Hidrogjenizimi i qymyrit. Hidrogjenizimi shkatërrues i qymyrit

Hidrogjenizimi shkatërrues kryhet për të marrë lëndë djegëse të lehta të lëngshme - benzinë ​​dhe vajguri - nga lëndë djegëse të lëngshme të ngurta ose të rënda. Nga kimia e tij, ky është një proces shumë kompleks, në të cilin ndarja (shkatërrimi) i komponimeve me molekulare të lartë (makromolekulat e qymyrit) ndodh njëkohësisht me formimin e hidrokarbureve dhe fragmenteve më të thjeshta të ngopura dhe të pangopura dhe shtimin e hidrogjenit në fragmente - në vendi i lidhjeve të dyfishta dhe ndaj hidrokarbureve aromatike. Gjithashtu ndodhin depolimerizimi dhe procese të tjera.
Shtimi i hidrogjenit (hidrogjenizimi) shoqërohet me ulje të vëllimit dhe lëshim të nxehtësisë. Shfaqja e reaksioneve të hidrogjenizimit nxitet nga një rritje e presionit dhe largimi i nxehtësisë së reaksionit.
Zakonisht hidrogjenizimi i qymyrit kryhet në një presion prej 2000-7000 ncm2 dhe një temperaturë prej 380-490 ° C. Për të shpejtuar reaksionin përdoren katalizatorët - oksidet dhe sulfidet e hekurit, tungstenit, molibdenit me aktivizues të ndryshëm.
Për shkak të kompleksitetit të procesit të hidrogjenizimit, procesi i marrjes së karburantit të lehtë nga qymyri - benzina dhe vajguri - kryhet në dy faza - në fazën e lëngshme dhe të avullit. Më të përshtatshmet për hidrogjenim janë qymyri i ri i zi dhe kafe që përmbajnë një sasi të konsiderueshme hidrogjeni. Qymyri konsiderohet më i miri, në të cilin raporti midis karbonit dhe hidrogjenit nuk është më shumë se 16-17. Papastërtitë e dëmshme janë squfuri, lagështia dhe hiri. Përmbajtja e lejuar e lagështisë 1-2%, hiri 5-6%, përmbajtja e squfurit duhet të jetë minimale. Për të shmangur konsumin e lartë të hidrogjenit, lëndët djegëse të pasura me oksigjen (p.sh. druri) nuk hidrogjenizohen.
Teknologjia e procesit të hidrogjenizimit është si më poshtë. Qymyri i bluar imët (deri në 1 mm) me përmbajtjen e dëshiruar të hirit përzihet me një katalizator, më së shpeshti oksidet e hekurit, thahet dhe bluhet me kujdes në një mulli të shtypit me vaj, i cili përftohet nga ndarja e produkteve të hidrogjenizimit. Përmbajtja e qymyrit në paste duhet të jetë 40-50%. Pasta futet në njësinë e hidrogjenizimit me një pompë shtypës në presionin e kërkuar; Hidrogjeni i freskët dhe qarkullues furnizohet atje nga kompresorët 2 dhe 3. Përzierja nxehet paraprakisht në shkëmbyesin e nxehtësisë 4 me nxehtësi
Vjen nga kolona e hidrogjenizimit, avujt dhe gazrat, dhe më pas në një furrë me tub 5 deri në 440 ° C dhe hyn në kolonën e hidrogjenizimit 6, ku temperatura rritet në 480 ° për shkak të nxehtësisë së reagimit. Pas kësaj, produktet e reaksionit ndahen në ndarës, pjesa e sipërme e të cilit lë avuj dhe gazra, dhe llum nga pjesa e poshtme.
Përzierja e avullit të gazit ftohet në shkëmbyesin e nxehtësisë 4 dhe në ftohësin e ujit 8 deri në 50°C dhe ndahet 9. Pasi të hiqet presioni, kondensata distilohet, duke marrë një "fraksion të gjerë" (300-350°) dhe të rëndë. vaj. Fraksioni i gjerë pas nxjerrjes së fenoleve prej tij hyn në fazën e dytë të hidrogjenizimit. Llumi i ndarë në ndarësin 7 ndahet me centrifugim në një vaj të rëndë dhe një mbetje të ngurtë, e cila i nënshtrohet gjysmëkoksimit. Si rezultat, formohet një vaj i rëndë dhe një fraksion, të cilat i shtohen atij të gjerë. Mbetjet e hirit përdoren si lëndë djegëse. Vajrat e rëndë përdoren për të bërë makarona. Gazrat e ndara në ndarësin 9, pas përthithjes së hidrokarbureve në pastrimin 10 nga vajrat nën presion, kthehen në proces me anë të pompës së qarkullimit 3.
Hidrogjenizimi në fazën e dytë më së shpeshti kryhet në prani të WSo nën një presion prej 3000 nm2 në 360-445 ° C. Nga produkti i hidrogjenimit që rezulton izolohen benzina dhe vajguri ose karburanti dizel. Nuk ka hidrokarbure të pangopura në karburantin e përftuar nga hidrogjenizimi dhe squfuri është në formën e sulfurit të hidrogjenit, i cili hiqet lehtësisht duke u larë me alkali dhe më pas me ujë. Hidrogjenizimi shkatërrues kryhet në kolona të bëra prej çeliku të aliazhuar që përmbajnë krom, nikel, molibden. Trashësia e murit është deri në 200 l dhe lartësia deri në 18 m dhe diametri 1 m. Në kolonat për hidrogjenizimin në fazën e avullit, katalizatori vendoset në rafte rrjetë.
Rendimenti i benzinës mund të arrijë 50-53% për masë të djegshme të qymyrit.

Rezervat e qymyrit në natyrë tejkalojnë ndjeshëm rezervat e naftës. Nga 3.5 trilion ton lëndë djegëse fosile që mund të nxirren nga zorrët e tokës, 80% është qymyr. Gjysma e rezervave botërore të qymyrit ndodhen në vendin tonë.

Qymyri është një përzierje komplekse e substancave organike që janë formuar si rezultat i dekompozimit të drurit dhe mbetjeve bimore gjatë miliona viteve. Përpunimi i qymyrit të fortë shkon në tre drejtime kryesore: koks, hidrogjenim dhe djegie jo të plotë.

Koksimi i qymyrit kryhet në furrat e koksit, të cilat janë dhoma, në pjesën e sipërme të të cilave ka hapje për ngarkimin e qymyrit (Fig. 5). Dhomat janë të ndara nga njëra-tjetra me mure ngrohëse. Ata djegin gazin e parangrohur në rigjeneruesit e vendosur nën dhoma.

1 - kolektor gazi për produktet e kondensimit; 2 - heqja e produkteve të paqëndrueshme të koksit; 3 - çelje për ngarkimin e qymyrit; 4 - dhomat e koksit;

5 - muret e ngrohjes; 6 - rigjeneruesit (këmbyesit e nxehtësisë) për ngrohjen e gazit të karburantit dhe ajrit

Figura 5 - Skema e një elementi të veçantë të një furre koksi

Temperatura në dhoma është 1000–1200°С. Në këtë temperaturë, pa akses në ajër, qymyri pëson transformime komplekse kimike, duke rezultuar në formimin e koksit dhe produkteve të avullueshme. Koksimi i qymyrit është një proces periodik: pas shkarkimit të koksit, një pjesë e re e qymyrit ngarkohet në dhomë. Koksi që rezulton shuhet me ujë. Koksi i ftohur dërgohet në fabrikat metalurgjike, ku përdoret si agjent reduktues në prodhimin e hekurit të derrit. Kur produktet e paqëndrueshme (gazi i furrës së koksit) ftohen, katrani i qymyrit dhe uji i amoniakut kondensohen. Amoniaku, benzeni, hidrogjeni, metani, monoksidi i karbonit (II), azoti, etilen dhe substanca të tjera mbeten të pakondensuara. Duke i kaluar këto gazra nëpër një tretësirë ​​të acidit sulfurik, amoniaku lirohet në formën e sulfatit të amonit. Sulfati i amonit përdoret si pleh azotik. Benzeni merret në tretës dhe më pas distilohet nga tretësira. Pas ndarjes nga amoniaku dhe benzeni, gazi i furrës së koksit përdoret si lëndë djegëse ose si lëndë e parë kimike. Katrani i qymyrit formohet në sasi të vogla (deri në 3%). Por, duke pasur parasysh shkallën e prodhimit të koksit, katrani i qymyrit konsiderohet si lëndë e parë për prodhimin industrial të një sërë substancash organike. Benzeni dhe derivatet e tij, naftalina, fenoli dhe komponime të tjera aromatike përftohen nga katrani i qymyrit. Produktet kryesore të marra gjatë koksimit të qymyrit janë paraqitur në diagram (Fig. 6).

Nëse produktet që vlojnë deri në 350 ° C largohen nga rrëshira, atëherë mbetet një masë e fortë - katran. Përdoret për prodhimin e llaqeve (llak katran), i domosdoshëm për lyerjen e strukturave prej hekuri dhe druri.

Hidrogjenizimi i qymyrit kryhet në një temperaturë prej 400-600°C nën një presion hidrogjeni deri në 25 MPa në prani të një katalizatori. Në këtë rast, formohet një përzierje e hidrokarbureve të lëngshme, të cilat mund të përdoren si lëndë djegëse motorike. Avantazhi i kësaj metode është mundësia e hidrogjenizimit të qymyrit kafe të lirë me cilësi të ulët, rezervat e të cilit janë të mëdha në vendin tonë.

Figura 6 - Produktet kryesore të marra nga koksimi i qymyrit

Djegia jo e plotë e qymyrit prodhon monoksid karboni (II). Në një katalizator (nikel, kobalt) në presion normal ose të ngritur nga hidrogjeni dhe monoksidi i karbonit (II) është e mundur të merret benzinë ​​që përmban hidrokarbure të ngopura dhe të pangopura:

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

D. I. Mendeleev propozoi një metodë progresive për shndërrimin e qymyrit në lëndë djegëse të gaztë duke e gazifikuar atë drejtpërdrejt në vendin e shfaqjes (nëntokë). Aktualisht në vendin tonë dhe jashtë vendit po punohet për gazifikimin nëntokësor të qymyrit.

Përpunimi me hidrogjen i qymyrit është metoda më e gjithanshme e lëngëzimit të drejtpërdrejtë. Baza teorike Efektet e hidrogjenit në përbërjet organike nën presion u zhvilluan në fillim të shekullit të 20-të. Akademiku V.N. Ipatiev. Studimet e para të gjera mbi aplikimin e proceseve të hidrogjenizimit në përpunimin e qymyrit u kryen nga shkencëtarët gjermanë në vitet 1910-1920. Në periudhën 1920-1940. në Gjermani, një sërë ndërmarrjesh industriale u krijuan në bazë të kësaj teknologjie. Në vitet 1930-1950. Instalimet eksperimentale dhe industriale për lëngëzimin e drejtpërdrejtë të qymyrit me metodën e hidrogjenizimit u ndërtuan në BRSS, Angli, SHBA dhe disa vende të tjera.

Si rezultat i përpunimit të hidrogjenizimit, masa organike e qymyrit tretet dhe ngopet me hidrogjen në një shkallë që varet nga qëllimi i produkteve të synuara. Prodhimi i lëndëve djegëse motorike komerciale sigurohet duke përpunuar produktet e lëngëta të marra në fazën e parë (fazën e lëngshme) me metodat e hidrogjenizimit në fazën e avullit.

Gjatë hidrogjenizimit në fazë të lëngët të qymyrit në intervalin e temperaturës 300-500°C, matrica komplekse e qymyrit shkatërrohet, e shoqëruar me thyerjen e lidhjeve kimike dhe formimin e radikaleve të lira aktive. Këto të fundit, duke u stabilizuar nga hidrogjeni, formojnë molekula më të vogla se makromolekulat fillestare. Rikombinimi i radikaleve të lira çon gjithashtu në formimin e komponimeve makromolekulare. Hidrogjeni, i nevojshëm për stabilizimin e radikalëve, sigurohet pjesërisht nga përdorimi i tretësve - donatorëve të hidrogjenit. Këto janë komponime që, duke ndërvepruar me qymyrin, dehidrogjenohen në temperatura të larta dhe hidrogjeni atomik i çliruar në këtë rast bashkohet me produktet e shkatërrimit të qymyrit. Tretësi dhurues i hidrogjenit është gjithashtu një agjent formues paste. Për të qenë në kushtet e procesit të hidrogjenizimit në fazën e lëngshme, duhet të ketë një pikë vlimi mbi 260°C. Komponimet aromatike të kondensuar, kryesisht tetralina, kanë veti të mira dhuruese të hidrogjenit. Përbërjet me zierje më të lartë të këtij grupi (naftalina dhe kresoli) janë më pak aktive, por kur ato përzihen me tetralinën, shfaqet një efekt sinergjik: një përzierje e pjesëve të barabarta të tetralinës dhe kresolit ka një aftësi dhuruese më të lartë se secili veç e veç.

Në praktikë, jo substancat individuale, por fraksionet e distiluara të produkteve të lëngëzimit të qymyrit me një përmbajtje të lartë të përbërjeve aromatike të kondensuar, përdoren më gjerësisht si tretës dhurues të hidrogjenit. Papastërtitë e dëmshme në tretës janë përbërjet polare, si fenolet, si dhe asfaltenet, përmbajtja e të cilave nuk duhet të kalojë 10-15%. Për të ruajtur vetitë e dhuruesit, tretësi qarkullues i nënshtrohet hidrogjenizimit. Me ndihmën e një tretësi, zakonisht është e mundur të "transferohet" në qymyr jo më shumë se 1.5% (masa) hidrogjen. Rritja e thellësisë së transformimit të masës organike të qymyrit arrihet duke futur hidrogjen molekular të gaztë direkt në reaktor.

Bazuar në studime të shumta, është vërtetuar se thëngjijtë e fazave të ulëta të metamorfizmit janë të preferuara për përpunimin e hidrogjenizimit në produkte të lëngëta.

Tabela 3.5. Karakteristikat e qymyrit kafe të Kansk-Achinsk dhe qymyrit të fortë të pellgjeve të Kuznetsk

Depozita, rrethi

Pellgu Kansko-Achinsk

Fusha

Bara' daneze
itatiane
Berezovskoe
Irsha-Borodino
Nazarovskoye
Një ndalim
Uryupinskoe
	Kuznetsky
leniniste
Yerunakovsky
Tersinsky
Plotnikovsky

ma dhe qymyr kafe me një indeks reflektimi vitrinit L° = 0,35-0,95 dhe përmbajtja e mikrokomponentëve inertë petrografikë nuk është më e lartë se 15% (peshë). Këto thëngjij duhet të përmbajnë 65-86% (peshë) karbon, më shumë se 5% (peshë) hidrogjen dhe jo më pak se 30% (peshë) substanca të avullueshme në bazë të masës organike. Përmbajtja e hirit në to nuk duhet të kalojë 10% (peshë), pasi përmbajtja e lartë e hirit ndikon negativisht në ekuilibrin material të procesit dhe e bën të vështirë funksionimin e pajisjeve. Në vendin tonë, qymyri i murrmë i Kan-sko-Achinsk dhe qymyri i fortë i pellgjeve të Kuznetsk i plotësojnë këto kërkesa në masën më të madhe (Tabela 3.5).

Përshtatshmëria e qymyrit për prodhimin e lëndëve djegëse të lëngshme me hidrogjenim mund të vlerësohet nga të dhënat e përbërjes elementare. I. B. Rapoport zbuloi se rendimenti i produkteve të hidrogjenizimit të lëngshëm për masë organike të qymyrit zvogëlohet me një rritje të raportit masiv të karbonit ndaj hidrogjenit në përbërjen e tij dhe arrin një vlerë minimale (72%) në C:H=16. Analiza statistikore e përbërjes dhe aftësisë për të lëngëzuar qymyrin amerikan bëri të mundur vendosjen me një korrelacion prej 0,86 të varësisë lineare të mëposhtme të rendimentit të produkteve të lëngëta [C? g, % (peshë)] nga përmbajtja [% (peshë)] (në karbonin fillestar të demineralizuar të hidrogjenit dhe squfurit organik:

Një marrëdhënie lineare paksa e ndryshme me një korrelacion prej 0.85 u mor në studimin e qymyrit australian:

Qymyri i murrmë lëngshëm lehtësohet, por, si rregull, ato përmbajnë shumë oksigjen (deri në 30% për WMD), heqja e të cilave kërkon një konsum të konsiderueshëm të hidrogjenit. Në të njëjtën kohë, përmbajtja e azotit në to, e cila gjithashtu kërkon hidrogjen për t'u hequr, është më e ulët se në qymyret bituminoze.

Karakteristikat fizike të rëndësishme janë poroziteti dhe lagshmëria e tretësit. Shkalla e fluidizimit të qymyrit ndikohet ndjeshëm nga papastërtitë minerale dhe mikroelementet që përmbahen në to. Duke siguruar një efekt fizik dhe katalitik në proceset e lëngëzimit, ato shkelin marrëdhënien e drejtpërdrejtë midis rendimentit të produkteve të lëngshme dhe përbërjes së pjesës organike të qymyrit.

Parametrat kryesorë që ndikojnë në shkallën e lëngëzimit të qymyrit dhe vetitë e produkteve të marra nga hidrogjenizimi në fazë të lëngët janë temperatura dhe presioni në të cilin kryhet procesi. Regjimi optimal i temperaturës për hidrogjenizimin në fazë të lëngët është në intervalin 380-430°C dhe për çdo qymyr specifik shtrihet në intervalin e tij të ngushtë. Në temperaturat mbi 460°C, ka një rritje të mprehtë në formimin e gazit dhe formimin e strukturave ciklike. Me një rritje të presionit të procesit, shkalla e lëngëzimit të qymyrit rritet.

Dy metoda janë të njohura për zbatimin e përpunimit të hidrogjenizimit në fazë të lëngshme të qymyrit për të marrë lëndë djegëse motorike sintetike - shpërbërja termike dhe hidrogjenizimi katalitik.

Shpërbërja termike është një formë e butë e konvertimit kimik të qymyrit. Kur ndërvepron me një dhurues tretës-hidrogjen, një pjesë e lëndës organike të qymyrit shkon në tretësirë ​​dhe, pas ndarjes së mbetjes së ngurtë, zakonisht përfaqëson një ekstrakt qymyri me valë të lartë, i çliruar nga mineralet, squfuri, oksigjeni dhe komponimet që përmbajnë azot dhe papastërtitë e tjera të padëshirueshme. Për të rritur shkallën e shndërrimit të qymyrit, tretësira mund të furnizohet me gaz hidrogjeni. Në varësi të llojit të qymyrit fillestar, kushteve të tretësit dhe procesit, produktet për qëllime të ndryshme mund të merren me tretje termike.

Për herë të parë, teknologjia e shpërbërjes termike të qymyrit u propozua nga A. Pott dhe X. Brochet në vitet 1920. Në fillim të viteve 1940, në Gjermani mbi bazën e kësaj teknologjie funksiononte një fabrikë me kapacitet 26.6 mijë tonë ekstrakt në vit.

Në këtë fabrikë, një paste e përbërë nga një pjesë e qymyrit të grimcuar dhe dy pjesë të një tretësi u nxeh në një furrë me tub në 430 ° C nën një presion prej 10-15 MPa. Produktet e lëngëta u ndanë nga qymyri i patretur dhe pjesa minerale e tij me filtrim në një temperaturë prej 150°C dhe një presion prej 0,8 MPa. Një përzierje e tstralinës, kresolit dhe vajit mesatar të hidrogjenizimit në fazë të lëngshme të katranit të qymyrit u përdor si tretës. Rendimenti i një ekstrakti me një pikë zbutjeje 220°C dhe një përmbajtje prej 0,15-0,20% (peshë) hiri ishte rreth 75% (peshë) e lëndës organike të qymyrit. Ekstrakti u përdor kryesisht si lëndë e parë për marrjen e koksit të elektrodës me cilësi të lartë.

Që nga vitet 1960, një sërë vendesh kanë zhvilluar dhe zbatuar në impiantet pilot dhe demonstruese një gjeneratë të re procesesh të bazuara në shpërbërjen termike të qymyrit. Sipas qëllimit të synuar, ato mund të ndahen në dy lloje: 1) procese në të cilat merren vetëm produkte parësore të ngurta ose të lëngshme në kushte normale, të destinuara, si rregull, për djegie në furrat e termocentraleve, dhe 2) procese që përfshijnë përpunimi i produkteve parësore në lëndë djegëse më të kualifikuara (kryesisht në motorë) përmes proceseve dytësore të përpunimit termik, hidrogjenizimit dhe përpunimit.

Procesi i pastrimit të nxjerrjes së qymyrit SRC (Solvent Rafined Coab) i zhvilluar në SHBA në versionin bazë SRC-I kryhet në një temperaturë në reaktorin 425-470°C, një presion prej 7-10 MPa dhe një koha e qëndrimit në zonën e reagimit “30 min. Produkti kryesor i procesit është një ekstrakt qymyri i pastruar nga squfuri, i cili ngurtësohet në një temperaturë prej 150-200 °C.

Në një version të modifikuar të procesit SRC-II, skema e të cilit është paraqitur në fig. 3.2, duke rritur presionin në 14 MPa dhe duke rritur kohën e qëndrimit të pastës së karbonit në zonën e reagimit, karburanti i lëngshëm me një përbërje të gjerë fraksionale fitohet si produkti kryesor i synuar. Qymyri fillestar pas bluarjes dhe tharjes përzihet me pezullimin e qymyrit të nxehtë. Pasta që rezulton, së bashku me hidrogjenin, kalohet përmes një ngrohës të ndezur dhe më pas dërgohet në reaktor. Temperatura e kërkuar dhe presioni i pjesshëm i hidrogjenit ruhen duke furnizuar hidrogjen të ftohtë në disa pika të reaktorit. Produktet e reaksionit ndahen fillimisht në ndarësit e gazit. Gazi i ndarë nga produktet e lëngëta, që përmban kryesisht (faza I) hidrogjen dhe hidrokarbure të gazta me një përzierje të sulfurit të hidrogjenit dhe dioksidit të karbonit, pas ftohjes në 38°C, dërgohet në sistemin e pastrimit të gazit acid. Në impiantin kriogjenik lëshohen hidrokarburet e gazta C 3 -C 4 dhe hidrogjeni i pastruar (ai kthehet në proces). Pjesa e mbetur e metanit pas metanimit të monoksidit të karbonit që përmbahet në të futet në rrjetin e karburantit. Lëngu pro-

Oriz. 3.2. Skema e procesit të shpërbërjes termike të qymyrit BIS-I:

1 - mikser për të bërë makarona; 2 - furrë për ngrohjen e pastës; 3 - reaktor; 4 - bllok i ndarësve të gazit; 5 - absorbues i gazit acid; 6 - ndarja e gazit kriogjenik; 7 - njësia e pastrimit të gazit të karburantit; 8 - ndarja e hidrokarbureve të gazta; 9-njësi për pastrimin e singazës dhe evolucionin e hidrogjenit; 10 - njësia e rikuperimit të squfurit; II - reaktor i gazifikimit të mbetjeve; 12 - kolona atmosferike; 13 - kolona me vakum;

1 - qymyr pluhur i tharë; II - hidrogjen; III - pezullimi i qymyrit; IV - karburanti i procesit; V - squfur; VI - oksigjen: VII - avujt e ujit; VIII - mbetje inerte; IX - pjesa tjetër e pjesës minerale të qymyrit; X - produkt i lëngshëm pas ndarjes së gazit; LU - gaz karburanti; HC - etani; XIII - propan; XIV - butane; XV - fraksion i benzinës për pastrim dhe reformim; XVI - distilim i mesëm për rafinim; XVII-

Produktet e distilimit të rëndë nga ndarësit e gazit hyjnë në kolonën atmosferike, ku ndahen në fraksion benzine (28-193°C), distilim të mesëm (193-216°C) dhe distilat të rëndë (216-482°C). I formuar në fazën e parë të ndarjes në ndarësit e gazit, pezullimi i qymyrit ndahet në dy rryma: njëra futet në zhvendosje me qymyrin origjinal, tjetra - në kolonën e vakumit. Nga pjesa e sipërme e kolonës së vakumit, një pjesë e distilimit të lëngshëm që gjendet në pezullim shkarkohet në kolonën atmosferike, dhe pjesa tjetër nga fundi shkon për të marrë gaz sintezë që përdoret për të prodhuar hidrogjen ose si lëndë djegëse;

Bazuar në qymyrin bituminoz të tharë të tharë, rendimenti i produkteve në procesin EIS-C me një konsum hidrogjeni prej 4,4% (peshë) është [% (peshë)] :

Procesi i tretjes termike të qymyrit EDS ("Exxon Donor Solvent") është menduar për prodhimin e vajit sintetik me përpunimin e tij të mëvonshëm në lëndë djegëse motorike. Sipas kësaj teknologjie, qymyri pas bluarjes dhe tharjes përzihet me një tretës të nxehtë dhurues hidrogjeni. Si ky i fundit përdoret një pjesë prej 200-430°C e produktit të lëngshëm të procesit, i cili paraprakisht hidrogjenohet në një aparat me një shtresë stacionare të katalizatorit Co-Mo. Përzierja futet në një reaktor me rrjedhje ngjitëse së bashku me hidrogjenin e gaztë, ku shpërbërja termike e qymyrit ndodh në një temperaturë prej 430-480°C dhe një presion prej 14-17 MPa. Produktet e përftuara ndahen (në një ndarës gazi dhe me distilim vakum) në gazra dhe fraksione që ziejnë deri në 540°C dhe një mbetje >540°C, e cila gjithashtu përmban qymyr dhe hi të pareaguar. Rendimenti i produktit, shkalla e konvertimit dhe parametrat e tjerë të procesit varen nga lloji i qymyrit që përpunohet. Rendimenti dhe përbërja e produkteve të lëngshme ndikohet gjithashtu nga riciklimi i mbetjes. Për shembull, në. në dizajne të ndryshme teknologjike të procesit (pa riqarkullim të mbetjes-I dhe me riqarkullim të mbetjes - II), rendimenti i fraksioneve është: [% (peshë)] :

Në varësi të llojit të lëndës së parë, rendimenti i produkteve të lëngshme në qymyrin e thatë dhe të shkrirë me riqarkullim të plotë të mbetjes mund të ndryshojë nga 42 në 51% (peshë), dhe rendimenti i gazeve Ci-C 3 - nga 11 në 21 % (peshë). Të gjitha fraksionet që rezultojnë duhet të trajtohen me ujë për të hequr squfurin dhe azotin. Përmbajtja e heterokomponimeve rritet me rritjen e pikës së vlimit të fraksioneve.

Propozohen dy variante të skemës teknologjike të procesit EDS, të ndryshme në metodat e prodhimit të hidrogjenit dhe gazit të karburantit. Në variantin e parë, hidrogjeni prodhohet nga reformimi me avull i gazeve të lehta që janë pjesë e produkteve të procesit, dhe gazi i karburantit përftohet duke përpunuar mbetjen e distilimit në vakum të produktit të lëngshëm të procesit në një njësi koksimi me gazifikimin e koksit ("Flexicoking ”), e cila prodhon njëkohësisht një sasi shtesë të produkteve të lëngshme të lehta. Efikasiteti termik i një procesi të tillë është rreth 56%.

Opsioni i dytë siguron fleksibilitet maksimal në gamën e produkteve. Rreth gjysma e mbetjes së vakumit përpunohet në njësinë Flexicoking për të marrë produkte të lëngëta dhe gaz karburanti, dhe hidrogjeni prodhohet nga sasia e mbetur. Kështu, gazrat e lehta të hidrokarbureve të marra nga shpërbërja termike janë një produkt tregtar. Efikasiteti termik i këtij opsioni arrin 63%.

Mbi bazën e teknologjisë EDS në Shtetet e Bashkuara të Amerikës, në vitin 1980 u vu në punë një impiant demonstrimi me kapacitet 250 ton qymyr në ditë, investimet kapitale në ndërtimin e së cilës arritën në 370 milionë dollarë.1.4 miliardë dollarë (me çmimet e vitit 1982). .

Përparësitë e proceseve të shpërbërjes termike përfshijnë një temperaturë më të ulët të funksionimit sesa në pirolizën e qymyrit dhe mundësinë e ndryshimit të cilësisë së produktit të lëngshëm që rezulton në një gamë relativisht të gjerë duke ndryshuar parametrat e procesit. Në të njëjtën kohë, gjatë shpërbërjes termike, shndërrimi i thellë i qymyrit arrihet në një presion të lartë procesi dhe përbërësit makromolekulare mbizotërojnë në përbërjen e produkteve që rezultojnë. Prania e kësaj të fundit është për faktin se tashmë në temperatura të ulëta, fillojnë të ndodhin proceset e rikombinimit të radikaleve të lira që rezultojnë, të shoqëruara me formimin e strukturave aromatike sekondare që janë më pak reaktive se lënda organike fillestare e qymyrit. Prania e dhuruesve të hidrogjenit dhe hidrogjenit molekular të tretur në paste në përzierjen e reaksionit nuk mund të parandalojë mjaftueshëm që këto procese të ndodhin. Në zbatimin industrial të kësaj metode, lindin një sërë vështirësish. Një problem i vështirë teknik është ndarja e qymyrit dhe hirit të pa reaguar nga produktet e lëngshme. Produkti i synuar që rezulton është i lëngshëm në kushtet e procesit, por në kushte normale mund të jetë gjysmë i ngurtë dhe madje i ngurtë, i cili është i vështirë për t'u transportuar, ruajtur dhe përpunuar në produktet përfundimtare.

hidrogjenizimi katalitik. Një rritje në shkallën e konvertimit të qymyrit, një përmirësim në përbërjen e produkteve të lëngshme që rezultojnë dhe një ulje e presionit të procesit të hidrogjenizimit janë të mundshme me përdorimin e katalizatorëve. Këto të fundit kontribuojnë në transferimin e hidrogjenit nga tretësi në karbon dhe aktivizojnë hidrogjenin molekular, duke e kthyer atë në një formë atomike.

Kërkimet në fushën e përpunimit të drejtpërdrejtë me hidrogjenim të qymyrit duke përdorur katalizatorë u filluan nga shkencëtarët gjermanë F. Bergius dhe M. Pier në vitin 1912. Si rezultat i këtyre punimeve, në vitin 1927 u krijua instalimi i parë industrial për hidrogjenizimin katalitik të qymyrit me kapacitet prej U ndërtuan 100 mijë tonë produkte të lëngëta në vit (procesi Bergius-Peer). Nga fillimi i viteve 1940, në Gjermani funksiononin tashmë 12 ndërmarrje të këtij lloji, të cilat prodhonin deri në 4.2 milion ton lëndë djegëse motorike në vit, kryesisht benzinë ​​aviacioni. Në vitin 1935 në Angli u ndërtua një ndërmarrje për hidrogjenizimin e qymyrit dhe në SHBA punimet në këtë zonë u kryen në një impiant të madh pilot në periudhën 1949-1953.

Në Bashkimin Sovjetik, kërkimet mbi hidrogjenizimin e qymyrit vendas filluan nga N. M. Karavaev dhe I. B. Rapoport në 1929. Më vonë, A. D. Petrov, A. V. Lozovoy, B. N. Dolgov dhanë një kontribut të rëndësishëm në zhvillimin e këtyre veprave. , D. I. Orochko, A. V. Frost , V. I. Karzhev dhe një numër shkencëtarësh të tjerë sovjetikë. Në vitin 1937, në qytetin e Kharkovit u projektua dhe u vu në punë fabrika e parë në vendin tonë për përpunimin e hidrogjenizimit të qymyrit të murrmë. Nga fillimi i viteve 1950, u ndërtuan disa ndërmarrje të tjera të ngjashme.

Në instalimet industriale të atyre viteve përdoreshin skema të përpunimit të qymyrit me tre dhe katër faza. Në fazën e hidrogjenizimit të fazës së lëngshme, pasta - 40% qymyr dhe 60% produkt qymyri me zierje të lartë me shtimin e një katalizatori hekuri - u ekspozua ndaj gazit të hidrogjenit në një temperaturë prej 450-490 °C dhe një presion mbi në 70 MPa në një sistem prej tre ose katër reaktorësh të rregulluar në mënyrë të njëpasnjëshme. Shkalla e shndërrimit të qymyrit në produkte të lëngëta dhe gaz ishte 90-95% (peshë). Meqenëse metodat ekonomike të rigjenerimit të katalizatorit nuk ishin zhvilluar në atë kohë, në shumicën e rasteve përdoreshin katalizatorë të lirë me aktivitet të ulët të bazuar në oksidet e hekurit dhe sulfide. Pas kalimit nëpër sistemin e reaktorëve dhe ndarësin e nxehtë në një temperaturë prej 440-450 ° C, gazi qarkullues që përmban hidrogjen dhe produktet e lëngshme u hoqën nga lart. Më pas, në ndarësin e ftohtë, gazi ndahej nga lëngu dhe pas larjes kthehej në ciklin e përzier me hidrogjen të freskët. Pas një reduktimi me dy faza të presionit për të ndarë gazet hidrokarbure dhe uji, produkti i lëngshëm iu nënshtrua distilimit, me ndarjen e një fraksioni me një pikë vlimi në fund deri në 320-350 °C dhe një mbetje (vaj i rëndë, ishte përdoret për hollimin e llumit të hidrogjenizimit para centrifugimit).

Hidrogjenizimi i fazës së lëngshme u krye sipas dy skemave: me një cikël të mbyllur (riqarkullim i plotë) përmes agjentit formues të pastës dhe me një tepricë vaji të rëndë. Sipas skemës së parë, funksiononin pjesa më e madhe e impianteve të hidrogjenizimit, të fokusuara kryesisht në prodhimin e benzinës dhe karburantit dizel. Kur punoni me një tepricë të naftës së rëndë, kapaciteti i instalimit për qymyr u rrit me 1.5-2 herë, por vaji i rëndë duhej t'i nënshtrohej përpunimit të veçantë të hidrogjenizimit në produkte me valë më të lehtë ose të përdoret për të prodhuar koks elektrodë.

Gjatë përpunimit të qymyrit me një cikël të mbyllur sipas agjentit formues paste, rendimenti i produkteve të lëngëta që zien në temperatura deri në 320 ° C ishte 55-61% (në masë) me një konsum hidrogjeni deri në 6% (në masë ). Këto produkte, që përmbajnë 10-15% fenole, 3-5% baza azotike dhe 30-50% aromatike, më pas iu nënshtruan hidrogjenizimit me dy faza të fazës së avullit në një shtrat të fiksuar të katalizatorëve hidrokracking. Rendimenti i përgjithshëm i benzinës me një numër oktani 80-85 sipas metodës motorike arriti në 35% (në masë), dhe me prodhimin e njëkohshëm të benzinës dhe karburantit dizel, rendimenti i tyre total ishte rreth 45% (në masë) në llogaritjen e qymyri fillestar; hidrogjeni fitohej nga gazifikimi i qymyrit ose gjysmëkoksi.

Llumi që përmbante deri në 25% lëndë të ngurta dërgohej për përpunim, i cili ishte faza më e rëndë dhe më intensive e energjisë në të gjithë ciklin teknologjik. Pas hollimit me një fraksion të rëndë të hidrogjenatit në një përmbajtje të ngurtë prej 12-16% (peshë), llumi iu nënshtrua centrifugimit. Mbetja me përmbajtje të ngurtë rreth 40% përpunohej me gjysmëkoksim në furrat rrotulluese me kazan me kapacitet 10-15 t/h dhe produktet e koksit të lehtë të lëngshëm u përzien me fraksionin distilues të hidrogjenatit. Distilimi i vajit të rëndë i marrë nga centrifugimi u kthye në ciklin e makaronave.

Aktiviteti i ulët i katalizatorit, vështirësitë në përpunimin e llumit dhe faktorë të tjerë kërkonin përdorimin e presioneve të larta dhe sasive të mëdha të hidrogjenit në proces. Instalimet kishin një produktivitet të ulët të njësisë, ato dalloheshin për një intensitet të konsiderueshëm energjie.

Në fusha të ndryshme, I S ° Z Dany p ° krehje R ° të gjeneratës së dytë në vende të ndryshme, dhe kryesisht në BRSS, SHBA dhe Gjermani

Në zhvillimin e këtyre proceseve, fokusi kryesor i kërkimit ka qenë në uljen e presionit të produktivitetit të pajisjeve, uljen e kostove dhe përmirësimin e përpunimit të llumit dhe rigjenerimit të katalizatorit. Deri më sot, janë propozuar rreth 20 opsione për projektimin teknologjik të proceseve për hidrogjenizimin e drejtpërdrejtë të lëngëzimit katalitik të qymyrit në uzinat e elmës, nga laboratori në impiantet demonstruese, me një kapacitet prej 50 deri në 600 ton / ditë për qymyr P.

BergiusN-Pipia FRG E ashtuquajtura "teknologji e re gjermane" për hidrogjenizimin e qymyrit është zhvilluar në bazë të procesit të përdorur më parë R U Pira duke përdorur një katalizator hekuri të pakthyeshëm. Ndryshe nga procesi i vjetër, një distilim i mesëm qarkullues përdoret për të bërë një paste (në vend të një tejmbushjeje centrifuge). Produktet e lëngëta ndahen nga mbetjet e ngurta me distilim me vakum (në vend të centrifugimit) dhe llumi gazifikohet për të prodhuar hidrogjen. Në Bottrop (Gjermani) në bazë të kësaj të re

Ndër proceset e hidrogjenizimit katalitik të qymyrit të zhvilluara jashtë vendit, një nga më të përgatiturit për zbatim industrial është procesi H-Coa1 (SHBA). Sipas kësaj teknologjie, hidrogjenizimi i fazës së lëngshme kryhet duke përdorur një shtrat të lëngshëm të një katalizatori aktiv të shpërndarë imët Co-Mo sipas skemës së paraqitur në Fig. 3.3.

Qymyri i thatë i grimcuar përzihet me produktin e hidrogjenizimit të ricikluar për të formuar një pastë që përmban 35-50% (peshë) qymyr, në të cilin më pas futet hidrogjeni i ngjeshur. Përzierja që rezulton nxehet dhe futet nën rrjetën e shpërndarjes në reaktor me një shtrat katalizator të lëngshëm. Procesi kryhet në një temperaturë prej 425-480 °C dhe një presion prej rreth 20 MPa. Produktet e reaksionit dhe qymyri i pakonvertuar hiqen vazhdimisht nga reaktori në krye, dhe katalizatori i shpenzuar në fund. Qarkullimi i vazhdueshëm dhe rigjenerimi i katalizatorit sigurojnë ruajtjen e aktivitetit të tij të lartë.

Avujt e larguar nga reaktori, pas kondensimit, ndahen në hidrogjen, gazra hidrokarbure dhe distilim të lehtë. Gazrat dërgohen për pastrim, dhe hidrogjeni për riqarkullim. Produktet e lëngëta nga maja e reaktorit hyjnë në ndarësin, në të cilin ndahet një fraksion, i cili më pas i nënshtrohet distilimit për të marrë distilime të lehta dhe të rënda. Nga e para, merren fraksionet e benzinës dhe naftës. Produkti i mbetur që shkarkohet nga fundi i ndarësit ndahet në hidrociklone në dy rrjedha: me përmbajtje të ulët dhe të lartë të lëndëve të ngurta.

Rryma e parë përdoret si agjent formues paste dhe e dyta trajtohet me precipitues dhe llumi i ndarë që përmban deri në 50% grimca të ngurta gazifikohet për të prodhuar hidrogjen. Produkti i lëngshëm që mbetet pas ndarjes së llumit i nënshtrohet distilimit me vakum për të marrë një distilim të rëndë dhe një mbetje të përdorur si lëndë djegëse bojler.

Rendimenti i produkteve të synuara në procesin "H-Coa1" arrin 51,4% (peshë) në masën organike të qymyrit, duke përfshirë fraksionin e benzinës (28-200°C) -25,2% (peshë), distilatin e mesëm (200 - 260°C) - 12,9% (peshë) dhe distilim i rëndë - 13,3% (peshë). Konsumi i hidrogjenit për hidrogjenizimin në fazë të lëngët është 4.7% (peshë). Procesi është përpunuar në një impiant pilot me një kapacitet qymyri prej 600 ton në ditë.

Në vendin tonë, Instituti i Fosileve të Djegshme (IGI), së bashku me institutet Grozgiproneftekhim dhe VNIIneftemash, kreu një gamë të gjerë studimesh në vitet 1970 në fushën e përpunimit me hidrogjenim të qymyrit në lëng.

Oriz. 3.3. Skema e procesit të lëngëzimit të hidrogjenizimit të qymyrit "H-Coa1":

1 fazë e përgatitjes së qymyrit; 2 - ngrohës; 3 - reaktor me një shtrat të lëngshëm të katalizatorit; 4 - kondensator; 5 - njësia e nxjerrjes së hidrogjenit; 6 - ndarës me shpejtësi të lartë; 7 - kolona atmosferike; 8 - hidrociklone; 9 - ndarës; 10 - kolona vakum; 1 - qymyr; II - hidrogjen; III - distilim i rëndë i ricikluar; IV - paste; V është niveli i hidrogjenatit; VI - niveli i katalizatorit të lëngshëm; VII - katalizator i rigjeneruar; VIII - faza me avull-gaz; IX - faza e kondensuar; X - katalizator i shpenzuar; XI - lëng; XII - rrëshira; XIII - hidrokarburet e gazta, amoniaku dhe sulfidi i hidrogjenit për ndarjen dhe prodhimin e squfurit; XIV - distilim i lehtë për rafinim; XV - distilim i rëndë; XVI - mbetje vaji të pa ricikluar për prodhimin e hidrogjenit; XVII-distilat i rëndë për rafinim; XVIII-

lëndë djegëse të mbetura të karburantit. Hulumtimi rezultoi në një të re procesi teknologjik(procesi IGI), në të cilin, falë përdorimit të një katalizatori aktiv të rigjeneruar dhe aditivëve frenues, përdorimit të teknologjisë së avancuar të përpunimit të llumit dhe një sërë zgjidhjesh të tjera teknologjike, u bë e mundur reduktimi i presionit në 10 MPa duke siguruar një rendimenti i produkteve të hidrogjenizimit të lëngshëm Ulja e presionit të procesit uli ndjeshëm kostot specifike kapitale dhe operative dhe bëri të mundur përdorimin e reaktorëve me performancë të lartë me kapacitet 250-500 m 3, të cilët përdoren tashmë në industrinë e përpunimit të naftës. Procesi IGR po testohet në impiante të mëdha pilot.

Sipas teknologjisë IGI, qymyri grimcohet paraprakisht duke shtypur në një madhësi grimcash 5-13 mm, i nënshtrohet tharjes me shpejtësi të lartë në dhomat e vorbullës deri në një përmbajtje lagështie të mbetur prej 1.5% (peshë), pastaj grimcohet në mënyrë dytësore nga bluarje me dridhje në një madhësi grimcash më pak se 100 mikron.

Një katalizator prej 0.2% Mo dhe 1.0% Fe(III) aplikohet në qymyrin e pluhurosur. Ky kombinim bën të mundur arritjen e një shkalle shndërrimi të masës organike të qymyrit deri në 83%.Aktiviteti maksimal i katalizatorit sigurohet kur aplikohet nga tretësira në qymyr të tharë. Vibro-bluarja e përbashkët e qymyrit dhe kripërave të katalizatorit është gjithashtu efektive, pasi kjo hap mikroporet e strukturës së masës organike të qymyrit dhe siguron depozitimin e plotë dhe uniform të katalizatorit në sipërfaqen e qymyrit.

Përveç katalizatorit, në zonën e reaksionit mund të futen frenuesit, si kinolina, antraceni dhe komponime të tjera që stabilizojnë radikalet e lira dhe aktivizojnë shkatërrimin e pjesës organike të qymyrit për shkak të çlirimit të hidrogjenit atomik gjatë dekompozimit të tyre. Futja e 1-5% e këtyre aditivëve siguron një rritje të shkallës së konvertimit të qymyrit dhe rendimentit të produkteve të lëngshme me 10-15%.

Qymyri me një katalizator të aplikuar në të hyn në sistemin e përgatitjes së makaronave. Si agjent formues paste, përdoret distilimi i qymyrit me pikë vlimi 300-400°C, i cili paraprakisht hidrogjenizohet nën një presion prej 10 MPa në një fazë të veçantë. Për mbarëvajtjen normale të procesit, pasta përgatitet me një raport të barabartë thëngjilli dhe tretësi; me një përmbajtje më të lartë të qymyrit, transporti i pastës në sistem është i vështirë për shkak të viskozitetit të tij të lartë. Pasta e qymyrit-vajit, në të cilën futet hidrogjeni i gaztë, nxehet paraprakisht në një furre tubulare dhe futet në sistemin e reaktorëve të zbrazët të pa ngrohur me një shpejtësi hapësinore prej 1.0-1.5 h -1. Gjatë qëndrimit të pastës në reaktor (30-60 min), reaksionet e hidrogjenizimit të qymyrit vazhdojnë me formimin e gazeve hidrokarbure (% -C4, amoniak, sulfur hidrogjeni dhe okside karboni [deri në 10% (peshë)], ujë. Meqenëse procesi vazhdon me çlirimin e nxehtësisë, një gaz i ftohtë që përmban hidrogjen futet në reaktorë për të kontrolluar temperaturën; ai gjithashtu shërben si një agjent përzierës.

Produktet e reaksionit të hidrogjenizimit nga reaktori dërgohen në një ndarës të nxehtë. Nga pjesa e sipërme e ndarësit, shkarkohet një rrymë avulli-gaz që përmban gazra dhe produkte të lehta të lëngshme, dhe nga fundi - llum, i përbërë nga produkte të lëngshme që vlojnë mbi 300-325 ° C, qymyr të pareaguar, hi dhe një katalizator.

Përmbajtja totale e lëndëve të ngurta në këtë llum është 10-15% (peshë). Rrjedha e avullit të gazit ftohet dhe ndahet në një pjesë të lëngshme dhe në një gaz hidrokarbure që përmban 75-80% (vol.) hidrogjen, hidrokarbure C1-C4, amoniak, sulfur hidrogjeni dhe okside karboni. Pas ndarjes së gazrave të tjerë me përthithje me cikël të shkurtër, hidrogjeni kthehet në proces. Gazi hidrokarbur përdoret për të prodhuar hidrogjen në masën 50-60% të konsumit të tij në proces. Pjesa tjetër e hidrogjenit të kërkuar prodhohet në një impiant të veçantë nga gazifikimi i qymyrit ose mbetjeve nga përpunimi i llumit.

Tabela 3.6. Karakterizimi i produkteve të lëngëta të proceseve të ndryshme të hidrogjenizimit të qymyrit në krahasim me naftën

Përpunimi i llumit, një nga fazat më komplekse teknikisht të procesit, kryhet në skemën IGI në dy faza. Në fazën e parë, llumi filtrohet në një përmbajtje të mbetur të lëndëve të ngurta prej rreth 30% (peshë), dhe në të dytën i nënshtrohet distilimit me vakum në një përmbajtje prej 50-70% (peshë) të lëndëve të ngurta në mbetjen që rezulton. . Ky produkt i mbetur digjet në një furrë me ciklon me fund të lëngshëm. Gjatë djegies, molibdeni me 97-98% kalon në fazën e gazit (1M02O3) dhe depozitohet në hi, nga i cili më pas nxirret me metoda hidrometalurgjike për ripërdorim. Nxehtësia e çliruar gjatë djegies mund të përdoret për të gjeneruar 2,5-2,8 mijë kWh energji elektrike, ose 11 ton avull për çdo ton mbetje llumi.

Produktet e lëngëta të përpunimit të hidrogjenizimit të qymyrit ndryshojnë nga vaji i zakonshëm në përbërjen elementare dhe përmbajtjen më të ulët të hidrogjenit, si dhe në praninë e sasive të konsiderueshme të përbërjeve dhe alkeneve që përmbajnë azot dhe oksigjen (Tabela 3.6). Prandaj, për të marrë lëndë djegëse motorike komerciale, ato duhet t'i nënshtrohen përpunimit sekondar të hidrogjenizimit në fazën e gazit.

Në skemën e procesit IGI, hidrotrajtimi i një distilati të gjerë të hidrogjenizimit të qymyrit në fazë të lëngshme me një pikë vlimi deri në 400 °C kryhet nën një presion prej 10 MPa në mënyrë sekuenciale në dy zona të temperaturës së reaktorit në mënyrë që të shmangni reaksionet e padëshiruara të polimerizimit që çojnë në formimin e komponimeve me vlim të lartë. Në zonën e parë në 230-250°С

Pjesa e hidrogjenizuar e alkeneve, më e prirur për polimerizim. Pastaj, në një temperaturë prej l; 400 ° C, masa kryesore e alkeneve dhe komponimeve pjesërisht aromatike hidrogjenizohet; ndodh gjithashtu shkatërrimi i përbërjeve që përmbajnë squfur, oksigjen dhe azot. Hidrotrajtimi kryhet në prani të katalizatorëve alumin-kobalt-molibden të përdorur gjerësisht në rafinimin e naftës. Megjithatë, në një numër rastesh, për shkak të përmbajtjes së lartë të përbërjeve heteroatomike në distilimet e qymyrit, këta katalizatorë nuk janë mjaftueshëm efikas ose helmohen shpejt. Prandaj, kërkohen katalizatorë të rinj të qëndrueshëm.

Karakteristikat e distilimit fillestar të hidrogjenizimit të qymyrit të murrmë duke përdorur teknologjinë IGI dhe produktet e hidrotrajtimit të tij janë dhënë në tabelë. 3.7. Produktet kryesore të distilimit të hidrogjenizimit të qymyrit në fazë të lëngshme janë të paqëndrueshme. Gjatë ruajtjes, ato ndryshojnë ngjyrën dhe formojnë precipitate të patretshme, të cilat shkaktohen nga prania e

Tabela 3.7. Karakteristikat dhe rendimenti i distilimit të hidrogjenizimit në fazë të lëngshme të qymyrit të murrmë dhe produkteve të hidrotrajtimit të tij

	Distilat hidrogjenizimi	Produkte për hidrotrajtimin e distilimit
Indeksi		shumat ar-th	dhe. k. -180 °С
Dendësia, kg / m 3 Përmbajtja,
bazat azotike
numri i jodit, Përbërja e grupit të hidrokarbureve, parafinat dhe naftenet hidrokarbure aromatike Përbërja fraksionale, °С: 50% (vëll.) c.c. përbërja elementare, Rendimenti në distilimin fillestar, % (peshë)			86.01 13,98 0,01

përbërje në sasi të vogla të përbërjeve që përmbajnë azot të një natyre jo bazike, si piroli. Këto komponime mund të mos hiqen plotësisht gjatë hidrotrajtimit dhe për të përftuar produkte mjaftueshëm të qëndrueshme, rekomandohet që në skemën e përgjithshme të procesit të përfshihet adsorbimi dhe denitrogjenimi ekstraktiv i një distilati të gjerë hidrogjenimi ose i fraksioneve të tij.

Thyesa i. k.- 180°C distilati i hidrotrajtuar ka një numër oktani 66 (metoda motorike) dhe karakterizohet nga një përmbajtje e shtuar e rrëshirave aktuale dhe komponimeve azotike. Për të marrë një komponent të benzinës motorike me oktan të lartë, kërkohet hidrotrajtimi i thellë i tij dhe reformimi i mëvonshëm. Fraksioni i naftës, për shkak të përmbajtjes së lartë të hidrokarbureve aromatike, ka një numër relativisht të ulët cetani. Një fraksion me një pikë vlimi 300-400°C, një pjesë e të cilit përdoret si një përbërës që formon paste, mund të shërbejë si lëndë ushqyese për hidrokrikim për të prodhuar fraksione benzine dhe naftë. Bilanci material i hidrogjenizimit të qymyrit kafe të pellgut Kansk-Achinsk sipas dy opsioneve për teknologjinë IGR është paraqitur më poshtë (në opsionin numërues I - përpunimi i llumit në një përmbajtje të ngurtë prej 70%, në opsionin emërues II - njëjtë, 50%):

~ Marrë

Marrë [% (peshë)] [% (peshë)]

duke përfshirë:		Nafte
		karburanti i bojlerit
Katalizator		Gaz për prodhim
Frenues
Hidrogjeni (me		sulfide hidrogjenit
		Dioksid karboni

Siç shihet, me përpunimin e plotë të qymyrit fitohet 45-55% (në masë) lëndë djegëse motorike dhe produkte kimike.

Karburanti i avionit të tipit TS-1 mund të merret edhe nga produktet e lëngëzimit të qymyrit me metodën IGR. Për ta bërë këtë, fraksioni 120-230°C i izoluar nga distilimi total i hidrogjenizimit në fazë të lëngët pas "defenolizimit" duhet të kalojë nëpër tre faza radhazi: hidrogjenizimi në temperaturë të ulët (6 MPa, 230°C, alumini me pore të gjerë- katalizator nikel-molibden), hidrotrajtim (6 MPa, 380°C dhe i njëjti katalizator) dhe hidrogjenizimi i hidrokarbureve aromatike (6 MPa, 290°C, katalizator komercial i sulfurit të paladiumit të aluminit). Faza e tretë është e nevojshme nëse fraksioni i hidrotrajtuar 120-230°C përmban më shumë se 22%

Oriz. 3.4. Skema për prodhimin e lëndëve djegëse motorike me hidrogjenizimin e qymyrit duke përdorur teknologjinë IGI - Grozgipro-Neftekhim:

1-përgatitja e qymyrit; 2 - lëngëzimi i qymyrit; 3 -- prodhimi i hidrogjenit; 4 - izolimi i mbetjeve të ngurta; 5 6, 10 - korrigjimi; 7 - njësia e depozitimit të llumit; 8 - izolimi i fenoleve; 9 - hidrogjenizimi; 11 - hidrotrajtim dhe reformim; 12, 14 - hidrokracking; 13 - izomerizimi dhe hidrogjenizimi;

1 - qymyr; 11 - paste ish; III - katalizator; IV-hidrogjen; V - gaze C 4 dhe CO; VI - produkte të lëngëta të hidrogjenizimit; VII - Г4Нз, Нг$ dhe CO2; VIII - Fraksion >400 °С; IX - mbetje e ngurtë; X - ujë; XI - feiol, cresols; XII - "fraksion i n. k. - 180 ° С; XIII - fraksioni 180-300 °C; XIV - fraksioni 300-400 °C; XV - hiri për prodhimin e materialeve të ndërtimit; XVI - avulli i procesit; XVII - energjia elektrike; XVIII - benzinë; XIX - karburant avioni; XX - karburant dizel

^ masë.) hidrokarburet aromatike. Por të dhënat.

Duke përfshirë në skemën teknologjike të grupeve të ndryshme të proceseve për përpunimin e produktit të hidrogjenizuar dhe fraksioneve të tij në procesin IGI, është e mundur të ndryshohet raporti i benzinës dhe karburantit dizel që rezulton - nga 1: 0 në 1: 2.6. Për të maksimizuar prodhimin e benzinës, fraksionet e naftës mund të hidrokrihen. Skema për marrjen e karburanteve motorike sipas një prej opsioneve të bazuara në teknologjinë IGI është paraqitur në fig. 3.4. Kur organizohet prodhimi i 3 milion ton karburant motorik në vit sipas kësaj skeme, do të kërkohen 19.7 milion ton në vit qymyr kafe nga pellgu Kansk-Achinsk, duke përfshirë 9 milion ton për hidrogjenizimin, 3 milion ton për gazifikimin për të prodhuar hidrogjen. dhe 7.3 milionë tonë për nevoja për energji. Në këtë rast, mund të prodhohen produktet e mëposhtme (në milion ton në vit): benzinë ​​- 1,45, karburant dizel - 1,62, gazra të lëngshëm - 0,65, amoniak - 0,07 dhe squfur - 0,066. K termike dhe. e prodhimit të tillë është 55%.

Në proceset e huaja të hidrogjenizimit të qymyrit, është planifikuar gjithashtu të përdoret opsione të ndryshme rafinimi dhe riciklimi i produkteve të lëngëta. Për shembull, në projektin e një kompleksi për përpunimin e 30 mijë tonëve thëngjill bituminoz në ditë mbi bazën e procesit BIS-I, të gjitha produktet e hidrogjenizimit të lëngshëm i nënshtrohen hidrokërkimit me një shkallë konvertimi rreth 50%. Fraksioni i benzinës që rezulton pas hidrotrajtimit shtesë duhet të dërgohet në reformim për të marrë një komponent benzine motorike me një vlerësim oktan prej 100 (metoda e kërkimit). Në përgjithësi, kompleksi pritet të marrë produktet e mëposhtme (mijë ton në ditë): benzinë ​​motorike - 2,78, distilate të mesme - 8,27, naftë të rëndë - 4,75, gazra të lëngshëm - 0,64 dhe squfur - 0,12 . Kostot kapitale për ndërtimin e kompleksit vlerësohen në 5.7 miliardë dollarë (në çmimet e vitit 1982). Kostot vjetore të funksionimit me ngarkesë 90% të kapacitetit do të jenë (në milion dollarë): kostoja e qymyrit - 420, kostot e energjisë - 101, katalizatorët dhe kimikatet - 77, materialet operative - 114, mirëmbajtja e personelit (1900 persona) - 79.

Siç tregojnë vlerësimet e disponueshme, kostot e reduktuara për prodhimin e lëndëve djegëse motorike nga qymyri me metodën e hidrogjenizimit duke përdorur teknologjitë e zhvilluara deri më sot janë disa herë më të larta se kostot për marrjen e tyre nga lëndët e para të naftës me një kosto mesatare të prodhimit të kësaj të fundit. Megjithatë, diferenca e kostos mund të reduktohet kur krahasohet me karburantet e prodhuara nga nafta e prodhuar, për shembull, nga teknikat e kushtueshme të rikuperimit të naftës ose nga zonat në det të thellë.

Puna e vazhdueshme e kërkimit dhe zhvillimit në fushën e përpunimit të hidrogjenizimit të qymyrit në shumë vende synon përmirësimin e dizajnit teknologjik dhe instrumental të proceseve, zhvillimin e katalizatorëve dhe aditivëve të rinj, rritjen e efikasitetit të energjisë të gjitha fazat. Këto kërkime mund të ofrojnë një reduktim të kostove për njësi të marrjes së lëndëve djegëse motorike nga qymyri. Një kombinim i proceseve të hidrogjenizimit dhe gazifikimit të qymyrit në një rrjedhë të vetme pa ndërlikuar fazat e ndarjes së produkteve të lëngëzimit dhe pa humbje të energjisë së shpenzuar për ngrohjen e lëndëve të para duhet të konsiderohet premtuese.

Gazifikimi i qymyrit dhe sinteza e karburanteve hidrokarbure

Kur merren lëndë djegëse motorike nga qymyri me lëngëzimin indirekt, faza e parë është gazifikimi.

Gazifikimi i karburantit të ngurtë është një proces termik gjatë të cilit pjesa organike e karburantit në prani të agjentëve oksidues (ajri ose oksigjeni teknik, avujt e ujit) shndërrohet në një përzierje gazesh të djegshme.

Tashmë në fillim të shekullit të 19-të, gazi i përftuar nga distilimi i qymyrit përdorej për ndriçimin e rrugëve në qytetet kryesore në mbarë botën. Fillimisht, ai u përftua në procesin e koksimit, por nga mesi i shekullit, gazifikimi pa mbetje i koksit dhe qymyrit u krye në një shkallë industriale në gjeneratorë të gazit ciklik, dhe më pas në funksionim të vazhdueshëm. Në fillim të këtij shekulli, gazifikimi i qymyrit ishte i përhapur në shumë vende të botës, kryesisht për prodhimin e gazeve energjetike. Deri në vitin 1958, rreth 2,500 gjeneratorë gazi të madhësive dhe modeleve të ndryshme funksiononin në BRSS, të cilat siguruan prodhimin e rreth 35 miliardë m 3 në vit energji dhe gazra procesi nga lloje të ndryshme të lëndëve djegëse të ngurta. Megjithatë, për shkak të rritjes së shpejtë të mëvonshme të prodhimit dhe transportit të gazit natyror, vëllimi i gazifikimit të lëndëve djegëse të ngurta si në vendin tonë ashtu edhe jashtë saj është ulur ndjeshëm.

Gazifikimi i qymyrit kryhet në temperatura të larta dhe është një proces heterogjen fizik dhe kimik me shumë faza. Masa organike e qymyrit, kryesisht karboni, që është pjesë e tij, ndërvepron me oksiduesit e gaztë. Në këtë rast, ndodhin reagimet e mëposhtme primare të karbonit me oksigjen dhe avull uji:

Përveç produkteve të treguara të reagimit, gjatë gazifikimit të qymyrit, produktet e pirolizës formohen në fazën e parë të ngrohjes së tyre.

* Nxehtësitë e reaksioneve jepen në një temperaturë prej 15 °C dhe një presion prej 0,1 MPa.

Lisa. Gjatë gazifikimit, si rregull, pothuajse e gjithë pjesa organike e qymyrit shndërrohet në gaz dhe, në disa raste, pjesërisht në katran, dhe pjesa minerale me një përzierje të vogël të karburantit të pareaguar formon hi ose skorje të lëngshme.

Në ndryshim nga hidrogjenizimi, kërkesat për lëndët e para për proceset e gazifikimit nuk kanë kufizime të rëndësishme në fazën e metamorfizmit dhe përbërjes petrografike, por roli i forcës mekanike dhe termike, sinterimit, përmbajtjes së lagështisë, hirit dhe squfurit është shumë domethënës. Një numër kufizimesh në këto parametra zvogëlohen pas trajtimit paraprak të qymyrit - tharjes, oksidimit, etj. Treguesi më domethënës i përdorimit të qymyrit në disa procese të gazifikimit është temperatura e shkrirjes së mbetjeve të hirit. Ai përcakton gamën e temperaturës së procesit kryesor dhe zgjedhjen e sistemit të heqjes së hirit.

Aktiviteti i lëndëve djegëse të ngurta dhe shpejtësia e gazifikimit varen kryesisht nga përbërësit mineralë që veprojnë si katalizatorë. Efekti relativ katalitik i elementëve gjurmë të qymyrit fosile gjatë gazifikimit mund të përfaqësohet nga seritë e mëposhtme:

Parametrat kryesorë që karakterizojnë proceset individuale të gazifikimit të lëndëve djegëse të ngurta përfshijnë: metodën e furnizimit me nxehtësi në zonën e reagimit; një metodë për furnizimin e një agjenti gazifikues; lloji i agjentit gazifikues; temperatura dhe presioni i procesit;

mënyra e formimit të mbetjeve minerale dhe shkarkimit të saj. Të gjithë këta parametra janë të ndërlidhur dhe përcaktohen kryesisht nga tiparet e projektimit të gjeneratorëve të gazit.

Sipas metodës së furnizimit me nxehtësi të nevojshme për të kompensuar efektin endotermik të reaksionit të karbonit me avujt e ujit, proceset e gazifikimit ndahen në autotermike dhe alotermike. Proceset autotermale përdoren më gjerësisht; në to, nxehtësia fitohet duke djegur një pjesë të qymyrit të futur në proces. Në proceset alotermike, nxehtësia furnizohet nga ngrohja direkte e qymyrit nga një ftohës qarkullues i ngurtë, i lëngshëm ose i gaztë, ngrohja indirekte e ftohësit përmes murit të reaktorit ose me anë të një elementi ngrohës të zhytur në reaktor.

Për të organizuar procesin e ndërveprimit midis karburantit dhe oksiduesit në reaktor, përdoret një shtresë e vazhdueshme e lëvizshme e qymyrit të trashë, një rrjedhje e njëkohshme e qymyrit dhe oksiduesit në modalitetin e tërheqjes dhe një shtrat i lëngshëm i qymyrit të grimcuar imët. Në gjeneratorët e gazit me shtrat të vazhdueshëm, organizohet lëvizja në rënie e karburantit me gunga dhe lëvizja lart e rrjedhës së gazrave të nxehtë. Ky parim përcakton aktivitetin e lartë kimik dhe termik të procesit dhe bën të mundur gazifikimin e shumicës së llojeve të qymyrit, me përjashtim të thëngjillit të grimcuar. Produktiviteti specifik i gjeneratorëve të tillë të gazit kufizohet nga futja e fraksioneve të imta të qymyrit, i cili kompensohet pjesërisht nga një rritje e presionit. Temperaturat e moderuara në pjesën e sipërme të shtresës së qymyrit shkaktojnë një përmbajtje të shtuar të metanit në gazin e produktit [deri në 10-12% (vol.)], si dhe formimin e sasive të konsiderueshme të nënprodukteve si katrani, lëngu. hidrokarburet dhe fenolet.

Qymyri i grimcuar ngarkohet në gjeneratorët e gazit me një shtrat të lëngshëm - madhësia e grimcave është 0,5-8,0 mm. Mënyra e fluidizimit mbështetet nga furnizimi i një agjenti gazifikues. Përzierja e mirë në shtrat siguron shpejtësi të lartë të transferimit të nxehtësisë dhe masës, dhe gjatë gazifikimit praktikisht nuk formohen produkte të lëngshme nënprodukte. Përmbajtja e metanit në gazin që rezulton zakonisht nuk kalon 4% (vol.). Në të njëjtën kohë, në proceset e shtratit të lëngshëm, grimcat e vogla të karburantit hiqen, gjë që zvogëlon shkallën e konvertimit me një kalim dhe ndërlikon funksionimin e pajisjeve të fazave të mëvonshme teknologjike.

Qymyri i pluhurosur përpunohet në gjeneratorët e gazit. Ai futet në reaktor në një rrjedhje të njëkohshme me shpërthim avulli-oksigjen, ndërsa në zonën e reaksionit temperatura arrin 2000°C. Në gjeneratorë të tillë gazi është e mundur të përpunohen të gjitha llojet e qymyrit. Reagimet në to zhvillohen me shpejtësi të lartë, gjë që siguron një produktivitet të lartë specifik. Gazi i produktit praktikisht nuk përmban metan, katran dhe hidrokarbure të lëngshme. Por për shkak të temperaturës së lartë të funksionimit, konsumi i oksigjenit në gjeneratorë të tillë gazi është më i madh se në gjeneratorët e gazit me një shtrat karburanti të vazhdueshëm ose të lëngshëm dhe kërkohet një sistem efikas i rikuperimit të nxehtësisë për të siguruar efikasitet të lartë termik. Kur përdorni gjeneratorë të tillë të gazit, duhet të respektoni rreptësisht mënyrën e furnizimit të lëndëve të para, pasi për shkak të sasisë së vogël të qymyrit të vendosur njëkohësisht në reaktor, çdo shkelje e mënyrës çon në një ndalim të procesit.

Një opsion për gazifikimin e mbështjelljes është përdorimi i një llumi ujë-thëngjill në vend të karburantit të thatë të pluhurosur. Kjo lehtëson furnizimin me karburant në reaktor dhe eliminon nevojën për të përdorur sisteme bunkeri për ngarkimin e tij.

Në mënyrë tipike, agjentët gazifikues në proceset e gazifikimit janë ajri, oksigjeni dhe avulli. Me shpërthimin me avull-ajër, nuk ka nevojë për një njësi të ndarjes së ajrit, e cila zvogëlon koston e procesit, por gazi që rezulton është me kalori të ulët, pasi është shumë i holluar me azot atmosferik. Prandaj, në skemat e gazifikimit, përparësi i jepet shpërthimit me avull-oksigjen dhe raporti i avullit ndaj oksigjenit përcaktohet nga kushtet. kryerjen e procesit. Në proceset e hidrogazifikimit, hidrogjeni përdoret si një nga agjentët gazifikues dhe përftohet një gaz me kalori të lartë i pasur me metan.

Temperatura e gazifikimit, në varësi të teknologjisë së zgjedhur, mund të ndryshojë shumë - nga 850 në 2000 °C. Regjimi i temperaturës përcaktohet nga reaktiviteti i qymyrit, temperatura e shkrirjes së hirit dhe përbërja e kërkuar e gazit që rezulton. Në proceset autotermale, temperatura në reaktor kontrollohet nga raporti avull:oksigjen në shpërthim. Për proceset alotermike, ajo kufizohet nga temperatura maksimale e mundshme e ngrohjes së ftohësit.

Në procese të ndryshme të gazifikimit, presioni mund të ndryshojë nga atmosferik në 10 MPa. Një rritje e presionit krijon kushte të favorshme për një rritje të temperaturës dhe efikasitetit energjetik të procesit, dhe kontribuon në një rritje të përqendrimit të metanit në gazin e produktit. Gazifikimi nën presion preferohet në rastet e marrjes së gazit, i cili më pas përdoret në sintezë, të cilat kryhen në presione të larta (shpenzimet për ngjeshjen e gazit sintetik janë ulur). Me një rritje të presionit, është e mundur të rritet shkalla e gazifikimit dhe fuqia e njësisë së gjeneratorëve të gazit. Gjatë gazifikimit të lëndëve djegëse të grumbulluara dhe të trashë, shkalla e gazifikimit është proporcionale me rrënjën katrore të vlerës së presionit, dhe kur gazifikoni lëndë djegëse të grimcuara dhe të pluhurosura, është proporcionale me vlerën e presionit.

Në gjeneratorët e gazit me heqjen e hirit të lëngshëm, procesi kryhet në temperatura mbi pikën e shkrirjes së hirit (zakonisht mbi 1300-1400 °C). Gjeneratorët e gazit "hirit të thatë" funksionojnë në temperatura më të ulëta, dhe hiri hiqet prej tyre në formë të ngurtë.

Përveç monoksidit të karbonit dhe hidrogjenit, gazi i gazifikimit përmban komponime që përmbajnë squfur dhe amoniak, të cilët janë helm për katalizatorët për sintezën e mëvonshme, si dhe fenole, rrëshira dhe hidrokarbure të lëngëta. Këto komponime hiqen në fazën e pastrimit pas gjeneratorit të gazit. Në proceset e gazifikimit industrial, metodat e përthithjes fizike dhe kimike të këtyre përbërësve përdoren për të pastruar gazin e sintezës nga komponimet e squfurit dhe dioksidit të karbonit. Si absorbues përdoren metanoli, karbonati propilen, N-metilpirrolidoni, sulfolani dhe diizopropanolamina, glikolet dimetil dhe polietileni, etanolaminat etj.

Për të siguruar raportin optimal të CO: Hg në gazin e sintezës, skema teknologjike zakonisht përfshin një të veçantë

Fig. "3.5. Skema e procesit të gazifikimit të qymyrit 1 - tharja dhe bluarja e qymyrit; 2_ - ndarja e ajrit; 3 - gazifikimi; 4 - përdorimi i hirit ose skorjes; 5 - pastrimi i gazit të papërpunuar; 6 - Konvertimi i CO;

I - qymyr; II - avujt e ujit; III - nitrogjen; IV-oksigjen; V - hiri ose skorje; VI - gaz i papërpunuar; VII - gaz i pastruar; VIII - NgB, GShz, rrëshira; /.X - gaz sintezë; X - C0 3

ny njësi për shndërrimin katalitik të monoksidit të karbonit me avull.

Skema e procesit të gazifikimit me prodhimin e gazit sintetik gati për përpunim të mëtejshëm është paraqitur në fig. 3.5.

Për të arritur efikasitetin maksimal termik dhe. e) procesi, gjeneratori i gazit duhet të funksionojë me presion të ngritur, me një konsum të ulët të oksigjenit dhe avullit të ujit dhe humbje të ulëta të nxehtësisë. Është gjithashtu e dëshirueshme që sasia minimale e nënprodukteve të merret gjatë gazifikimit dhe procesi të jetë i përshtatshëm për përpunimin e qymyrit të ndryshëm. Megjithatë, disa nga këta faktorë janë reciprokisht përjashtues. Për shembull, është e pamundur të sigurohet një konsum i ulët i oksigjenit dhe në këtë mënyrë të shmangen nënproduktet. Prandaj, në çdo rast specifik, kërkohet të zgjidhet kombinimi optimal i parametrave të procesit.

Aktualisht, janë zhvilluar më shumë se 50 lloje të gjeneratorëve të gazit, por vetëm * katër prej tyre kanë gjetur aplikim industrial: gjeneratorët e gazit Lurgi, Winkler, Koppers-Totzek dhe Texaco. Treguesit kryesorë të proceseve të gazifikimit të kryera në bazë të këtyre pajisjeve janë dhënë në Tabelën. 3.8.

Procesi Lurgi u aplikua për herë të parë në një shkallë industriale në 1936 në Gjermani. Në vitin 1952 u krijua gjenerata e dytë e gjeneratorëve të gazit të këtij lloji dhe deri më sot janë ndërtuar më shumë se 100 instalime me gjeneratorë Lurgi në vende të ndryshme. Produktiviteti i një njësie të vetme u rrit nga 8 në 75 mijë m 3 / orë për gazin e thatë.

Në gjeneratorët e gazit Lurgi, qymyri i grumbulluar futet në zonën e reagimit përmes një pleshti të mbyllur dhe gazifikohet në një përzierje me avull-oksigjen kundër rrymës. Kjo e fundit ushqehet nën grilë, e cila mbështet shtresën e qymyrit; hiri i thatë shkarkohet përmes të njëjtës grilë. Raporti vëllimor i avullit:oksigjen zgjidhet i tillë që temperatura e shtratit të qymyrit të jetë nën pikën e shkrirjes së hirit. Në xhaketën ftohëse të gjeneratorit, formohet avulli i ujit të ngopur.

Qymyri që hyn në gazifikues kalon nëpër tre zona ngrohjeje me radhë. Në zonën e parë - pjesa e sipërme e reagimit

	gjenerator gazi
Indeksi Karakteristikat e qymyrit: lloji i madhësisë së grimcave, përmbajtja e lagështisë mm, % (masa.) Gjendja e qymyrit në reaktor Presioni i punës, MPa Temperatura maksimale në gjeneratorin e gazit, °C Lloji i shpërthimit Gjendja e hirit Koha e qëndrimit të qymyrit në gjeneratorin e gazit Shkalla e konvertimit të karbonit, % Fuqia maksimale e njësisë së gjeneratorit të gazit: qymyr, t/h WMD për gaz, mijë m 3 / orë Konsumi, t/t WMD: oksigjen me avull Raporti volum avulli/oksigjen Përbërja e gazit të papërpunuar*, % (vëll.): Raporti mesatar H2:CO në gaz Vlera kalorifike e gazit (më e larta), MJ/m3 Efikasiteti termik i gjeneratorit të gazit, %	Të gjitha qymyret përveç koksit 6-40 Shtresa e palëvizshme 2.0-3.0 Thatë 1-3 orë 99	Linjitet dhe nënbituminoz 0.1-8 Pseudo i lëngshëm shtresa 0,12-0,21 P a r o k i s 20-40 min 60-90	"KorreGB- Mënyra e prerjes portly Liquid 0,5-10 s 90-96	"Teksaso" qymyr 0,1-10 Deri në 40 Pezullimi ujë-thëngjill në modalitetin e tërheqjes 3.5-4.0 skorje 1-10 s 99

tora - në një temperaturë prej 350 ° C, thahet me gazra të nxehtë, në mes - në një temperaturë prej l; 600 ° C, qymyri i nënshtrohet gjysmë koksimit me formimin e gazrave, katranit dhe gjysmëkoksit.. Në zona e tretë, e vendosur në bazën e gjeneratorit të gazit, në një temperaturë prej 870 ° C, si rezultat i reaksioneve të karburantit me avull dhe oksigjen, formohet një gaz që praktikisht nuk përmban metan. Gazi kalon nëpër shtratin e qymyrit nga poshtë lart, ndërsa temperatura e tij ulet dhe reaksionet e formimit të metanit fillojnë të ndodhin në zonat më të ftohta të reaktorit. Kështu, gazi i produktit që rezulton përmban hidrokarbure dhe rrëshira të pangopura, gjë që kërkon pastrim të detyrueshëm të gazit dhe shkakton një konsum të lartë uji për ftohjen dhe heqjen e komponentëve të padëshiruar. Gazi përmban gjithashtu një sasi të shtuar të metanit [deri në 8-12% (vol.)] 1 .

Procesi i gazifikimit Lurgi karakterizohet nga një shkallë e lartë e konvertimit të karbonit, duke arritur në 99%. Efikasiteti termik i gjeneratorit të gazit është 75-85%. Avantazhi i procesit Lurgi është se ai kryhet në presion të ngritur, gjë që rrit ndjeshëm produktivitetin e njësisë së gjeneratorit të gazit dhe zvogëlon koston e kompresimit të gazit kur përdoret në sintezë të mëtejshme.

Procesi Winkler është procesi i parë komercial i gazifikimit të qymyrit. Kapaciteti maksimal i njësisë së gjeneratorëve të gazit në punë të këtij lloji është aktualisht 33 mijë m 3 gaz në orë. Procesi bazohet në përpunimin e qymyrit në një shtrat të lëngshëm në presionin atmosferik. Temperatura në shtrat mbahet në 30-50°C nën temperaturën e zbutjes së hirit, i cili hiqet nga reaktori në formë të thatë.

Gjeneratori i gazit Winkler është një aparat i veshur nga brenda me një material zjarrdurues, një shtrat i lëngshëm krijohet duke fryrë një përzierje avulli-oksigjen përmes qymyrit të grimcuar. Grimcat më të mëdha të qymyrit gazifikohen drejtpërdrejt në shtrat, ndërsa grimcat e imëta kryhen. dhe gazifikohen në një temperaturë prej 1000-1100°C në pjesën e sipërme të reaktorit, ku furnizohet shtesë edhe agjenti gazifikues. Për shkak të transferimit intensiv të nxehtësisë dhe masës në reaktor, gazi që rezulton nuk është i ndotur me produkte të pirolizës dhe përmban pak metan. Rreth 30% e hirit hiqet nga fundi i reaktorit në një formë të thatë duke përdorur një transportues me vidë, pjesa tjetër kryhet nga rryma e gazit dhe kapet në një ciklon dhe pastrim.

Procesi Winkler siguron produktivitet të lartë, aftësi për të përpunuar thëngjij të ndryshëm dhe për të kontrolluar përbërjen e produkteve përfundimtare. Sidoqoftë, në këtë proces, humbjet e qymyrit *të pa reaguar janë të larta - deri në 25-30% (peshë) të kryera nga reaktori, gjë që çon në humbje të nxehtësisë dhe një ulje të efikasitetit energjetik të procesit. Shtrati i lëngshëm është shumë i ndjeshëm ndaj ndryshimeve në regjimin e procesit dhe presioni i ulët kufizon performancën e gjeneratorëve të gazit.

Përfaqësues i proceseve të gazifikimit të lëndës djegëse të pluhurosur në modalitetin e entrainmentit është procesi "Korregv-T^gek". Gjeneratori i parë industrial i gazit i këtij lloji me një kapacitet prej 4 mijë m 3 në orë gaz sintetik u krijua në vitin 1952; gjeneratorët modernë të gazit kanë një kapacitet gazi prej 36-50 mijë m 3 / orë.

Gjeneratori i gazit është një aparat konik i ftohur me ujë. Ai është i pajisur me dy ose katër ndezës të vendosur përballë njëri-tjetrit dhe është i veshur nga brenda me një material rezistent ndaj nxehtësisë. Turbulenca e lartë e reagentëve, e arritur duke furnizuar kundër-flukse të përzierjes së karburantit nga anët e kundërta të dhomës, siguron që reaksionet të vazhdojnë me ritme të larta dhe të përmirësojnë përbërjen e gazit që rezulton.

Qymyri është grimcuar paraprakisht në grimca jo më të mëdha se 0,1 mm dhe thahet në një përmbajtje lagështie të mbetur jo më shumë se 8% (peshë). Pluhuri i qymyrit nga bunkerët furnizohet me djegësit me një rrjedhë të një pjese të oksigjenit të nevojshëm për procesin. Pjesa tjetër e oksigjenit është e ngopur me avull uji, nxehet dhe injektohet direkt në dhomë. Avujt e ujit të mbinxehur futen në reaktor përmes një xhakete tubulare, e cila krijon një perde që mbron muret e reaktorit nga ekspozimi ndaj temperaturave të larta. Në një temperaturë të gazrave në zonën e djegies deri në 2000 ° C, karboni i karburantit reagon pothuajse plotësisht në 1 s. Gazi i gjeneratorit të nxehtë ftohet në bojlerin e nxehtësisë së mbeturinave deri në 300°C dhe "lahet" me ujë në pastrim deri në një përmbajtje pluhuri më pak se 10 mg/m3. Squfuri që përmban qymyri konvertohet 90% në sulfid hidrogjeni dhe 10% në sulfur karboni. Skorja hiqet në formë të lëngshme dhe më pas granulohet.

Për shkak të temperaturës së lartë të procesit, qymyri i çdo lloji, përfshirë ato sinteruese, mund të përdoret për gazifikimin, dhe gazi që rezulton është i varfër në metan dhe nuk përmban hidrokarbure të kondensueshme, gjë që lehtëson "pastrimin" e tij të mëvonshëm. Disavantazhet e procesit përfshijnë presionin e ulët dhe rritjen e konsumit të oksigjenit.

Procesi i Teksasit bazohet në gazifikimin e një llumi qymyr-ujë në një gjenerator gazi me rreshtim vertikal që funksionon në presione deri në 4 MPa. Është testuar në impiantet pilot dhe një numër gjeneratorësh të mëdhenj komercialë të gazit janë në ndërtim e sipër. Procesi i Teksasit nuk kërkon tharje paraprake të qymyrit, dhe forma e pezullimit të lëndës së parë thjeshton dizajnin e njësisë së saj të furnizimit. Disavantazhet e procesit përfshijnë rritjen e konsumit të karburantit dhe oksigjenit, që është për shkak të furnizimit me nxehtësi shtesë për avullimin e ujit.

Puna që po kryhet aktualisht për përmirësimin e proceseve autotermale synon kryesisht rritjen e presionit të gazifikimit, rritjen e fuqisë së njësisë dhe efiçencës termike. reaktorët, duke minimizuar formimin e nënprodukteve. Në proceset e gazifikimit autotermik, deri në 30% e qymyrit shpenzohet jo për formimin e gazit, por për marrjen e nxehtësisë së nevojshme. Kjo ka një efekt negativ në ekonominë e procesit, veçanërisht kur kostoja e minierave të qymyrit është e lartë. Prandaj, kohët e fundit vëmendje e konsiderueshme i është kushtuar zhvillimit të skemave për gazifikimin allotermal të lëndëve djegëse të ngurta duke përdorur nxehtësinë e marrë nga shkrirjet e metaleve ose nga reaktorët bërthamorë me temperaturë të lartë.

Proceset e shkrirjes janë një variant i gazifikimit të qymyrit në modalitetin e tërheqjes. Në to, qymyri dhe një agjent gazifikues ushqehen në sipërfaqen e metaleve të shkrirë, skorjeve ose kripërave, të cilat luajnë rolin e bartësve të nxehtësisë. Procesi më premtues është me shkrirjen e hekurit, pasi është e mundur të përdoren kapacitetet e lira të konvertuesve të oksigjenit të disponueshëm në një numër vendesh në metalurgjinë e zezë. Në këtë proces, gjeneratori i gazit është një aparat-konvertues i zbrazët, me rreshtim zjarrdurues, me një banjë hekuri të shkrirë (temperatura 1400-1600°C). Pluhuri i qymyrit i përzier me oksigjen dhe avujt e ujit ushqehet nga maja e aparatit pingul me sipërfaqen e shkrirjes me shpejtësi të lartë. Kjo rrjedhë, si të thuash, fryn llumin e formuar në sipërfaqen e shkrirjes dhe përzien shkrirjen, duke rritur sipërfaqen e kontaktit të tij me qymyrin. Për shkak të temperaturës së lartë, gazifikimi është shumë i shpejtë. Shkalla e konvertimit të karbonit arrin 98%, dhe efikasiteti termik. d është 75-80%. Supozohet se hekuri luan gjithashtu rolin e një katalizatori të gazifikimit. Kur gëlqeres i shtohet shkrirja, ky i fundit ndërvepron me squfurin e qymyrit, duke formuar sulfur kalciumi, i cili hiqet vazhdimisht së bashku me skorjen. Si rezultat, është e mundur të çlirohet gazi i sintezës nga squfuri që përmban qymyri me 95%.Gazi sintetik i përftuar në procesin e shkrirjes përmban 67% (vol.) CO dhe 28% (vol.) H 2 . Humbjet e hekurit, të cilat duhet të rimbushen, janë 5-15 g/m3 gaz.

Një burim premtues në shkallë të gjerë dhe relativisht i lirë i nxehtësisë me potencial të lartë për gazifikimin e lëndëve djegëse të ngurta mund të jetë një reaktor bërthamor i ftohur me gaz me temperaturë të lartë, i cili aktualisht është në zhvillim dhe testim pilot. Reaktori siguron një furnizim me nxehtësi me potencial të lartë (950°C) për procesin e gazifikimit të qymyrit. Nxehtësia nga qarku i ndërmjetëm i heliumit do të transferohet në reaktorin e gazifikimit me avull direkt në qymyr, i cili, nën ndikimin e avullit të ujit, do të kthehet në gaz sintezë. Gjatë gazifikimit duke përdorur energjinë termike të një reaktori bërthamor me temperaturë të lartë, nevoja që qymyri të prodhojë një sasi të barabartë gazi sintezë krahasuar me proceset autotermale do të reduktohet me 30-50%, ndërsa pastërtia mjedisore e procesit do të rritet.

Nga gazi i sintezës, në varësi të kushteve të procesit dhe katalizatorit të përdorur, mund të merret një gamë e gjerë hidrokarburesh dhe përbërjesh që përmbajnë oksigjen. Në shkallë industriale, bazuar në gazin e sintezës, aktualisht kryhet prodhimi i produkteve të tilla si metanoli, hidrokarburet e lëngëta etj.

Në vitin 1925, F. Fischer dhe H. Tropsch kryen sintezën e hidrokarbureve alifatike nga CO dhe H2, i cili u emërua pas tyre. Sinteza u krye në katalizatorë hekuri dhe kobalti në presion atmosferik dhe temperaturë 250-300 °C. Në praktikën kërkimore dhe industriale, modifikimet e katalizatorëve të kobaltit dhe hekurit, të shkrirë, të sinterizuar, të çimentuar dhe të depozituar në tokë diatomace, kaolinë dhe mbështetëse të tjera me struktura të ndryshme (A1 2 03, V2O5, Si0 2) dhe kimike (CuO, CaO, ZnO, K2O) promotorët ". Në prani të katalizatorëve të hekurit, rritet formimi i olefinave dhe përbërjeve që përmbajnë oksigjen. Katalizatorët e kobaltit kontribuojnë në formimin e alkaneve kryesisht normale, kryesisht me peshë molekulare të lartë.

Parametrat e procesit të sintezës Fischer-Tropsch dhe përbërja e produkteve që rezultojnë ndikohen ndjeshëm nga dizajni i reaktorëve të përdorur. Në aparatet me shtrat katalizator të palëvizshëm, që funksionojnë në temperatura të ulëta, fitohen kryesisht hidrokarbure alifatike. Në reaktorët e shtratit të lëngshëm, ku reaksionet kryhen në temperatura më të larta, sasi të konsiderueshme të olefinave dhe oksigjenit janë të pranishme në produkte.

Instalimet e para industriale për sintezën Fischer-Tropsch u vunë në punë në mesin e viteve 1930 në Gjermani dhe Angli. Deri në vitin 1943, kapaciteti i përgjithshëm i instalimeve të krijuara për prodhimin e lëndëve djegëse motorike me këtë metodë tejkaloi 750 mijë tonë në vit. Shumica e tyre përdorën një shtrat të palëvizshëm katalizator kobalti. Një fabrikë pilot me një shtrat të lëngshëm të një katalizatori hekuri me një kapacitet prej 365 mijë tonë në vit produkte hidrokarbure u operua në vitet 1948-1953. ne SHBA. Impianti pilot vendas për sintezën Fischer-Tropsch ka funksionuar në Dzerzhinsk që nga viti 1937 për disa vite. Që nga viti 1952, prodhimi i hidrokarbureve nga gazi i sintezës ka funksionuar në Novocherkassk, ku sinteza kryhet në reaktorë me një shtrat fiks të katalizatorit kobalt, dhe produktet e synuara janë tretës të lëngët hidrokarbure, lëndë të para për detergjentë dhe produkte të tjera kimike.

Në vitet 1954-1957. një ndërmarrje industriale për përpunimin e qymyrit në lëndë djegëse motorike të lëngshme SLAB-1 u ndërtua në Afrikën e Jugut me një kapacitet prej 230 mijë tonësh në vit produkte të lëngshme. Më vonë, në të njëjtin vend u krijuan dy ndërmarrje të tjera të ngjashme - BABO-P (1981) dhe BABO-SH (1983), me një kapacitet nominal prej 2200 mijë tonë në vit produkte të lëngshme secila.

Në të gjitha ndërmarrjet, gazifikimi i qymyrit bituminoz me përmbajtje të lartë hiri (deri në 30%) që përmban 1% squfur dhe me vlerë kalorifike 23 MJ/kg kryhet në gjeneratorë të gazit nën presion. Skema bazë teknologjike e FUNKSIONIT është paraqitur në fig. 3.6. Këtu përdoren reaktorë të dy modeleve: me një shtrat të palëvizshëm dhe të lëngshëm të një katalizatori (në impiantet e tjera - vetëm reaktorët me një shtrat të lëngshëm). Në çdo reaktor me shtrat të fiksuar, katalizatori vendoset në tuba (më shumë se 2000 copë, 12 m të gjatë dhe 50 mm në diametër të brendshëm). Gazi kalon nëpër tuba me një shpejtësi të lartë lineare, e cila siguron heqjen e shpejtë të nxehtësisë së reaksionit dhe krijimin e kushteve pothuajse izotermale në pothuajse të gjithë gjatësinë e tubave. Në një presion pune në reaktor prej 2,7 MPa dhe një temperaturë prej rreth 230 °C, arrihet rendimenti maksimal i alkaneve.

Oriz. 3.6. Skema e fabrikës FALLING:

1 - prodhimi i oksigjenit; 2 - gjeneratorë gazi 3 - termocentral; 4 - procesi "Fenosolvan"; 5 - ndarja; 6 - përpunimi i rrëshirave dhe vajrave; 7 - procesi "Rectizol>; 8, 9 - Reaktorë sintezë Fischer-Tropsch me një shtrat katalizator të palëvizshëm dhe të lëngshëm, përkatësisht; 10 - konvertim; 11 - lirimi i përbërjeve që përmbajnë oksigjen; 12 - pastrimi i parafinave; 13 - përpunimi i produkteve të lëngshme; 14 - oligomerizimi i olefinave; 15 - ndarja kriogjenike; 16 - sinteza e amoniakut;

I - ajri; II - qymyr; III - ujë; IV - katran; V - kreozot; VI - fraksion benzen-toluen-kresol; VII - fraksion i gjerë i benzinës; VIII - fenole; IX - alkoolet; ketone; XI - produkte të lëngshme; XII - parafina të pastruara; XIII - karburanti i bojlerit; XIV - naftë; XV - benzinë; XVI - karburanti i gazit në rrjetin e qytetit; XVII - 0 2 ; XVIII - N2; XIX - gaze C 3 -C 4; XX-H2; XXI - zvarranikë të thartë:

XXII - YHz; XXIII - (MVDgBO

Në reaktorët me një shtrat katalizator të lëngshëm (diametri 2.2 m dhe lartësia 36 m), sinteza kryhet në një temperaturë prej 300-350 ° C dhe një presion prej 2-3 MPa, rrjedha e gazit në reaktor arrin 100 mijë m 3. / h. Produktet e reagimit hyjnë në seksionin e vendosjes dhe më pas në ciklone për të ndarë pluhurin e katalizatorit të bllokuar. Raporti i Hg: CO në gazin e sintezës së papërpunuar është 2.4-2.8, produktet e lëngshme që rezultojnë karakterizohen nga një përmbajtje e lartë e olefinave. Të gjitha llojet e reaktorëve në impiantet BABOB përdorin katalizatorë me bazë hekuri të nxitur nga alkali; këta katalizatorë janë të lirë dhe ofrojnë një rendiment të ulët të metanit; konsumi i qymyrit për marrjen e 1 ton produkteve të lëngshme është 5,6-6,4 ton Për të marrë lëndë djegëse motorike që plotësojnë kërkesat e standardeve për karburantet nga nafta, produktet e marra i nënshtrohen rafinimit: fraksionet e benzinës - pastrimi dhe reformimi, propileni dhe butenet - polimerizimi . Efikasiteti termik kompleksi për përpunimin e qymyrit në lëndë djegëse motorike duke përdorur sintezën Fischer-Tropsch është 35-40%. Vetitë e fraksioneve të benzinës dhe dizelit të marra në lloje të ndryshme reaktorësh ndryshojnë ndjeshëm (Tabela 3.9). Së bashku me lëndët djegëse motorike, këto uzina prodhojnë amoniak, squfur dhe produkte të tjera kimike.

Ashtu si proceset e tjera të lëngëzimit, përpunimi i qymyrit me gazifikimin e ndjekur nga sinteza e lëndëve djegëse motorike kërkon kosto të larta kapitale dhe operative. Për shembull, investimet kapitale për ndërtimin e uzinës ZABOL-P arritën në rreth 4 miliardë dollarë (në çmimet e vitit 1980). Me 8,000 orë punë, kostot totale të funksionimit në këtë fabrikë janë 987 milionë dollarë në vit (në çmimet e vitit 1980), duke përfshirë:

• Qymyri kushton 125
• Mirëmbajtja e personelit 80
• Energjia elektrike 80
• Katalizatorët dhe reagentët 24
• Uji 2
• Materiale ndihmëse 80 dhe riparim
• Mbi shpenzimet 80
• Tarifat e amortizimit 520

Krahasuar me proceset e hidrogjenizimit, metoda e lëngëzimit të qymyrit përmes sintezës Fischer-Tropsch është më e thjeshtë për sa i përket instrumenteve dhe kushteve të funksionimit, por efikasiteti i tij termik është rreth 15% më e ulët.

Hidrogjenimi (hidrogjenizimi) i lëndës djegëse të ngurtë është procesi i shndërrimit të pjesës organike të karburantit në produkte të lëngëta të pasuruara me hidrogjen dhe të përdorura si lëndë djegëse të lëngshme. Problemi i hidrogjenizimit me lëndë djegëse të ngurtë ka lindur për shkak të rritjes së konsumit të naftës dhe nevojës për të përdorur në mënyrë efikase qymyret fosile me kalori të ulët dhe të lartë të hirit, të cilat janë të vështira për t'u djegur. Në një shkallë industriale, hidrogjenizimi i lëndëve djegëse të ngurta u organizua për herë të parë në Gjermani në vitet 1930 dhe u zhvillua për shkak të nevojës për të përdorur vajra të rëndë rrëshirë me një përmbajtje të lartë squfuri për prodhimin e karburanteve motorike. Aktualisht, në vende të ndryshme funksionojnë instalime për dehidrogjenizimin shkatërrues të karburanteve me një kapacitet prej 200 deri në 1600 tonë në ditë.

Hidrogjenizimi i karburantit të ngurtë është një proces katalitik shkatërrues që ndodh në një temperaturë prej 400-560°C nën një presion hidrogjeni prej 20-10 MPa. Në këto kushte, lidhjet ndërmolekulare dhe ndëratomike (valente) prishen në masën organike të karburantit dhe zhvillohen reaksionet e shkatërrimit dhe depolimerizimit të strukturave me molekulare të lartë të qymyrit.

Problemi i hidrogjenizimit me lëndë djegëse të ngurtë ka lindur për shkak të rritjes së konsumit të naftës dhe nevojës për të përdorur në mënyrë efikase qymyret fosile me kalori të ulët dhe të lartë të hirit, të cilat janë të vështira për t'u djegur. Në një shkallë industriale, hidrogjenizimi i lëndëve djegëse të ngurta u organizua për herë të parë në Gjermani në vitet 1930 dhe u zhvillua për shkak të nevojës për të përdorur vajra të rëndë rrëshirë me një përmbajtje të lartë squfuri për prodhimin e karburanteve motorike. Aktualisht, në vende të ndryshme funksionojnë instalime për dehidrogjenizimin shkatërrues të karburanteve me një kapacitet prej 200 deri në 1600 tonë në ditë.

Hidrogjenizimi i lëndës djegëse të ngurtë është një proces katalitik shkatërrues që ndodh në një temperaturë prej 400-560°C nën një presion hidrogjeni prej 20 -

10 MPa. Në këto kushte, lidhjet ndërmolekulare dhe ndëratomike (valente) prishen në masën organike të karburantit dhe ndodhin reaksionet e mëposhtme:

shkatërrimi dhe depolimerizimi i strukturave me molekulare të lartë të qymyrit

(C)n + nH2 → CnH2n;

hidrogjenizimi i alkeneve që rezultojnë;

shkatërrimi i alkaneve më të larta me hidrogjenizimin e mëvonshëm të alkeneve dhe formimin e alkaneve me peshë molekulare më të ulët

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

hidrogjenizimi i sistemeve aromatike të kondensuar i ndjekur nga thyerja e unazës dhe dekalilimi

hapja e unazave pesëanëtare me formimin e izoalkaneve e të tjera.

Meqenëse procesi i hidrogjenizimit vazhdon me një tepricë të hidrogjenit, reaksionet e polimerizimit dhe polikondensimit të produkteve parësore të degradimit shtypen, dhe në një raport mjaftueshëm të lartë hidrogjen/karbon, produktet e ngjeshjes pothuajse nuk formohen.

Njëkohësisht me hidrogjenizimin e përbërjeve të karbonit, reaksionet e hidrogjenizimit të përbërjeve që përmbajnë squfur, oksigjen dhe azot zhvillohen sipas reaksioneve të ngjashme me reaksionet e hidrotrajtimit të produkteve të naftës (Kapitulli VII).

Procesi i hidrogjenizimit është katalitik. Si katalizatorë, përdoren masa kontakti të bazuara në përbërjet e molibdenit, nikelit ose hekurit me aktivizues të ndryshëm, për shembull:

MoO3 + NiS + CaO + BaO + A12O3.

bartës i aktivizuesit të katalizatorit

Duke ndryshuar parametrat e procesit (temperatura, presioni, koha e kontaktit) dhe përbërjen e katalizatorit, procesi i hidrogjenizimit mund të drejtohet drejt përftimit të produkteve të një përbërje të caktuar. Rendimenti i produkteve të lëngëta dhe të gazta të hidrogjenizimit të karburantit të ngurtë varet në thelb nga përmbajtja e substancave të paqëndrueshme në të, domethënë nga shkalla e koalifikimit të tij. Qymyri me shkallë të lartë të thëngjillit (antracit, qymyr i dobët) nuk mund të përdoret si lëndë e parë për hidrogjenim. Lëndët djegëse të përshtatshme për këtë qëllim janë qymyri i murrmë ose qymyri i fortë me një raport hidrogjen/karbon të paktën 0,06 dhe një përmbajtje hiri jo më shumë se 0,13 wt. USD

Procesi i hidrogjenizimit të lëndëve djegëse të ngurta mund të kryhet në fazën e lëngshme ose të avullit. Nga shumë skema teknologjike për hidrogjenizimin në fazë të lëngët, më ekonomike është skema ciklike. Ai ndryshon nga të tjerët nga konsumi më i ulët i hidrogjenit, temperatura dhe presioni më i ulët i procesit dhe lejon përdorimin e plotë të të gjithë përbërësve të lëndëve të para të përpunuara. Një diagram skematik i një impianti të tillë hidrogjenizimi është paraqitur në Fig. 1.8.

Si rezultat i hidrogjenizimit të të gjitha llojeve të lëndëve djegëse të ngurta, formohet një produkt i lëngshëm që përmban izoalkane dhe naftene, i cili përdoret si lëndë ushqyese për reformimin katalitik dhe hidrokracking, si dhe lëndë djegëse dhe gaz bojler.

Figura 1.8. Skema ciklike e hidrogjenizimit në fazë të lëngshme të karburantit: 1 - aparat për përgatitjen e lëndëve të para; 2 - pompë për makarona; 3 - reaktor hidrogjenizimi; 4 - centrifugë; 5, 6 - impiante distilimi; 1 - neutralizues; 8 - reaktor hidrotrajtues

Për të marrë komponime kimike të vlefshme nga qymyri, përdoren proceset e trajtimit termik (gjysmë-koksimi, koksimi) ose trajtimi termik në prani të hidrogjenit nën presion (hidrogjenizimi).

Zbërthimi termik i qymyrit shoqërohet me formimin e koksit, katranit dhe gazeve (kryesisht metanit). Rrëshirat gjysmëkoksuese të qymyrit përmbajnë kryesisht komponime aromatike. Katranet gjysmëkoksues të qymyrit kafe, së bashku me përbërjet aromatike, përmbajnë gjithashtu një sasi të konsiderueshme të cikloalkaneve dhe alkaneve të ngopura. Koksi është produkti i synuar i gjysmëkoksimit. Gjatë përpunimit termik të qymyrit në prani të hidrogjenit, është e mundur që të shndërrohet pothuajse plotësisht masa organike e qymyrit në hidrokarbure të lëngëta dhe të gazta.

Kështu, hidrogjenizimi i qymyrit mund të përdoret për të marrë jo vetëm lëndë djegëse motorike dhe të aviacionit, por edhe lëndët e para kryesore petrokimike.

Lëngëzimi i hidrogjenizimit të qymyrit është një proces kompleks, duke përfshirë, nga njëra anë, zbërthimin e strukturës së masës organike të qymyrit me thyerjen e lidhjeve më pak të forta të valencës nën ndikimin e temperaturës, dhe nga ana tjetër, hidrogjenizimin. të lidhjeve të thyera dhe të pangopura. Përdorimi i hidrogjenit është i nevojshëm si për të rritur raportin H:C në produkte për shkak të hidrogjenizimit të drejtpërdrejtë dhe për të stabilizuar produktet e degradimit të makromolekulave të eliminuara.

Zbatimi i procesit të hidrogjenizimit të qymyrit nën presion relativisht të ulët - deri në 10 MPa - është i mundur me përdorimin e një paste dhuruese hidrogjeni me origjinë nafte ose qymyri dhe përdorimin e katalizatorëve efikas.

Një nga problemet kryesore në lëngëzimin e qymyrit është optimizimi i procesit të transferimit të hidrogjenit nga formuesit e pastës së dhurimit në lëndën e qymyrit. Ekziston një shkallë optimale e ngopjes me hidrogjen të molekulave të donatorëve. Agjenti për formimin e pastës duhet të përmbajë 1-2% më shumë hidrogjen sesa në produktet e lëngëzimit të qymyrit. Futja e zëvendësuesve të llojeve të ndryshme në strukturën e dhuruesve ndikon si në karakteristikat termodinamike ashtu edhe në ato kinetike. Transferimi i hidrogjenit nga dhuruesit tek bartësit - molekulat e komponimeve aromatike - vazhdon në mënyrë hap pas hapi sipas mekanizmit të radikalëve të lirë.

Në presion të ulët (deri në 10 MPa), përdorimi i donatorëve lejon qymyrin të shtojë jo më shumë se 1.5% hidrogjen, dhe për lëngëzimin e thellë të qymyrit (90% ose më shumë), është e nevojshme të shtoni deri në 3% hidrogjen, i cili mund të bëhet duke e futur atë nga faza e gazit.

Katalizatori i molibdenit i përdorur në kombinim me hekurin dhe elementë të tjerë intensifikon ndjeshëm procesin, rrit thellësinë e lëngëzimit të qymyrit dhe zvogëlon peshën molekulare të produkteve.

Produktet kryesore kryesore të hidrogjenizimit të qymyrit janë produkti i hidrogjenizuar dhe llumi që përmban ~ 15% produkte të ngurta (hiri, qymyr i pakonvertuar, katalizator). Produktet e hidrogjenizimit të gaztë që përmbajnë hidrokarbure C1-C4, amoniak, sulfur hidrogjeni, okside karboni të përziera me hidrogjen dërgohen për pastrim me adsorbim me cikël të shkurtër dhe gazi me përmbajtje hidrogjeni 80-85% kthehet në proces.

Gjatë kondensimit të produktit të hidrogjenizimit, ndahet uji, i cili përmban amoniak të tretur, sulfur hidrogjeni dhe fenole (përzierje mono- dhe polihidrike).

Më poshtë është një diagram skematik i përpunimit kimik të qymyrit (Skema 2.3).

Kondensata e ujit përmban 12-14 g/l fenole të përbërjes së mëposhtme (në % (peshë):

Për marrjen e fenoleve, hidrokarbureve aromatike dhe olefinave, është zhvilluar një skemë për përpunimin kimik të produkteve të lëngëzimit të qymyrit, e cila përfshin: distilimin për ndarjen e fraksionit nga bp. deri në 513 K; izolimi dhe përpunimi i fenoleve të papërpunuara; hidrotrajtimi i fraksionit të gjerë të defenolizuar me bp. deri në 698 K; distilimi i produktit të hidrotrajtuar në fraksione me bp. deri në 333, 333-453, 453-573 dhe 573-673 K; hidrokrikim i fraksioneve të mesme për të rritur rendimentin e fraksioneve të benzinës; reformimi katalitik i thyesave me bp. deri në 453 K; nxjerrja e hidrokarbureve aromatike; piroliza e benzinës së rafinuar.

Gjatë përpunimit të qymyrit kafe nga depozitimi Borodino i pellgut të qymyrit Kansko-Achinsk, për sa i përket peshës së thatë të qymyrit, mund të merren komponimet e mëposhtme (në peshë %):

Përveç kësaj, 14,9% e gazeve hidrokarbure C1-C2 mund të izolohen; 13,4% - gaze hidrokarbure të lëngshme C 3 -C 4 , si dhe 0,7% amoniak dhe 1,6% sulfid hidrogjeni.