუქტიულობას და ამცირებს გაზის შეკუმშვის ღირებულებას, როდესაც ის გამოიყენება შემდგომ სინთეზში.

ვინკლერის პროცესი ნახშირის გაზიფიცირების პირველი კომერციული პროცესია. ამ ტიპის მოქმედი გაზის გენერატორების მაქსიმალური ერთეული სიმძლავრე ამჟამად შეადგენს 33 ათასი მ 3 გაზი საათში. პროცესი ეფუძნება ნახშირის დამუშავებას ატმოსფერულ წნევაზე გათხევადებულ კალაპოტში. საწოლში ტემპერატურა შენარჩუნებულია 30-50°C-ზე, ფერფლის დარბილების ტემპერატურაზე დაბლა, რომელიც ამოღებულია რეაქტორიდან მშრალი სახით.

Winkler-ის გაზის გენერატორი არის შიგნიდან გაფორმებული ცეცხლგამძლე მასალით აღჭურვილი აპარატი, რომელიც იქმნება ორთქლის-ჟანგბადის ნარევის დაქუცმაცებული ნახშირის მეშვეობით. ნახშირის უფრო დიდი ნაწილაკები გაზიფიცირებულია პირდაპირ საწოლში, ხოლო წვრილი ნაწილაკები ხორციელდება. იგი და გაზიფიცირებულია 1000-1100°C ტემპერატურაზე რეაქტორის ზედა ნაწილში, სადაც დამატებით მიეწოდება გაზიფიკატორი. რეაქტორში ინტენსიური სითბოს და მასის გადაცემის გამო, მიღებული გაზი არ არის დაბინძურებული პიროლიზის პროდუქტებით და შეიცავს მცირე რაოდენობით მეთანს. ფერფლის დაახლოებით 30% ამოღებულია რეაქტორის ფსკერიდან მშრალ ფორმაში ხრახნიანი კონვეიერის გამოყენებით, დანარჩენი ხორციელდება გაზის ნაკადით და იჭერს ციკლონსა და სკრაბერებში.

ვინკლერის პროცესი უზრუნველყოფს მაღალ პროდუქტიულობას, სხვადასხვა ნახშირის დამუშავების და საბოლოო პროდუქტების შემადგენლობის კონტროლს. თუმცა ამ პროცესში ურეაქციო *ნახშირის დანაკარგები მაღალია - 25-30%-მდე (სტ.) რეაქტორიდან ხორციელდება, რაც იწვევს სითბოს დანაკარგებს და პროცესის ენერგოეფექტურობის დაქვეითებას. გათხევადებული საწოლი ძალიან მგრძნობიარეა პროცესის რეჟიმის ცვლილებების მიმართ და დაბალი წნევა ზღუდავს გაზის გენერატორების მუშაობას.

დაფქული საწვავის გაზიფიცირების პროცესების შემადგენლობის რეჟიმზე წარმომადგენლობაა პროცესი „ქორეგვ-თ^გეკი“. ამ ტიპის პირველი სამრეწველო გაზის გენერატორი, რომლის სიმძლავრე იყო 4 ათასი მ 3 საათში სინთეზური აირით, შეიქმნა 1952 წელს; თანამედროვე გაზის გენერატორებს აქვთ გაზის სიმძლავრე 36-50 ათასი მ 3 / სთ.

გაზის გენერატორი არის წყლის გაგრილებული კონუსური აპარატი. იგი აღჭურვილია ორი ან ოთხი სანთურით, რომლებიც მდებარეობს ერთმანეთის საპირისპიროდ და შიგნიდან მოპირკეთებულია სითბოს მდგრადი მასალით. რეაგენტების მაღალი ტურბულენტობა, რომელიც მიიღწევა საწვავის ნარევის საწინააღმდეგო ნაკადების მიწოდებით კამერის საპირისპირო მხარეებიდან, უზრუნველყოფს რეაქციების მაღალი ტემპებით მიმდინარეობას და აუმჯობესებს მიღებული აირის შემადგენლობას.

ქვანახშირი წინასწარ იჭრება არაუმეტეს 0,1 მმ ნაწილაკებამდე და აშრობენ ნარჩენი ტენიანობით არაუმეტეს 8% (წონა). ქვანახშირის მტვერი ბუნკერებიდან მიეწოდება სანთლებს პროცესისთვის საჭირო ჟანგბადის ნაწილის ნაკადით. დანარჩენი ჟანგბადი გაჯერებულია წყლის ორთქლით, თბება და შეჰყავთ პირდაპირ კამერაში. ზედმეტად გახურებული წყლის ორთქლი რეაქტორში შეჰყავთ მილისებური ჟაკეტის მეშვეობით, რომელიც ქმნის ფარდას, რომელიც იცავს რეაქტორის კედლებს მაღალი ტემპერატურის ზემოქმედებისგან. წვის ზონაში 2000°C-მდე გაზების ტემპერატურაზე საწვავის ნახშირბადი თითქმის მთლიანად რეაგირებს 1 წამში. ცხელი გენერატორის გაზი გაცივდება ნარჩენი სითბოს ქვაბში 300°C-მდე და "ირეცხება" წყლით სკრაბერში მტვრის შემცველობით 10 მგ/მ3-ზე ნაკლები. ნახშირში შემავალი გოგირდი 90% გარდაიქმნება წყალბადის სულფიდად და 10% ნახშირბადის სულფიდად. წიდა ამოღებულია თხევადი სახით და შემდეგ გრანულირებულია.

პროცესის მაღალი ტემპერატურის გამო, ნებისმიერი ტიპის ნახშირი, მათ შორის ნახშირის ნახშირი, შეიძლება გამოყენებულ იქნას გაზიფიკაციისთვის, ხოლო მიღებული გაზი ღარიბია მეთანით და არ შეიცავს კონდენსირებად ნახშირწყალბადებს, რაც ხელს უწყობს მის შემდგომ „გაწმენდას“. პროცესის უარყოფითი მხარეა დაბალი წნევა და ჟანგბადის მოხმარების გაზრდა.

ტეხასოს პროცესი დაფუძნებულია ქვანახშირ-წყლის შლამის გაზიფიცირებაზე ვერტიკალურ ხაზოვან გაზის გენერატორში, რომელიც მუშაობს 4 მპა-მდე წნევაზე. ის ტესტირება ჩაუტარდა საპილოტე ქარხნებში და მშენებლობის პროცესშია მრავალი მსხვილი კომერციული გაზის გენერატორი. ტეხასოს პროცესი არ საჭიროებს ნახშირის წინასწარ გაშრობას, ხოლო ნედლეულის შეჩერების ფორმა ამარტივებს მისი მიწოდების განყოფილების დიზაინს. პროცესის ნაკლოვანებები მოიცავს საწვავის და ჟანგბადის მოხმარების გაზრდას, რაც გამოწვეულია წყლის აორთქლების დამატებითი სითბოს მიწოდებით.

ავტოთერმული პროცესების გასაუმჯობესებლად ამჟამად მიმდინარე სამუშაოები ძირითადად მიზნად ისახავს გაზიფიკაციის წნევის გაზრდას, ერთეულის სიმძლავრისა და თერმული ეფექტურობის გაზრდას. რეაქტორები, რაც ამცირებს ქვეპროდუქტების წარმოქმნას. ავტოთერმული გაზიფიკაციის პროცესებში ნახშირის 30%-მდე იხარჯება არა გაზის ფორმირებაზე, არამედ საჭირო სითბოს მიღებაზე. ეს უარყოფითად მოქმედებს პროცესის ეკონომიკაზე, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც ქვანახშირის მოპოვების ღირებულება მაღალია. აქედან გამომდინარე, ბოლო დროს დიდი ყურადღება დაეთმო მყარი საწვავის ალოთერმული გაზიფიკაციის სქემების შემუშავებას ლითონის დნობიდან ან მაღალი ტემპერატურის ბირთვული რეაქტორებიდან მიღებული სითბოს გამოყენებით.

დნობის პროცესები არის ქვანახშირის გაზიფიცირების ვარიანტი შეყვანის რეჟიმში. მათში ქვანახშირი და გაზიფიკატორი იკვებება გამდნარი ლითონების, წიდების ან მარილების ზედაპირზე, რომლებიც ასრულებენ სითბოს მატარებლების როლს. ყველაზე პერსპექტიული პროცესია რკინის დნობა, ვინაიდან შესაძლებელია ჟანგბადის გადამყვანების თავისუფალი სიმძლავრეების გამოყენება შავი მეტალურგიის რიგ ქვეყნებში. ამ პროცესში, გაზის გენერატორი არის ღრუ, ცეცხლგამძლე მოწყობილობით გადამყვანი აპარატურა, გამდნარი (ტემპერატურა 1400-1600°C) რკინის აბანოთი. ქვანახშირის მტვერი შერეული ჟანგბადით და წყლის ორთქლით იკვებება აპარატის ზემოდან დნობის ზედაპირის პერპენდიკულარულად მაღალი სიჩქარით. ეს ნაკადი, როგორც ეს იყო, აფრქვევს დნობის ზედაპირზე წარმოქმნილ ტალამს და ურევს დნობას, ზრდის ნახშირთან კონტაქტის ზედაპირს. მაღალი ტემპერატურის გამო გაზიფიცირება ძალიან სწრაფია. ნახშირბადის გარდაქმნის ხარისხი აღწევს 98%-ს, ხოლო თერმული ეფექტურობა. დ არის 75-80%. ვარაუდობენ, რომ რკინა ასევე ასრულებს გაზიფიკაციის კატალიზატორის როლს. როდესაც დნობას ემატება კირი, ეს უკანასკნელი ურთიერთქმედებს ქვანახშირის გოგირდთან, წარმოქმნის კალციუმის სულფიდს, რომელიც განუწყვეტლივ გამოიყოფა წიდასთან ერთად. შედეგად შესაძლებელია ნახშირში შემავალი გოგირდისგან სინთეზური აირის გამოყოფა 95%-ით.დნობის პროცესში მიღებული სინთეზური აირი შეიცავს 67% (მოც.) CO და 28% (მოც.) H 2 . რკინის დანაკარგები, რომლებიც უნდა შეივსოს, არის 5-15 გ/მ 3 გაზი.

პერსპექტიული ფართომასშტაბიანი და შედარებით იაფი მაღალი პოტენციური სითბოს წყარო მყარი საწვავის გაზიფიკაციისთვის შეიძლება იყოს მაღალი ტემპერატურის გაზით გაცივებული ბირთვული რეაქტორი, რომელიც ამჟამად დამუშავებისა და საპილოტე ტესტირების პროცესშია. რეაქტორი უზრუნველყოფს მაღალი პოტენციური სითბოს (950°C) მიწოდებას ნახშირის გაზიფიკაციის პროცესისთვის. შუალედური ჰელიუმის სქემიდან სითბო გადაეცემა ორთქლის გაზიფიკაციის რეაქტორს პირდაპირ ნახშირზე, რომელიც წყლის ორთქლის გავლენით გადაიქცევა სინთეზურ გაზად. მაღალტემპერატურული ბირთვული რეაქტორის თერმული ენერგიის გამოყენებით გაზიფიცირებისას ქვანახშირის აუცილებლობა აუტოთერმულ პროცესებთან შედარებით სინთეზური გაზის თანაბარი რაოდენობით წარმოებისთვის შემცირდება 30-50%-ით, ხოლო პროცესის ეკოლოგიური სისუფთავე გაიზრდება.

სინთეზური გაზიდან, პროცესის პირობებიდან და გამოყენებული კატალიზატორიდან გამომდინარე, შეიძლება მივიღოთ ნახშირწყალბადების და ჟანგბადის შემცველი ნაერთების ფართო სპექტრი. სამრეწველო მასშტაბით, სინთეზური აირის საფუძველზე, ამჟამად მიმდინარეობს ისეთი პროდუქტების წარმოება, როგორიცაა მეთანოლი, თხევადი ნახშირწყალბადები და ა.შ.

ჯერ კიდევ 1925 წელს ფ. ფიშერმა და ჰ. ტროპშმა ჩაატარეს ალიფატური ნახშირწყალბადების სინთეზი CO-დან და H2-დან, რომელსაც მათი სახელი ეწოდა. სინთეზი ხდებოდა რკინისა და კობალტის კატალიზატორებზე ატმოსფერულ წნევაზე და 250-300 °C ტემპერატურაზე. კვლევისა და სამრეწველო პრაქტიკაში, კობალტისა და რკინის კატალიზატორების მოდიფიკაციები, შერწყმული, შედუღებული, ცემენტირებული და დეპონირებული დიატომის მიწაზე, კაოლინი და სხვა საყრდენები სხვადასხვა სტრუქტურული (A1 2 03, V2O5, Si0 2) და ქიმიური (CuO, CaO, ZnO, K2O) პრომოტორები ". რკინის კატალიზატორების თანდასწრებით იზრდება ოლეფინებისა და ჟანგბადის შემცველი ნაერთების წარმოქმნა. კობალტის კატალიზატორები ხელს უწყობენ უპირატესად ნორმალური ალკანების წარმოქმნას, დიდწილად მაღალი მოლეკულური წონის.

ფიშერ-ტროპშის სინთეზის პროცესის პარამეტრებზე და შედეგად მიღებული პროდუქტების შემადგენლობაზე მნიშვნელოვნად მოქმედებს გამოყენებული რეაქტორების დიზაინი. დაბალ ტემპერატურაზე მომუშავე სტაციონარული კატალიზატორის მქონე აპარატებში ძირითადად მიიღება ალიფატური ნახშირწყალბადები. თხევადი კალაპოტის რეაქტორებში, სადაც რეაქციები უფრო მაღალ ტემპერატურაზე მიმდინარეობს, პროდუქტებში მნიშვნელოვანი რაოდენობითაა ოლეფინები და ოქსიგენატები.

ფიშერ-ტროპშის სინთეზის პირველი სამრეწველო დანადგარები ექსპლუატაციაში შევიდა 1930-იანი წლების შუა ხანებში გერმანიასა და ინგლისში. 1943 წლისთვის ამ მეთოდით საავტომობილო საწვავის წარმოებისთვის შექმნილი დანადგარების მთლიანი სიმძლავრე წელიწადში 750 ათას ტონას აღემატებოდა. მათი უმრავლესობა იყენებდა სტაციონარული კობალტის კატალიზატორის საწოლს. 1948-1953 წლებში ფუნქციონირებდა საპილოტე ქარხანა რკინის კატალიზატორის თხევადი კალაპოტით, რომლის სიმძლავრე იყო 365 ათასი ტონა წელიწადში ნახშირწყალბადის პროდუქტები. აშშ - ში. ფიშერ-ტროპშის სინთეზის შიდა საპილოტე ქარხანა ძერჟინსკში ფუნქციონირებს 1937 წლიდან რამდენიმე წლის განმავლობაში. 1952 წლიდან ნახშირწყალბადების წარმოება სინთეზური გაზიდან ფუნქციონირებს ნოვოჩერკასკში, სადაც სინთეზი ხორციელდება რეაქტორებში კობალტის კატალიზატორის ფიქსირებული საწოლით, ხოლო სამიზნე პროდუქტებია თხევადი ნახშირწყალბადის გამხსნელები, ნედლეული სარეცხი საშუალებებისთვის და სხვა ქიმიური პროდუქტებისთვის.

1954-1957 წლებში. აშენებული იყო სამრეწველო საწარმოქვანახშირის გადამუშავებისთვის თხევად საავტომობილო საწვავში SABOL-1 სამხრეთ აფრიკაში 230 ათასი ტონა თხევადი პროდუქტების წელიწადში. მოგვიანებით, იმავე ადგილას შეიქმნა კიდევ ორი ​​მსგავსი საწარმო - BABO-P (1981) და BABO-SH (1983), რომელთა ნომინალური სიმძლავრეა 2200 ათასი ტონა წელიწადში თხევადი პროდუქტი.

ყველა საწარმოში ხდება ნაცარი (30%-მდე) ბიტუმიანი ნახშირის გაზიფიცირება, რომელიც შეიცავს 1% გოგირდს და აქვს 23 მჯ/კგ კალორიულობა. FUNCTION-ის ძირითადი ტექნოლოგიური სქემა ნაჩვენებია ნახ. 3.6. აქ გამოიყენება ორი დიზაინის რეაქტორები: კატალიზატორის სტაციონარული და თხევადი კალაპოტით (სხვა ქარხნებში - მხოლოდ რეაქტორები თხევადი კალაპოტით). თითოეულ ფიქსირებულ რეაქტორში კატალიზატორი მოთავსებულია მილებში (2000-ზე მეტი ცალი, 12 მ სიგრძისა და 50 მმ შიდა დიამეტრის). გაზი გადის მილებში მაღალი ხაზოვანი სიჩქარით, რაც უზრუნველყოფს რეაქციის სითბოს სწრაფ მოცილებას და თითქმის იზოთერმული პირობების შექმნას მილების თითქმის მთელ სიგრძეზე. რეაქტორში სამუშაო წნევით 2,7 მპა და ტემპერატურა დაახლოებით 230 °C, მიიღწევა ალკანების მაქსიმალური გამოსავალი.

ბრინჯი. 3.6. FALLING ქარხნის სქემა:

1 - ჟანგბადის წარმოება; 2 - გაზის გენერატორები 3 - ელექტროსადგური; 4 - პროცესი "ფენოსოლვანი"; 5 - გამოყოფა; 6 - ფისების და ზეთების დამუშავება; 7 - პროცესი "რექტიზოლი"; 8, 9 - ფიშერ-ტროპშის სინთეზის რეაქტორები სტაციონარული და თხევადი კატალიზატორით, შესაბამისად; 10 - კონვერტაცია; 11 - ჟანგბადის შემცველი ნაერთების გათავისუფლება; 12 - პარაფინების გაწმენდა; 13 - თხევადი პროდუქტების გადამუშავება; 14 - ოლეფინების ოლიგომერიზაცია; 15 - კრიოგენული გამოყოფა; 16 - ამიაკის სინთეზი;

მე - ჰაერი; II - ქვანახშირი; III - წყალი; IV - მოედანი; V - კრეოზოტი; VI - ბენზოლ-ტოლუოლ-კრეზოლის ფრაქცია; VII - ბენზინის ფართო ფრაქცია; VIII - ფენოლები; IX - სპირტები; კეტონები; XI - თხევადი პროდუქტები; XII - გასუფთავებული პარაფინები; XIII - ქვაბის საწვავი; XIV - დიზელის საწვავი; XV - ბენზინი; XVI - საწვავის გაზი ქალაქის ქსელში; XVII - 0 2 ; XVIII - N2; XIX - აირები C 3 -C 4; XX - H 2; XXI - მჟავე ქვეწარმავლები:

XXII - YHz; XXIII - (MVDgBO

თხევადი კატალიზატორის კალაპოტის მქონე რეაქტორებში (დიამეტრი 2,2 მ და სიმაღლე 36 მ), სინთეზი ხორციელდება 300-350 ° C ტემპერატურაზე და 2-3 მპა წნევაზე, რეაქტორში გაზის ნაკადი აღწევს 100 ათას მ 3-ს. / სთ. რეაქციის პროდუქტები შედიან დაბინძურების განყოფილებაში და შემდეგ ციკლონებში, რათა გამოეყოთ ჩარჩენილი კატალიზატორის მტვერი. Hg:CO-ს თანაფარდობა ნედლი სინთეზის გაზში არის 2,4-2,8, მიღებული თხევადი პროდუქტები ხასიათდება ოლეფინების მაღალი შემცველობით. BABOB ქარხნების ყველა ტიპის რეაქტორი იყენებს ტუტეზე დაფუძნებულ რკინაზე დაფუძნებულ კატალიზატორებს; ეს კატალიზატორები იაფია და უზრუნველყოფს მეთანის დაბალ გამომუშავებას; ქვანახშირის მოხმარება 1 ტონა თხევადი პროდუქტის მისაღებად არის 5.6-6.4 ტონა საავტომობილო საწვავის მისაღებად, რომელიც აკმაყოფილებს ნავთობისგან საწვავის სტანდარტების მოთხოვნებს, მიღებული პროდუქტები ექვემდებარება დახვეწას: ბენზინის ფრაქციები - გამწმენდი და რეფორმირება, პროპილენი და ბუტენები - პოლიმერიზაცია. . თერმული ეფექტურობა ფიშერ-ტროპშის სინთეზის გამოყენებით ნახშირის გადამუშავების კომპლექსი საავტომობილო საწვავად არის 35-40%. სხვადასხვა ტიპის რეაქტორებში მიღებული ბენზინისა და დიზელის ფრაქციების თვისებები მნიშვნელოვნად განსხვავდება (ცხრილი 3.9). საავტომობილო საწვავთან ერთად, ეს ქარხნები აწარმოებენ ამიაკს, გოგირდს და სხვა ქიმიურ პროდუქტებს.

სხვა გათხევადების პროცესების მსგავსად, ნახშირის დამუშავება გაზიფიცირებით, რასაც მოჰყვება საავტომობილო საწვავის სინთეზი, მოითხოვს დიდ კაპიტალსა და საოპერაციო ხარჯებს. მაგალითად, ZABOL-P ქარხნის მშენებლობისთვის კაპიტალური ინვესტიციები შეადგენდა დაახლოებით 4 მილიარდ დოლარს (1980 წლის ფასებში). 8000 საათის მუშაობის დროს, ამ ქარხნის მთლიანი საოპერაციო ხარჯები შეადგენს 987 მილიონ აშშ დოლარს წელიწადში (1980 წლის ფასებში), მათ შორის:

• ქვანახშირი ღირდა 125
• პერსონალის მოვლა 80
• ელექტროენერგია 80
• კატალიზატორები და რეაგენტები 24
• წყალი 2
• დამხმარე მასალები 80 და შეკეთება
• ზედნადები 80
• ამორტიზაციის ხარჯები 520

ჰიდროგენიზაციის პროცესებთან შედარებით, ფიშერ-ტროპშის სინთეზით ნახშირის გათხევადების მეთოდი უფრო მარტივია აპარატურის და სამუშაო პირობების თვალსაზრისით, მაგრამ მისი თერმული ეფექტურობა არის დაახლოებით 15%-ით ნაკლები.

მყარი საწვავის ჰიდროგენიზაცია (ჰიდროგენიზაცია) არის საწვავის ორგანული ნაწილის გადაქცევის პროცესი წყალბადით გამდიდრებულ თხევად პროდუქტად და გამოიყენება როგორც თხევადი საწვავი. მყარი საწვავის ჰიდროგენიზაციის პრობლემა წარმოიშვა ნავთობის გაზრდილ მოხმარებასთან და დაბალკალორიული და მაღალი ნაცარი ნამარხი ნახშირის ეფექტურად გამოყენების აუცილებლობასთან დაკავშირებით, რომელთა დაწვა რთულია. სამრეწველო მასშტაბით, მყარი საწვავის ჰიდროგენიზაცია პირველად მოეწყო გერმანიაში 1930-იან წლებში და განვითარდა საავტომობილო საწვავის წარმოებისთვის მძიმე ფისოვანი ზეთების მაღალი გოგირდის შემცველობით გამოყენების აუცილებლობის გამო. ამჟამად, სხვადასხვა ქვეყანაში მუშაობს საწვავის დესტრუქციული დეჰიდროგენიზაციის დანადგარები, რომელთა სიმძლავრეა 200-დან 1600 ტონამდე დღეში.

მყარი საწვავის ჰიდროგენიზაცია არის დესტრუქციული კატალიზური პროცესი, რომელიც ხდება 400-560°C ტემპერატურაზე 20-10 მპა წყალბადის წნევის ქვეშ. ამ პირობებში საწვავის ორგანულ მასაში იშლება ინტერმოლეკულური და ინტერატომური (ვალენტური) ბმები და მიმდინარეობს ნახშირის მაღალმოლეკულური სტრუქტურების განადგურებისა და დეპოლიმერიზაციის რეაქციები.

მყარი საწვავის ჰიდროგენიზაციის პრობლემა წარმოიშვა ნავთობის გაზრდილ მოხმარებასთან და დაბალკალორიული და მაღალი ნაცარი ნამარხი ნახშირის ეფექტურად გამოყენების აუცილებლობასთან დაკავშირებით, რომელთა დაწვა რთულია. სამრეწველო მასშტაბით, მყარი საწვავის ჰიდროგენიზაცია პირველად მოეწყო გერმანიაში 1930-იან წლებში და განვითარდა საავტომობილო საწვავის წარმოებისთვის მძიმე ფისოვანი ზეთების მაღალი გოგირდის შემცველობით გამოყენების აუცილებლობის გამო. ამჟამად, სხვადასხვა ქვეყანაში მუშაობს საწვავის დესტრუქციული დეჰიდროგენიზაციის დანადგარები, რომელთა სიმძლავრეა 200-დან 1600 ტონამდე დღეში.

მყარი საწვავის ჰიდროგენიზაცია არის დესტრუქციული კატალიზური პროცესი, რომელიც მიმდინარეობს 400-560°C ტემპერატურაზე 20 - წყალბადის წნევის ქვეშ.

10 მპა. ამ პირობებში საწვავის ორგანულ მასაში იშლება მოლეკულური და ინტერატომური (ვალენტური) ბმები და ხდება შემდეგი რეაქციები:

ნახშირის მაღალმოლეკულური სტრუქტურების განადგურება და დეპოლიმერიზაცია

(C)n + nH2 → CnH2n;

მიღებული ალკენების ჰიდროგენიზაცია;

უმაღლესი ალკანების განადგურება ალკენების შემდგომი ჰიდროგენაციით და დაბალი მოლეკულური წონის ალკანების წარმოქმნით

CnH2n+2 → CmH2m+2 + CpH2p + H2 → CpH2p+2;

შედედებული არომატული სისტემების ჰიდროგენიზაცია, რასაც მოჰყვება რგოლის გატეხვა და დეკლაკილაცია

ხუთწევრიანი რგოლების გახსნა იზოალკანების წარმოქმნით და სხვა.

ვინაიდან ჰიდროგენიზაციის პროცესი მიმდინარეობს წყალბადის ჭარბი რაოდენობით, პირველადი დეგრადაციის პროდუქტების პოლიმერიზაციისა და პოლიკონდენსაციის რეაქციები ჩახშობილია და საკმარისად მაღალი წყალბადი/ნახშირბადის თანაფარდობა, დატკეპნის პროდუქტები თითქმის არ წარმოიქმნება.

ნახშირბადის ნაერთების ჰიდროგენიზაციის პარალელურად, გოგირდის, ჟანგბადისა და აზოტის შემცველი ნაერთების ჰიდროგენიზაციის რეაქციები მიმდინარეობს ნავთობპროდუქტების ჰიდრო დამუშავების რეაქციების მსგავსი რეაქციების მიხედვით (თავი VII).

ჰიდროგენიზაციის პროცესი კატალიზურია. როგორც კატალიზატორები, გამოიყენება მოლიბდენის, ნიკელის ან რკინის ნაერთებზე დაფუძნებული საკონტაქტო მასები სხვადასხვა აქტივატორებთან, მაგალითად:

MoO3 + NiS + CaO + BaO + A12O3.

კატალიზატორის აქტივატორის გადამზიდავი

პროცესის პარამეტრების (ტემპერატურა, წნევა, კონტაქტის დრო) და კატალიზატორის შემადგენლობის შეცვლით, ჰიდროგენიზაციის პროცესი შეიძლება მიმართული იყოს მოცემული შემადგენლობის პროდუქტების მისაღებად. მყარი საწვავის ჰიდროგენიზაციის თხევადი და აირისებრი პროდუქტების გამოსავლიანობა არსებითად დამოკიდებულია მასში აქროლადი ნივთიერებების შემცველობაზე, ანუ მისი კოალიფიკაციის ხარისხზე. ნახშირის მაღალი ხარისხის კოალიფიკაცია (ანტრაციტი, მჭლე ნახშირი) არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ნედლეული ჰიდროგენიზაციისთვის. ამ მიზნისთვის შესაფერისი საწვავია ყავისფერი ან მყარი ნახშირი წყალბადის/ნახშირბადის თანაფარდობით მინიმუმ 0,06 და ნაცრის შემცველობით არაუმეტეს 0,13 ვტ. აშშ დოლარი

მყარი საწვავის ჰიდროგენიზაციის პროცესი შეიძლება განხორციელდეს თხევადი ან ორთქლის ფაზაში. თხევადი ფაზის ჰიდროგენიზაციის მრავალი ტექნოლოგიური სქემიდან ყველაზე ეკონომიურია ციკლური სქემა. იგი სხვებისგან განსხვავდება წყალბადის დაბალი მოხმარებით, პროცესის დაბალი ტემპერატურისა და წნევით და იძლევა დამუშავებული ნედლეულის ყველა კომპონენტის სრულად გამოყენების საშუალებას. ასეთი ჰიდროგენიზაციის ქარხნის სქემატური დიაგრამა ნაჩვენებია ნახ.1.8.

ყველა სახის მყარი საწვავის ჰიდროგენიზაციის შედეგად წარმოიქმნება იზოალკანებისა და ნაფთენების შემცველი თხევადი პროდუქტი, რომელიც გამოიყენება როგორც კატალიზური რეფორმირებისა და ჰიდროკრეკინგისთვის, ასევე ქვაბის საწვავი და გაზი.

სურათი 1.8. საწვავის თხევადი ფაზის ჰიდროგენიზაციის ციკლური სქემა: 1 - ნედლეულის მოსამზადებელი აპარატი; 2 - ტუმბო მაკარონისთვის; 3 - ჰიდროგენაციის რეაქტორი; 4 - ცენტრიფუგა; 5, 6 - დისტილაციის მცენარეები; 1 - ნეიტრალიზატორი; 8 - ჰიდროგამამუშავებელი რეაქტორი

ქვანახშირისგან ღირებული ქიმიური ნაერთების მისაღებად გამოიყენება თერმული დამუშავების პროცესები (ნახევრად კოქსირება, კოქსირება) ან თერმული დამუშავება წნევის ქვეშ წყალბადის თანდასწრებით (ჰიდროგენიზაცია).

ქვანახშირის თერმული დაშლა თან ახლავს კოქსის, ტარის და გაზების (ძირითადად მეთანის) წარმოქმნას. ქვანახშირის ნახევრად კოქსირებული ფისები ძირითადად შეიცავს არომატულ ნაერთებს. ყავისფერი ნახშირის ნახევრად კოკირებული ტარები, არომატულ ნაერთებთან ერთად, ასევე შეიცავს მნიშვნელოვან რაოდენობას გაჯერებულ ციკლოალკანებსა და ალკანებს. კოკა არის ნახევრად კოქსის სამიზნე პროდუქტი. ნახშირის თერმული დამუშავების დროს წყალბადის თანდასწრებით შესაძლებელია ნახშირის ორგანული მასის თითქმის მთლიანად გარდაქმნა თხევად და აირისებრ ნახშირწყალბადებად.

ამრიგად, ქვანახშირის ჰიდროგენიზაცია შეიძლება გამოყენებულ იქნას არა მხოლოდ საავტომობილო და საავიაციო საწვავის, არამედ ძირითადი ნავთობქიმიური ნედლეულის მისაღებად.

ნახშირის ჰიდროგენიზაცია გათხევადება რთული პროცესია, რომელიც მოიცავს, ერთის მხრივ, ნახშირის ორგანული მასის სტრუქტურის შემცირებას ტემპერატურის გავლენის ქვეშ ყველაზე ნაკლებად ძლიერი ვალენტური ბმების გაწყვეტით, ხოლო მეორე მხრივ, ჰიდროგენიზაციას. გატეხილი და უჯერი ბმები. წყალბადის გამოყენება აუცილებელია როგორც პირდაპირი ჰიდროგენიზაციის გამო პროდუქტებში H:C თანაფარდობის გასაზრდელად, ასევე აღმოფხვრილი მაკრომოლეკულების დეგრადაციის პროდუქტების სტაბილიზაციისთვის.

ნახშირის ჰიდროგენიზაციის პროცესის განხორციელება შედარებით დაბალი წნევის ქვეშ - 10 მპა-მდე - შესაძლებელია ნავთობის ან ქვანახშირის წარმოშობის წყალბადის დონორ-პასტის გამოყენებით და ეფექტური კატალიზატორების გამოყენებით.

ქვანახშირის გათხევადების ერთ-ერთი მთავარი პრობლემა არის წყალბადის გადაცემის პროცესის ოპტიმიზაცია დონორ-პასტის წარმომქმნელებიდან ნახშირის მასაზე. არსებობს დონორის მოლეკულების წყალბადით გაჯერების ოპტიმალური ხარისხი. პასტის წარმომქმნელი აგენტი უნდა შეიცავდეს 1-2%-ით მეტ წყალბადს, ვიდრე ქვანახშირის გათხევადების პროდუქტებში. დონორთა სტრუქტურაში სხვადასხვა ტიპის შემცვლელების შეყვანა გავლენას ახდენს როგორც თერმოდინამიკურ, ასევე კინეტიკურ მახასიათებლებზე. წყალბადის გადატანა დონორებიდან მატარებლებზე - არომატული ნაერთების მოლეკულებზე - მიმდინარეობს ეტაპობრივად თავისუფალი რადიკალების მექანიზმის მიხედვით.

დაბალ წნევაზე (10 მპა-მდე) დონორების გამოყენება საშუალებას აძლევს ქვანახშირს დაუმატოს არაუმეტეს 1,5% წყალბადი, ხოლო ნახშირის ღრმა გათხევადებისთვის (90% და მეტი) საჭიროა წყალბადის 3%-მდე დამატება, რაც. შეიძლება გაკეთდეს გაზის ფაზიდან მისი შეყვანით.

მოლიბდენის კატალიზატორი, რომელიც გამოიყენება რკინასთან და სხვა ელემენტებთან ერთად, მნიშვნელოვნად აძლიერებს პროცესს, ზრდის ქვანახშირის გათხევადების სიღრმეს და ამცირებს პროდუქტების მოლეკულურ წონას.

ქვანახშირის ჰიდროგენიზაციის ძირითადი პირველადი პროდუქტებია ჰიდროგენატი და ტალახი, რომელიც შეიცავს ~ 15% მყარ ნივთიერებებს (ნაცარი, გადაუქცევადი ნახშირი, კატალიზატორი). აირისებრი ჰიდროგენაციის პროდუქტები, რომლებიც შეიცავს C1-C4 ნახშირწყალბადებს, ამიაკს, წყალბადის სულფიდს, წყალბადთან შერეული ნახშირბადის ოქსიდებს, იგზავნება გასაწმენდად მოკლე ციკლის ადსორბციით, ხოლო გაზი 80-85% წყალბადის შემცველობით უბრუნდება პროცესს.

ჰიდროგენატის კონდენსაციის დროს გამოიყოფა წყალი, რომელიც შეიცავს გახსნილ ამიაკს, წყალბადის სულფიდს და ფენოლებს (მონო- და პოლიჰიდრიკის ნარევი).

ქვემოთ მოცემულია ნახშირის ქიმიური დამუშავების სქემატური დიაგრამა (სქემა 2.3).

წყლის კონდენსატი შეიცავს 12-14 გ/ლ შემდეგი შემადგენლობის ფენოლებს (% (წონაში):

ფენოლების, არომატული ნახშირწყალბადების და ოლეფინების მისაღებად შემუშავებულია ქვანახშირის გათხევადების პროდუქტების ქიმიური დამუშავების სქემა, რომელიც მოიცავს: დისტილაციას ფრაქციის გამოყოფისათვის bp. 513 კ-მდე; ნედლი ფენოლების იზოლაცია და გადამუშავება; დეფენოლირებული ფართო ფრაქციის ჰიდრო დამუშავება bp. 698 კ-მდე; ჰიდრო დამუშავებული პროდუქტის დისტილაცია ფრაქციებად bp. 333, 333-453, 453-573 და 573-673 კ-მდე; საშუალო ფრაქციების ჰიდროკრეკინგი ბენზინის ფრაქციების მოსავლიანობის გაზრდის მიზნით; წილადების კატალიზური რეფორმირება bp. 453 კ-მდე; არომატული ნახშირწყალბადების მოპოვება; რაფინატის ბენზინის პიროლიზი.

კანსკო-აჩინსკის ქვანახშირის აუზის ბოროდინოს საბადოდან ყავისფერი ნახშირის დამუშავებისას, ნახშირის მშრალი წონის მიხედვით, შეიძლება მივიღოთ შემდეგი ნაერთები (წონით %):

გარდა ამისა, შესაძლებელია C1-C2 ნახშირწყალბადების აირების 14,9% იზოლირება; 13,4% - თხევადი ნახშირწყალბადის აირები C 3 -C 4 , ასევე 0,7% ამიაკი და 1,6% წყალბადის სულფიდი.