ไฮโดรจีเนชันของถ่านหิน ไฮโดรจิเนชันของถ่านหินที่ทำลายล้าง

ไฮโดรเจนที่ทำลายล้างจะดำเนินการเพื่อให้ได้เชื้อเพลิงเหลวเบา - น้ำมันเบนซินและน้ำมันก๊าด - จากเชื้อเพลิงแข็งหรือของเหลวหนัก ด้วยเคมีของมัน นี่เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนมาก ซึ่งการแยก (การทำลาย) ของสารประกอบโมเลกุลสูง (โมเลกุลขนาดใหญ่ของถ่านหิน) เกิดขึ้นพร้อมกันกับการก่อตัวของไฮโดรคาร์บอนและชิ้นส่วนที่อิ่มตัวและไม่อิ่มตัวที่ง่ายกว่าและการเติมไฮโดรเจนลงในชิ้นส่วน - ใน ที่ตั้งของพันธะคู่และอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน Depolymerization และกระบวนการอื่นๆ ก็เกิดขึ้นเช่นกัน
การเติมไฮโดรเจน (ไฮโดรจีเนชัน) มาพร้อมกับปริมาตรและการปล่อยความร้อนที่ลดลง การเกิดปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันได้รับการส่งเสริมโดยการเพิ่มความดันและการกำจัดความร้อนจากปฏิกิริยา
โดยปกติการเติมไฮโดรเจนของถ่านหินจะดำเนินการที่ความดัน 2,000-7000 ncm2 และอุณหภูมิ 380-490 ° C ตัวเร่งปฏิกิริยาใช้เพื่อเร่งปฏิกิริยา - ออกไซด์และซัลไฟด์ของเหล็ก, ทังสเตน, โมลิบดีนัมพร้อมตัวกระตุ้นต่างๆ
เนื่องจากความซับซ้อนของกระบวนการไฮโดรจิเนชัน กระบวนการในการรับเชื้อเพลิงเบาจากถ่านหิน - น้ำมันเบนซินและน้ำมันก๊าด - ดำเนินการในสองขั้นตอน - ในระยะของเหลวและไอ ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเติมไฮโดรเจนคือถ่านหินสีดำและสีน้ำตาลอ่อนที่มีไฮโดรเจนอยู่เป็นจำนวนมาก ถ่านหินถือว่าดีที่สุดซึ่งมีอัตราส่วนระหว่างคาร์บอนกับไฮโดรเจนไม่เกิน 16-17 สิ่งเจือปนที่เป็นอันตราย ได้แก่ กำมะถัน ความชื้น และเถ้า ปริมาณความชื้นที่อนุญาต 1-2% เถ้า 5-6% ปริมาณกำมะถันควรน้อยที่สุด เพื่อหลีกเลี่ยงการใช้ไฮโดรเจนในปริมาณมาก เชื้อเพลิงที่อุดมด้วยออกซิเจน (เช่น ไม้) จะไม่ถูกเติมไฮโดรเจน
เทคโนโลยีของกระบวนการไฮโดรจิเนชันมีดังนี้ ถ่านหินบดละเอียด (ไม่เกิน 1 มม.) ที่มีปริมาณเถ้าที่ต้องการผสมกับตัวเร่งปฏิกิริยาซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นเหล็กออกไซด์ทำให้แห้งและบดอย่างระมัดระวังในโรงสีสากด้วยน้ำมันซึ่งได้มาจากการแยกผลิตภัณฑ์ไฮโดรจิเนชัน ปริมาณถ่านหินในแป้งควรอยู่ที่ 40-50% วางจะถูกป้อนเข้าไปในหน่วยเติมไฮโดรเจนด้วยปั๊มสากที่ความดันที่ต้องการ ไฮโดรเจนที่สดและหมุนเวียนถูกจัดหาโดยคอมเพรสเซอร์ 2 และ 3 อุ่นส่วนผสมในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน 4 ด้วยความร้อน
มาจากคอลัมน์ไฮโดรจิเนชัน ไอระเหยและก๊าซ จากนั้นในเตาเผาหลอดที่ 5 ถึง 440 ° C และเข้าสู่คอลัมน์ไฮโดรจิเนชัน 6 ซึ่งอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นเป็น 480 °เนื่องจากความร้อนของปฏิกิริยา หลังจากนั้น ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาจะถูกแยกออกในตัวแยก โดยส่วนบนจะปล่อยไอและก๊าซ และกากตะกอนออกจากส่วนล่าง
ส่วนผสมของก๊าซและไอถูกทำให้เย็นลงในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน 4 และเครื่องทำน้ำเย็นที่ 8 ถึง 50°C และแยกออกจากกัน 9. หลังจากที่แรงดันถูกขจัดออก คอนเดนเสทจะถูกกลั่นเพื่อให้ได้ "เศษส่วนกว้าง" (300-350 องศา) และหนัก น้ำมัน. เศษส่วนกว้างหลังจากการสกัดฟีนอลเข้าสู่ขั้นตอนที่สองของการเติมไฮโดรเจน กากตะกอนที่แยกจากกันในตัวแยก 7 จะถูกแยกออกโดยการหมุนเหวี่ยงให้เป็นน้ำมันหนักและกากของแข็ง ซึ่งถูกกึ่งโค้ก เป็นผลให้เกิดน้ำมันหนักและเศษส่วนซึ่งถูกเติมเข้าไปในน้ำมันกว้าง กากเถ้าใช้เป็นเชื้อเพลิง น้ำมันหนักใช้ทำพาสต้า ก๊าซที่แยกจากกันในตัวแยก 9 หลังจากดูดซับไฮโดรคาร์บอนในเครื่องฟอก 10 ด้วยน้ำมันที่มีแรงดัน จะถูกส่งกลับไปยังกระบวนการโดยใช้ปั๊มหมุนเวียน 3
การเติมไฮโดรเจนในระยะที่สองมักดำเนินการต่อหน้า WSo ภายใต้แรงดัน 3000 nm2 ที่ 360-445 °C น้ำมันเบนซินและน้ำมันก๊าดหรือดีเซลจะถูกแยกออกจากผลิตภัณฑ์ไฮโดรเจนที่ได้ ไม่มีไฮโดรคาร์บอนที่ไม่อิ่มตัวในเชื้อเพลิงที่ได้จากการเติมไฮโดรเจน และกำมะถันจะอยู่ในรูปของไฮโดรเจนซัลไฟด์ ซึ่งกำจัดออกได้ง่ายโดยการล้างด้วยด่างแล้วจึงล้างออกด้วยน้ำ ไฮโดรจิเนชันแบบทำลายล้างจะดำเนินการในคอลัมน์ที่ทำจากเหล็กโลหะผสมที่มีโครเมียม นิกเกิล โมลิบดีนัม ความหนาของผนังสูงถึง 200 ลิตร และความสูงสูงสุด 18 ม. และเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 ม. ในคอลัมน์สำหรับเติมไฮโดรเจนในเฟสไอ ตัวเร่งปฏิกิริยาจะถูกวางบนชั้นวางแบบตาข่าย
ผลผลิตน้ำมันเบนซินสามารถเข้าถึง 50-53% ต่อมวลถ่านหินที่ติดไฟได้

ปริมาณสำรองถ่านหินในธรรมชาติเกินปริมาณสำรองน้ำมันอย่างมีนัยสำคัญ จากเชื้อเพลิงฟอสซิล 3.5 ล้านล้านตันที่สามารถสกัดได้จากบาดาลของโลก 80% เป็นถ่านหิน ปริมาณสำรองถ่านหินของโลกครึ่งหนึ่งตั้งอยู่ในประเทศของเรา

ถ่านหินเป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนของสารอินทรีย์ที่เกิดขึ้นจากการสลายตัวของไม้และเศษซากพืชเป็นเวลาหลายล้านปี การแปรรูปถ่านหินแข็งมีสามทิศทางหลัก: โค้ก การเติมไฮโดรเจน และการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์

ถ่านโค้กดำเนินการในเตาอบโค้กซึ่งเป็นห้องซึ่งส่วนบนมีช่องสำหรับบรรจุถ่านหิน (รูปที่ 5) ห้องแยกจากกันด้วยผนังที่ให้ความร้อน พวกเขาเผาก๊าซที่อุ่นไว้ในเครื่องกำเนิดใหม่ซึ่งอยู่ใต้ห้อง

1 - ตัวเก็บก๊าซสำหรับผลิตภัณฑ์ควบแน่น 2 - การกำจัดผลิตภัณฑ์โค้กระเหย; 3 - ฟักเพื่อบรรจุถ่านหิน 4 - ห้องโค้ก;

5 - ผนังทำความร้อน; 6 - ตัวสร้างใหม่ (ตัวแลกเปลี่ยนความร้อน) เพื่อให้ความร้อนกับก๊าซเชื้อเพลิงและอากาศ

รูปที่ 5 - แบบแผนขององค์ประกอบแยกต่างหากของเตาอบโค้ก

อุณหภูมิในห้องคือ 1,000–1200 °C ที่อุณหภูมินี้ โดยปราศจากอากาศ ถ่านหินจะผ่านการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่ซับซ้อน ส่งผลให้เกิดโค้กและผลิตภัณฑ์ระเหยได้ ถ่านโค้กเป็นกระบวนการที่เป็นระยะ: หลังจากที่โค้กถูกขนถ่าย ถ่านหินส่วนใหม่จะถูกบรรจุเข้าไปในห้องเพาะเลี้ยง โค้กที่ได้จะถูกดับด้วยน้ำ โค้กที่เย็นลงจะถูกส่งไปยังโรงงานโลหะวิทยา ซึ่งจะใช้เป็นตัวรีดิวซ์ในการผลิตเหล็กสุกร เมื่อผลิตภัณฑ์ระเหย (แก๊สเตาอบโค้ก) เย็นลง น้ำมันถ่านหินและน้ำแอมโมเนียจะควบแน่น แอมโมเนีย เบนซิน ไฮโดรเจน มีเทน คาร์บอนมอนอกไซด์ (II) ไนโตรเจน เอทิลีน และสารอื่นๆ ยังคงไม่ควบแน่น โดยการส่งผ่านก๊าซเหล่านี้ผ่านสารละลายกรดซัลฟิวริก แอมโมเนียจะถูกปล่อยออกมาในรูปของแอมโมเนียมซัลเฟต แอมโมเนียมซัลเฟตใช้เป็นปุ๋ยไนโตรเจน เบนซีนถูกดูดเข้าไปในตัวทำละลายแล้วกลั่นออกจากสารละลาย หลังจากแยกจากแอมโมเนียและเบนซินแล้ว ก๊าซในเตาถ่านโค้กจะถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงหรือเป็นวัตถุดิบทางเคมี น้ำมันถ่านหินเกิดขึ้นในปริมาณเล็กน้อย (มากถึง 3%) แต่เมื่อพิจารณาจากขนาดการผลิตโค้กแล้ว น้ำมันถ่านหินถือเป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตสารอินทรีย์หลายชนิดในเชิงอุตสาหกรรม น้ำมันเบนซินและอนุพันธ์ของน้ำมัน แนฟทาลีน ฟีนอล และสารประกอบอะโรมาติกอื่นๆ ได้มาจากน้ำมันดิน ผลิตภัณฑ์หลักที่ได้รับจากการใช้ถ่านโค้กแสดงในแผนภาพ (รูปที่ 6)

หากผลิตภัณฑ์ที่เดือดสูงถึง 350 ° C ถูกผลักออกจากเรซินแสดงว่ามวลของแข็งยังคงอยู่ - ระยะห่าง ใช้สำหรับการผลิตสารเคลือบเงา (pitch varnish) ที่จำเป็นสำหรับการทาสีเหล็กและโครงสร้างไม้

ไฮโดรจีเนชันของถ่านหินดำเนินการที่อุณหภูมิ 400–600 องศาเซลเซียสภายใต้แรงดันไฮโดรเจนสูงถึง 25 MPa ต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยา ในกรณีนี้จะเกิดส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอนเหลวซึ่งสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงรถยนต์ได้ ข้อดีของวิธีนี้คือความเป็นไปได้ในการเติมไฮโดรเจนให้กับถ่านหินสีน้ำตาลราคาถูกเกรดต่ำซึ่งมีปริมาณสำรองสูงในประเทศของเรา

รูปที่ 6 - ผลิตภัณฑ์หลักที่ได้จากถ่านโค้ก

การเผาไหม้ถ่านหินที่ไม่สมบูรณ์ทำให้เกิดคาร์บอนมอนอกไซด์ (II) สำหรับตัวเร่งปฏิกิริยา (นิกเกิล โคบอลต์) ที่ความดันปกติหรือสูงจากไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์ (II) เป็นไปได้ที่จะได้รับน้ำมันเบนซินที่มีไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวและไม่อิ่มตัว:

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 เสนอวิธีการก้าวหน้าในการแปลงถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงก๊าซโดยการทำให้เป็นแก๊สโดยตรง ณ สถานที่เกิด (ใต้ดิน) ขณะนี้ในประเทศของเราและต่างประเทศงานกำลังดำเนินการเกี่ยวกับการแปรสภาพเป็นแก๊สใต้ดินของถ่านหิน

การแปรรูปถ่านหินด้วยไฮโดรเจนเป็นวิธีการที่หลากหลายที่สุดในการทำให้เป็นของเหลวโดยตรง พื้นฐานทางทฤษฎีผลกระทบของไฮโดรเจนต่อสารประกอบอินทรีย์ภายใต้ความกดดันได้รับการพัฒนาเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 นักวิชาการ V.N. Ipatiev การศึกษาอย่างกว้างขวางครั้งแรกเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้กระบวนการไฮโดรจิเนชันในการแปรรูปถ่านหินได้ดำเนินการโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันในช่วงทศวรรษที่ 1910-1920 ในช่วงปี ค.ศ. 1920-1940 ในประเทศเยอรมนี มีการสร้างองค์กรอุตสาหกรรมจำนวนหนึ่งขึ้นบนพื้นฐานของเทคโนโลยีนี้ ในช่วงทศวรรษที่ 1930-1950 การติดตั้งแบบทดลองและเชิงอุตสาหกรรมสำหรับการทำให้ถ่านหินเป็นของเหลวโดยตรงโดยวิธีไฮโดรจิเนชันถูกสร้างขึ้นในสหภาพโซเวียต อังกฤษ สหรัฐอเมริกา และประเทศอื่นๆ บางประเทศ

เป็นผลมาจากกระบวนการไฮโดรจิเนชัน มวลอินทรีย์ของถ่านหินจะละลายและอิ่มตัวด้วยไฮโดรเจนในระดับที่ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของผลิตภัณฑ์เป้าหมาย การผลิตเชื้อเพลิงยานยนต์เชิงพาณิชย์รับประกันได้โดยการแปรรูปผลิตภัณฑ์ของเหลวที่ได้รับในระยะแรก (เฟสของเหลว) โดยวิธีการไฮโดรจิเนชันในเฟสไอ

ในระหว่างการเติมไฮโดรเจนในสถานะของเหลวของถ่านหินในช่วงอุณหภูมิ 300-500 องศาเซลเซียส เมทริกซ์เชิงซ้อนของถ่านหินจะถูกทำลาย พร้อมกับการแตกของพันธะเคมีและการก่อตัวของอนุมูลอิสระ อันหลังซึ่งถูกทำให้คงตัวโดยไฮโดรเจน ก่อตัวเป็นโมเลกุลที่เล็กกว่าโมเลกุลโมเลกุลตั้งต้น การรวมตัวของอนุมูลอิสระยังนำไปสู่การก่อตัวของสารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่ ไฮโดรเจนซึ่งจำเป็นสำหรับการรักษาเสถียรภาพของอนุมูล ให้บางส่วนโดยการใช้ตัวทำละลาย - ผู้บริจาคไฮโดรเจน เหล่านี้เป็นสารประกอบที่ทำปฏิกิริยากับถ่านหินถูกกำจัดไฮโดรเจนที่อุณหภูมิสูง และไฮโดรเจนปรมาณูที่ปล่อยออกมาในกรณีนี้จะรวมผลิตภัณฑ์ของการทำลายถ่านหินเข้าด้วยกัน ตัวทำละลายของผู้ให้ไฮโดรเจนยังเป็นสารก่อรูปแปะอีกด้วย จะต้องอยู่ในสภาวะของกระบวนการไฮโดรจิเนชันในเฟสของเหลว จะต้องมีจุดเดือดสูงกว่า 260 องศาเซลเซียส สารประกอบอะโรมาติกควบแน่น ซึ่งส่วนใหญ่เป็นเตตราลิน มีคุณสมบัติในการให้ไฮโดรเจนได้ดี สารประกอบที่มีจุดเดือดสูงกว่าของกลุ่มนี้ (แนพทาลีนและครีซอล) มีปฏิกิริยาน้อยกว่า แต่เมื่อผสมกับเตตระลิน จะเกิดผลเสริมฤทธิ์กัน: ส่วนผสมของเตตระลินและครีซอลในสัดส่วนเท่ากันมีความสามารถในการบริจาคที่สูงกว่าอย่างใดอย่างหนึ่งที่แยกจากกัน

ในทางปฏิบัติ ไม่ใช่สารเดี่ยว แต่กลั่นเศษส่วนของผลิตภัณฑ์ถ่านหินเหลวที่มีสารประกอบอะโรมาติกเข้มข้นในปริมาณสูง ถูกใช้อย่างกว้างขวางที่สุดในฐานะตัวทำละลายไฮโดรเจนผู้บริจาค สิ่งเจือปนที่เป็นอันตรายในตัวทำละลายคือสารประกอบที่มีขั้ว เช่น ฟีนอล เช่นเดียวกับแอสฟัลต์ทีน ซึ่งมีเนื้อหาไม่ควรเกิน 10-15% เพื่อรักษาคุณสมบัติของผู้บริจาค ตัวทำละลายหมุนเวียนต้องผ่านกระบวนการไฮโดรจิเนชัน ด้วยความช่วยเหลือของตัวทำละลาย มักจะสามารถ "ถ่ายโอน" ไปยังถ่านหินได้ไม่เกิน 1.5% (มวล) ของไฮโดรเจน การเพิ่มความลึกของการเปลี่ยนแปลงมวลอินทรีย์ของถ่านหินทำได้โดยการนำไฮโดรเจนโมเลกุลที่เป็นก๊าซเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์โดยตรง

จากการศึกษาจำนวนมาก พบว่าถ่านหินที่มีการแปรสภาพในระดับต่ำนั้นเหมาะสมกว่าสำหรับกระบวนการไฮโดรจิเนชันให้เป็นผลิตภัณฑ์ของเหลว

ตาราง 3.5. ลักษณะของถ่านหินสีน้ำตาลของ Kansk-Achinsk และถ่านหินแข็งของแอ่ง Kuznetsk

เงินฝาก อำเภอ

อ่าง Kansko-Achinsk

สนาม

Bara' เดนิช
อิตาเลี่ยน
Berezovskoe
Irsha-Borodino
นาซารอฟสโกเย
อาบัน
Uryupinskoye
	Kuznetsky
เลนินนิสต์
Yerunakovsky
Tersinsky
พล็อตนิคอฟสกี

ma และถ่านหินสีน้ำตาลที่มีดัชนีการสะท้อนแสงไวทริไนต์ L° = 0.35-0.95 และเนื้อหาของจุลภาคขนาดเล็กที่เฉื่อยไม่เกิน 15% (wt.) ถ่านหินเหล่านี้ต้องมีคาร์บอน 65-86% (น้ำหนัก) ไฮโดรเจนมากกว่า 5% (น้ำหนัก) และสารระเหยไม่น้อยกว่า 30% (น้ำหนัก) ตามมวลอินทรีย์ ปริมาณเถ้าในนั้นไม่ควรเกิน 10% (น้ำหนัก) เนื่องจากปริมาณเถ้าสูงส่งผลเสียต่อความสมดุลของวัสดุของกระบวนการ และทำให้ใช้งานอุปกรณ์ได้ยาก ในประเทศของเรา ถ่านหินสีน้ำตาลของ Kan-sko-Achinsk และถ่านหินแข็งของแอ่ง Kuznetsk ตรงตามข้อกำหนดเหล่านี้ในระดับสูงสุด (ตารางที่ 3.5)

ความเหมาะสมของถ่านหินสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงเหลวโดยการเติมไฮโดรเจนสามารถประมาณได้จากข้อมูลองค์ประกอบ I. B. Rapoport พบว่าผลผลิตของผลิตภัณฑ์เติมไฮโดรเจนเหลวต่อมวลสารอินทรีย์ของถ่านหินลดลงเมื่ออัตราส่วนมวลของคาร์บอนต่อไฮโดรเจนเพิ่มขึ้นในองค์ประกอบของมันและถึงค่าต่ำสุด (72%) ที่ C:H=16 การวิเคราะห์ทางสถิติขององค์ประกอบและความสามารถในการทำให้ถ่านหินอเมริกันเป็นของเหลวทำให้สามารถสร้างความสัมพันธ์ที่ 0.86 การพึ่งพาอาศัยเชิงเส้นต่อไปนี้ของผลผลิตของผลิตภัณฑ์ของเหลว [C? g, % (wt.)] จากเนื้อหา [% (wt.)] (ในคาร์บอนที่ปราศจากแร่ธาตุในขั้นต้นของไฮโดรเจนและอินทรีย์กำมะถัน:

ได้ความสัมพันธ์เชิงเส้นตรงที่แตกต่างกันเล็กน้อยกับสหสัมพันธ์ 0.85 ในการศึกษาถ่านหินของออสเตรเลีย:

ถ่านหินสีน้ำตาลสามารถทำให้เป็นของเหลวได้ง่าย แต่โดยปกติแล้วจะมีออกซิเจนอยู่มาก (มากถึง 30% ต่อ WMD) ซึ่งการกำจัดนั้นต้องใช้ไฮโดรเจนในปริมาณมาก ในเวลาเดียวกัน ปริมาณไนโตรเจนในไนโตรเจนซึ่งต้องการไฮโดรเจนในการกำจัดด้วยนั้นต่ำกว่าถ่านหินบิทูมินัส

ลักษณะทางกายภาพที่สำคัญคือความพรุนและความสามารถในการเปียกของตัวทำละลาย ระดับของฟลูอิไดเซชันของถ่านหินได้รับผลกระทบอย่างมากจากสิ่งเจือปนของแร่และองค์ประกอบขนาดเล็กที่บรรจุอยู่ในนั้น ให้ผลทางกายภาพและตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการทำให้เป็นของเหลว โดยจะละเมิดความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างผลผลิตของผลิตภัณฑ์ที่เป็นของเหลวและองค์ประกอบของส่วนอินทรีย์ของถ่านหิน

พารามิเตอร์หลักที่มีผลต่อระดับการทำให้เป็นของเหลวของถ่านหินและคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการเติมไฮโดรเจนในเฟสของเหลวคืออุณหภูมิและความดันในกระบวนการผลิต ระบอบอุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับไฮโดรจิเนชันในของเหลวอยู่ในช่วง 380-430 องศาเซลเซียส และสำหรับถ่านหินแต่ละชนิดจะอยู่ในช่วงแคบของตัวเอง ที่อุณหภูมิสูงกว่า 460 องศาเซลเซียส การก่อตัวของก๊าซและการก่อตัวของโครงสร้างแบบวนจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เมื่อความดันในกระบวนการเพิ่มขึ้น อัตราการทำให้ถ่านหินเหลวเพิ่มขึ้น

มีสองวิธีสำหรับการดำเนินการในการประมวลผลไฮโดรเจนในเฟสของเหลวของถ่านหินเพื่อให้ได้เชื้อเพลิงจากมอเตอร์สังเคราะห์ - การละลายด้วยความร้อนและการเติมไฮโดรเจนด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา

การละลายด้วยความร้อนเป็นรูปแบบที่ไม่รุนแรงของการเปลี่ยนรูปทางเคมีของถ่านหิน เมื่อทำปฏิกิริยากับตัวทำละลาย-ไฮโดรเจน ผู้บริจาค ส่วนหนึ่งของอินทรียวัตถุของถ่านหินจะกลายเป็นสารละลาย และหลังจากแยกกากของแข็งออกแล้ว มักจะเป็นตัวแทนของถ่านหินที่จุดเดือดสูง ปราศจากแร่ธาตุ กำมะถัน ออกซิเจน และ สารประกอบที่มีไนโตรเจนและสิ่งเจือปนที่ไม่พึงประสงค์อื่นๆ เพื่อเพิ่มระดับการแปลงถ่านหิน ก๊าซไฮโดรเจนสามารถจ่ายให้กับสารละลายได้ ขึ้นอยู่กับชนิดของถ่านหินเริ่มต้น ตัวทำละลาย และสภาวะของกระบวนการ สามารถรับผลิตภัณฑ์เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ ได้โดยการละลายด้วยความร้อน

เป็นครั้งแรกที่ A. Pott และ X. Brochet เสนอเทคโนโลยีการละลายด้วยความร้อนของถ่านหินในปี ค.ศ. 1920 ในตอนต้นของทศวรรษที่ 1940 โรงงานที่มีกำลังการผลิต 26.6,000 ตันต่อปีได้ดำเนินการบนพื้นฐานของเทคโนโลยีนี้ในเยอรมนี

ที่โรงงานแห่งนี้ แป้งที่ประกอบด้วยถ่านหินบดหนึ่งส่วนและตัวทำละลายสองส่วนถูกให้ความร้อนในเตาหลอมที่อุณหภูมิ 430 ° C ภายใต้แรงดัน 10-15 MPa ผลิตภัณฑ์ของเหลวถูกแยกออกจากถ่านหินที่ไม่ละลายน้ำและส่วนแร่ของถ่านหินโดยการกรองที่อุณหภูมิ 150°C และความดัน 0.8 MPa ส่วนผสมของสตราลีน ครีซอล และน้ำมันมีเดียมของไฮโดรจิเนชันในเฟสของเหลวของถ่านหินทาร์พิตช์ถูกใช้เป็นตัวทำละลาย ผลผลิตของสารสกัดที่มีจุดอ่อนตัวที่ 220°C และปริมาณเถ้า 0.15-0.20% (น้ำหนัก) คือประมาณ 75% (น้ำหนัก) ของอินทรียวัตถุของถ่านหิน สารสกัดส่วนใหญ่ใช้เป็นวัตถุดิบเพื่อให้ได้โค้กอิเล็กโทรดคุณภาพสูง

ตั้งแต่ปี 1960 เป็นต้นมา หลายประเทศได้พัฒนาและดำเนินการในโรงงานนำร่องและสาธิต ซึ่งเป็นกระบวนการยุคใหม่ที่อิงจากการละลายด้วยความร้อนของถ่านหิน ตามวัตถุประสงค์พวกเขาสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: 1) กระบวนการที่ได้รับเฉพาะผลิตภัณฑ์ที่เป็นของแข็งหรือของเหลวขั้นต้นภายใต้สภาวะปกติที่ตั้งใจไว้ตามกฎสำหรับการเผาไหม้ในเตาเผาของโรงไฟฟ้าและ 2) กระบวนการที่เกี่ยวข้อง การแปรรูปผลิตภัณฑ์ปฐมภูมิให้เป็นเชื้อเพลิงที่มีคุณภาพมากขึ้น (ส่วนใหญ่เป็นยานยนต์) ผ่านกระบวนการรองของกระบวนการทางความร้อน ไฮโดรจิเนชัน และการกลั่น

กระบวนการสกัดถ่านหินให้บริสุทธิ์ SRC (Solvent Refined Coab) ที่พัฒนาในสหรัฐอเมริกาในรุ่นพื้นฐาน SRC-I ดำเนินการที่อุณหภูมิในเครื่องปฏิกรณ์ 425–470 °C ความดัน 7–10 MPa และ a เวลาพักในเขตปฏิกิริยา “30 นาที ผลิตภัณฑ์หลักของกระบวนการนี้คือถ่านหินสกัดบริสุทธิ์จากกำมะถัน ซึ่งจะแข็งตัวที่อุณหภูมิ 150-200 °C

ในเวอร์ชันที่แก้ไขของกระบวนการ SRC-II รูปแบบที่แสดงในรูปที่ 3.2 โดยการเพิ่มความดันเป็น 14 MPa และเพิ่มเวลาพักของคาร์บอนเพสต์ในโซนปฏิกิริยา เชื้อเพลิงเหลวที่มีองค์ประกอบเศษส่วนกว้างจะได้รับเป็นผลิตภัณฑ์เป้าหมายหลัก ถ่านหินเริ่มต้นหลังจากการบดและการทำให้แห้งจะถูกผสมกับสารแขวนลอยของถ่านหินร้อน แป้งที่เป็นผลลัพธ์ร่วมกับไฮโดรเจน จะถูกส่งผ่านเครื่องทำความร้อนที่ยิงแล้วส่งไปยังเครื่องปฏิกรณ์ อุณหภูมิที่ต้องการและความดันบางส่วนของไฮโดรเจนจะคงอยู่โดยการจ่ายไฮโดรเจนเย็นไปยังจุดต่างๆ ของเครื่องปฏิกรณ์ ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาจะถูกแยกออกก่อนในเครื่องแยกก๊าซ ก๊าซที่แยกจากผลิตภัณฑ์ที่เป็นของเหลว ซึ่งประกอบด้วยไฮโดรเจนและไฮโดรคาร์บอนที่เป็นก๊าซเป็นส่วนใหญ่ (ขั้นที่ 1) ที่มีส่วนผสมของไฮโดรเจนซัลไฟด์และคาร์บอนไดออกไซด์หลังจากทำความเย็นถึง 38°C จะถูกส่งไปยังระบบการทำให้บริสุทธิ์ของก๊าซกรด ที่โรงงานไครโอเจนิกส์ ก๊าซไฮโดรคาร์บอน C 3 -C 4 และไฮโดรเจนบริสุทธิ์จะถูกปลดปล่อยออกมา (จะกลับสู่กระบวนการ) เศษมีเทนที่เหลือหลังจากการเติมก๊าซมีเทนของคาร์บอนมอนอกไซด์ที่บรรจุอยู่ในนั้นจะถูกป้อนเข้าสู่เครือข่ายเชื้อเพลิง ของเหลวโปร-

ข้าว. 3.2. แบบแผนของกระบวนการละลายด้วยความร้อนของถ่านหิน BIS-I:

1 - เครื่องผสมสำหรับทำพาสต้า 2 - เตาเผาเพื่อให้ความร้อนวาง; 3 - เครื่องปฏิกรณ์; 4 - บล็อกเครื่องแยกก๊าซ; 5 - ตัวดูดซับก๊าซกรด; 6 - การแยกก๊าซแช่แข็ง; 7 - หน่วยทำให้บริสุทธิ์ก๊าซเชื้อเพลิง; 8 - การแยกก๊าซไฮโดรคาร์บอน; 9 ยูนิตสำหรับการทำให้บริสุทธิ์ของซินกัสและวิวัฒนาการของไฮโดรเจน 10 - หน่วยกู้คืนกำมะถัน; II - เครื่องปฏิกรณ์การแปรสภาพเป็นแก๊สที่เหลือ; 12 - คอลัมน์บรรยากาศ; 13 - คอลัมน์สุญญากาศ;

1 - ถ่านหินผงแห้ง II - ไฮโดรเจน; III - สารแขวนลอยถ่านหิน IV - เชื้อเพลิงในกระบวนการ; วี - กำมะถัน; VI - ออกซิเจน: VII - ไอน้ำ; VIII - สารตกค้างเฉื่อย; ทรงเครื่อง - ส่วนแร่ที่เหลือของถ่านหิน X - ผลิตภัณฑ์ของเหลวหลังการแยกก๊าซ LU - ก๊าซเชื้อเพลิง HC - อีเทน; XIII - โพรเพน; XIV - บิวเทน; XV - เศษน้ำมันเบนซินสำหรับการทำให้บริสุทธิ์และการปฏิรูป เจ้าพระยา - กลั่นกลางสำหรับการกลั่น; XVII-

ผลิตภัณฑ์กลั่นหนักจากเครื่องแยกก๊าซจะเข้าสู่คอลัมน์บรรยากาศ โดยแยกเป็นส่วนของน้ำมันเบนซิน (28-193°C) กลั่นระดับกลาง (193-216°C) และกลั่นแบบหนัก (216-482°C) ก่อตัวขึ้นในขั้นตอนแรกของการแยกในเครื่องแยกก๊าซ สารแขวนลอยของถ่านหินถูกแบ่งออกเป็นสองลำธาร: หนึ่งถูกป้อนไปยังการกำจัดด้วยถ่านหินดั้งเดิม อีกส่วนหนึ่ง - ไปยังคอลัมน์สูญญากาศ จากด้านบนของคอลัมน์สูญญากาศ ส่วนหนึ่งของการกลั่นของเหลวที่บรรจุอยู่ในสารแขวนลอยจะถูกปล่อยลงในคอลัมน์บรรยากาศ และส่วนที่เหลือจากด้านล่างจะไปรับก๊าซสังเคราะห์ที่ใช้ในการผลิตไฮโดรเจนหรือเป็นเชื้อเพลิง

จากถ่านหินแห้ง deashed bituminous ผลผลิตของผลิตภัณฑ์ในกระบวนการ EIS-C ที่การใช้ไฮโดรเจน 4.4% (wt.) คือ [% (wt.)] :

กระบวนการละลายด้วยความร้อนของถ่านหิน EDS ("Exxon Donor Solvent") มีไว้สำหรับการผลิตน้ำมันสังเคราะห์พร้อมการแปรรูปเป็นเชื้อเพลิงยานยนต์ในภายหลัง ตามเทคโนโลยีนี้ ถ่านหินหลังจากการบดและการทำให้แห้งจะถูกผสมกับตัวทำละลายไฮโดรเจนที่ให้ความร้อน ในช่วงหลังนั้น ใช้ผลิตภัณฑ์ของเหลวในกระบวนการ 200-430°C ซึ่งถูกเติมไฮโดรเจนเบื้องต้นในอุปกรณ์ที่มีชั้นของตัวเร่งปฏิกิริยา Co-Mo อยู่กับที่ ของผสมจะถูกป้อนเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์แบบไหลขึ้นพร้อมกับก๊าซไฮโดรเจน ซึ่งการละลายด้วยความร้อนของถ่านหินเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 430-480 °C และความดัน 14-17 MPa ผลิตภัณฑ์ที่ได้รับจะถูกแยกออก (ในเครื่องแยกก๊าซและโดยการกลั่นแบบสุญญากาศ) เป็นก๊าซและเศษส่วนที่เดือดได้ถึง 540 °C และสารตกค้าง >540 °C ซึ่งประกอบด้วยถ่านหินและเถ้าที่ไม่ทำปฏิกิริยา ผลผลิต อัตราการแปลง และพารามิเตอร์กระบวนการอื่น ๆ ขึ้นอยู่กับประเภทของถ่านหินที่กำลังดำเนินการ ผลผลิตและองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์ที่เป็นของเหลวยังได้รับอิทธิพลจากการรีไซเคิลสารตกค้าง ตัวอย่างเช่นที่ ในการออกแบบเทคโนโลยีต่างๆ ของกระบวนการ (โดยไม่มีการหมุนเวียนของสารตกค้าง-I และการหมุนเวียนของสารตกค้าง - II) ผลลัพธ์ของเศษส่วนคือ: [% (wt.)] :

ขึ้นอยู่กับชนิดของวัตถุดิบ ผลผลิตของผลิตภัณฑ์ของเหลวบนถ่านหินแห้งและถ่านหินแยกกากที่มีการหมุนเวียนของสารตกค้างอย่างสมบูรณ์สามารถเปลี่ยนแปลงได้ตั้งแต่ 42 ถึง 51% (น้ำหนัก) และผลผลิตของก๊าซ Ci-C 3 - ตั้งแต่ 11 ถึง 21 % (น้ำหนัก). เศษส่วนที่เป็นผลลัพธ์ทั้งหมดจะต้องถูกไฮโดรทรีตเพื่อกำจัดกำมะถันและไนโตรเจน เนื้อหาของเฮเทอโรคอมพาวด์จะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของจุดเดือดของเศษส่วน

มีการเสนอรูปแบบเทคโนโลยีสองรูปแบบของกระบวนการ EDS ซึ่งแตกต่างกันในวิธีการผลิตไฮโดรเจนและก๊าซเชื้อเพลิง ในรูปแบบแรก ไฮโดรเจนถูกผลิตขึ้นโดยการปฏิรูปไอน้ำของก๊าซเบาซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของผลิตภัณฑ์ในกระบวนการ และก๊าซเชื้อเพลิงได้มาจากการประมวลผลกากการกลั่นสุญญากาศของผลิตภัณฑ์ของเหลวของกระบวนการที่หน่วยโค้กที่มีการแปรสภาพเป็นแก๊สโค้ก (“Flexicoking ”) ซึ่งผลิตผลิตภัณฑ์ของเหลวชนิดเบาจำนวนมากพร้อมกัน ประสิทธิภาพเชิงความร้อนของกระบวนการดังกล่าวอยู่ที่ประมาณ 56%

ตัวเลือกที่สองให้ความยืดหยุ่นสูงสุดในกลุ่มผลิตภัณฑ์ เศษสูญญากาศประมาณครึ่งหนึ่งถูกประมวลผลที่หน่วย Flexicoking เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่เป็นของเหลวและก๊าซเชื้อเพลิง และผลิตไฮโดรเจนจากปริมาณที่เหลือ ดังนั้นก๊าซไฮโดรคาร์บอนเบาที่ได้จากการละลายด้วยความร้อนจึงเป็นผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ ประสิทธิภาพเชิงความร้อนของตัวเลือกนี้สูงถึง 63%

บนพื้นฐานของเทคโนโลยี EDS ในสหรัฐอเมริกา โรงงานสาธิตที่มีกำลังการผลิตถ่านหิน 250 ตันต่อวันได้เริ่มดำเนินการในปี 2523 เงินลงทุนในการก่อสร้างมีมูลค่า 370 ล้านดอลลาร์ 1.4 พันล้านดอลลาร์ (ในปี 2525 ราคา) .

ข้อดีของกระบวนการละลายด้วยความร้อนรวมถึงอุณหภูมิในการทำงานที่ต่ำกว่าในถ่านหินไพโรไลซิส และความเป็นไปได้ของการเปลี่ยนแปลงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ของเหลวที่เป็นผลลัพธ์ในช่วงที่ค่อนข้างกว้างโดยการเปลี่ยนพารามิเตอร์ของกระบวนการ ในเวลาเดียวกัน ในระหว่างการละลายด้วยความร้อน การแปลงถ่านหินในเชิงลึกจะเกิดขึ้นที่ความดันในกระบวนการสูงและสารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่จะมีอิทธิพลเหนือองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์ที่ได้ การปรากฏตัวของหลังเกิดจากความจริงที่ว่าที่อุณหภูมิต่ำกระบวนการรวมตัวกันของอนุมูลอิสระที่เกิดขึ้นใหม่เริ่มเกิดขึ้นพร้อมกับการก่อตัวของโครงสร้างทุติยภูมิของธรรมชาติอะโรมาติกซึ่งมีปฏิกิริยาน้อยกว่าอินทรียวัตถุเริ่มต้นของถ่านหิน . การมีอยู่ของผู้ให้ไฮโดรเจนและโมเลกุลไฮโดรเจนที่ละลายในแป้งเปียกในส่วนผสมของปฏิกิริยาไม่สามารถป้องกันกระบวนการเหล่านี้ได้อย่างเพียงพอ ในการดำเนินการทางอุตสาหกรรมของวิธีนี้ จะเกิดปัญหาหลายประการ ปัญหาทางเทคนิคที่ยากคือการแยกถ่านหินและเถ้าที่ไม่ทำปฏิกิริยาออกจากผลิตภัณฑ์ที่เป็นของเหลว ผลิตภัณฑ์เป้าหมายที่ได้จะเป็นของเหลวภายใต้สภาวะของกระบวนการ แต่ภายใต้สภาวะปกติ อาจเป็นกึ่งของแข็งและแม้กระทั่งของแข็ง ซึ่งยากต่อการขนส่ง จัดเก็บ และแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

เร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชัน การเพิ่มระดับของการแปลงถ่านหิน การปรับปรุงองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์ที่เป็นของเหลว และความดันของกระบวนการไฮโดรจิเนชันลดลงด้วยการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา ส่วนหลังมีส่วนช่วยในการถ่ายโอนไฮโดรเจนจากตัวทำละลายไปยังคาร์บอนและกระตุ้นไฮโดรเจนระดับโมเลกุล แปลงให้อยู่ในรูปอะตอม

การวิจัยในด้านการประมวลผลไฮโดรเจนโดยตรงของถ่านหินโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเริ่มต้นโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน F. Bergius และ M. Pier ในปี 1912 จากผลงานเหล่านี้ในปี 1927 การติดตั้งอุตสาหกรรมแห่งแรกสำหรับเร่งปฏิกิริยาไฮโดรเจนของถ่านหินที่มีความจุของ มีการสร้างผลิตภัณฑ์ของเหลว 100,000 ตันต่อปี (กระบวนการ Bergius-Peer) ในช่วงต้นทศวรรษที่ 1940 มีสถานประกอบการประเภทนี้ 12 แห่งที่ดำเนินงานในเยอรมนี ซึ่งผลิตเชื้อเพลิงยานยนต์ได้มากถึง 4.2 ล้านตันต่อปี ซึ่งส่วนใหญ่เป็นน้ำมันสำหรับการบิน ในปี พ.ศ. 2478 ได้มีการสร้างวิสาหกิจสำหรับไฮโดรเจนไฮโดรเจนในถ่านหินและในสหรัฐอเมริกามีการดำเนินงานในพื้นที่นี้ในโรงงานนำร่องขนาดใหญ่ในช่วงปี พ.ศ. 2492-2496

ในสหภาพโซเวียต การวิจัยเกี่ยวกับการเติมไฮโดรเจนของถ่านหินในประเทศเริ่มต้นโดย N. M. Karavaev และ I. B. Rapoport ในปี 1929 ต่อมา A. D. Petrov, A. V. Lozovoy, B. N. Dolgov มีส่วนสำคัญในการพัฒนางานเหล่านี้ , D. I. Orochko, A. V. Frost , V.I. Karzhev และนักวิทยาศาสตร์โซเวียตอีกหลายคน ในปี 1937 โรงงานแห่งแรกในประเทศของเราสำหรับการแปรรูปถ่านหินสีน้ำตาลได้รับการออกแบบและดำเนินการในเมืองคาร์คอฟ ในช่วงต้นทศวรรษ 1950 มีการสร้างองค์กรที่คล้ายกันขึ้นอีกหลายแห่ง

ในโรงงานอุตสาหกรรมในช่วงหลายปีที่ผ่านมา มีการใช้แผนการแปรรูปถ่านหินแบบสามและสี่ขั้นตอน ในขั้นตอนของการเติมไฮโดรเจนในเฟสของเหลว แป้งวาง - ถ่านหิน 40% และผลิตภัณฑ์ถ่านหินเดือดสูง 60% ด้วยการเติมตัวเร่งปฏิกิริยาเหล็ก - สัมผัสกับก๊าซไฮโดรเจนที่อุณหภูมิ 450-490 °C และความดันสูงขึ้น ถึง 70 MPa ในระบบเครื่องปฏิกรณ์ที่จัดเรียงต่อเนื่องกันสามหรือสี่เครื่อง ระดับการเปลี่ยนถ่านหินเป็นผลิตภัณฑ์เหลวและก๊าซอยู่ที่ 90-95% (wt.) เนื่องจากวิธีการฟื้นฟูตัวเร่งปฏิกิริยาแบบประหยัดไม่ได้พัฒนาขึ้นในขณะนั้น ในกรณีส่วนใหญ่จึงใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีกิจกรรมต่ำราคาถูกซึ่งอิงจากเหล็กออกไซด์และซัลไฟด์ หลังจากผ่านระบบเครื่องปฏิกรณ์และเครื่องแยกร้อนที่อุณหภูมิ 440–450 °C ก๊าซที่หมุนเวียนอยู่ซึ่งประกอบด้วยไฮโดรเจนและผลิตภัณฑ์ของเหลวจะถูกลบออกจากด้านบน จากนั้น ในตัวคั่นด้วยความเย็น ก๊าซจะถูกแยกออกจากของเหลวและหลังจากล้างแล้ว จะถูกนำกลับเข้าสู่วัฏจักรที่ผสมกับไฮโดรเจนสด หลังจากลดแรงดันสองขั้นตอนเพื่อแยกก๊าซไฮโดรคาร์บอนและน้ำออกจากกัน ผลิตภัณฑ์ของเหลวจะถูกกลั่นโดยแยกเศษส่วนที่มีจุดเดือดที่ปลายสุดที่ 320-350 °C และสารตกค้าง (น้ำมันหนัก ใช้ในการเจือจางตะกอนไฮโดรจิเนชันก่อนการหมุนเหวี่ยง)

ไฮโดรจิเนชันในเฟสของเหลวดำเนินการตามสองรูปแบบ: ด้วยวงจรปิด (การหมุนเวียนใหม่ทั้งหมด) ผ่านสารก่อรูปวางและด้วยน้ำมันหนักที่มากเกินไป ตามโครงการแรก โรงงานเติมไฮโดรเจนส่วนใหญ่ดำเนินการ โดยเน้นการผลิตน้ำมันเบนซินและดีเซลเป็นหลัก เมื่อทำงานกับน้ำมันหนักส่วนเกิน ความสามารถในการติดตั้งถ่านหินเพิ่มขึ้น 1.5-2 เท่า แต่น้ำมันหนักต้องผ่านกระบวนการไฮโดรจิเนชันแยกเป็นผลิตภัณฑ์เดือดเบาหรือใช้ในการผลิตโค้กอิเล็กโทรด

เมื่อทำการแปรรูปถ่านหินโดยปิดวงจรตามตัวสร้างแบบวาง ผลผลิตของผลิตภัณฑ์ของเหลวที่เดือดที่อุณหภูมิสูงถึง 320 °C คือ 55-61% (มวล) ที่ปริมาณการใช้ไฮโดรเจนสูงถึง 6% (มวล) ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ซึ่งประกอบด้วยฟีนอล 10-15%, เบสไนโตรเจน 3-5% และอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน 30-50% จากนั้นจึงนำไปเติมไฮโดรเจนในเฟสไอสองขั้นตอนบนเตียงนิ่งของตัวเร่งปฏิกิริยาไฮโดรแคร็กกิ้ง ผลผลิตรวมของน้ำมันเบนซินที่มีค่าออกเทน 80-85 ตามวิธีมอเตอร์ถึง 35% (wt.) และด้วยการผลิตน้ำมันเบนซินและน้ำมันดีเซลพร้อมกัน ผลผลิตรวมของพวกมันอยู่ที่ประมาณ 45% (wt.) ใน การคำนวณถ่านหินเริ่มต้น ไฮโดรเจนได้มาจากการแปรสภาพเป็นแก๊สของถ่านหินหรือกึ่งโค้ก

กากตะกอนที่มีของแข็งมากถึง 25% ถูกส่งไปแปรรูป ซึ่งเป็นขั้นตอนที่ยุ่งยากและใช้พลังงานมากที่สุดของวงจรเทคโนโลยีทั้งหมด หลังจากการเจือจางด้วยส่วนหนักของไฮโดรเจนเนตเป็นปริมาณของแข็งที่ 12-16% (โดยน้ำหนัก) กากตะกอนจะถูกปั่นเหวี่ยง สารตกค้างที่มีปริมาณของแข็งประมาณ 40% ถูกแปรรูปโดยเซมิโค้กในเตาโรตารี่แบบดรัมที่มีความจุ 10-15 ตัน/ชม. และผลิตภัณฑ์โค้กเหลวเบาผสมกับเศษส่วนกลั่นของไฮโดรเจนเนต การกลั่นน้ำมันหนักที่ได้จากการหมุนเหวี่ยงจะกลับสู่วัฏจักรพาสต้า

กิจกรรมที่ต่ำของตัวเร่งปฏิกิริยา ปัญหาในการประมวลผลกากตะกอน และปัจจัยอื่นๆ ที่จำเป็นต่อการใช้แรงดันสูงและไฮโดรเจนจำนวนมากในกระบวนการ การติดตั้งมีประสิทธิผลของหน่วยต่ำ โดดเด่นด้วยการใช้พลังงานอย่างมีนัยสำคัญ

ในสาขาต่าง ๆ I S ° Z Dany p ° R °รุ่นที่สองหวีในหลายประเทศและส่วนใหญ่ในสหภาพโซเวียตสหรัฐอเมริกาและเยอรมนี

ในการพัฒนากระบวนการเหล่านี้ จุดสนใจหลักของการวิจัยคือการลดแรงดันในการผลิตอุปกรณ์ ลดต้นทุน และปรับปรุงการแปรรูปตะกอนและการสร้างตัวเร่งปฏิกิริยา จนถึงปัจจุบัน มีการเสนอทางเลือกประมาณ 20 ทางเลือกสำหรับการออกแบบเทคโนโลยีของกระบวนการสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาไฮโดรเจนซัลไฟด์โดยตรงของถ่านหินในโรงงานเอล์ม ตั้งแต่ห้องปฏิบัติการไปจนถึงโรงงานสาธิตด้วยกำลังการผลิต P ถ่านหิน 50 ถึง 600 ตัน / วัน

BergiusN-Pipia FRG ที่เรียกว่า "เทคโนโลยีใหม่ของเยอรมัน" สำหรับการเติมไฮโดรเจนด้วยถ่านหินได้รับการพัฒนาบนพื้นฐานของกระบวนการ R U Pira ที่ใช้ก่อนหน้านี้โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเหล็กที่ไม่สามารถกู้คืนได้ ต่างจากกระบวนการแบบเก่า ใช้การกลั่นแบบกลางแบบหมุนเวียนเพื่อทำน้ำพริกเผา (แทนที่จะใช้เครื่องหมุนเหวี่ยงล้น) ผลิตภัณฑ์ที่เป็นของเหลวจะถูกแยกออกจากกากของแข็งโดยการกลั่นด้วยสุญญากาศ (แทนการหมุนเหวี่ยง) และกากตะกอนจะถูกทำให้เป็นแก๊สเพื่อผลิตไฮโดรเจน ใน Bottrop (เยอรมนี) บนพื้นฐานของสิ่งนี้ใหม่

ในกระบวนการเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันของถ่านหินที่พัฒนาในต่างประเทศ หนึ่งในกระบวนการที่เตรียมพร้อมสำหรับการดำเนินการทางอุตสาหกรรมมากที่สุดคือกระบวนการ H-Coa1 (USA) ตามเทคโนโลยีนี้ ไฮโดรเจนในเฟสของเหลวจะดำเนินการโดยใช้ฟลูอิไดซ์เบดของตัวเร่งปฏิกิริยา Co-Mo ที่กระจัดกระจายอย่างประณีตตามรูปแบบที่แสดงในรูปที่ 3.3.

ถ่านหินบดแห้งผสมกับผลิตภัณฑ์ไฮโดรจิเนชันที่นำกลับมาใช้ใหม่เพื่อสร้างแป้งที่มีถ่านหิน 35-50% (น้ำหนัก) ซึ่งจะถูกฉีดด้วยไฮโดรเจนที่บีบอัดแล้ว ของผสมที่เป็นผลลัพธ์จะถูกให้ความร้อนและป้อนภายใต้ตะแกรงกระจายไปยังเครื่องปฏิกรณ์ด้วยเตียงเร่งปฏิกิริยาแบบฟลูอิไดซ์ กระบวนการนี้ดำเนินการที่อุณหภูมิ 425-480 °C และความดันประมาณ 20 MPa ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาและถ่านหินที่ยังไม่ได้แปลงจะถูกดึงออกจากเครื่องปฏิกรณ์จากด้านบนอย่างต่อเนื่อง และตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้แล้วจากด้านล่าง การหมุนเวียนและการสร้างใหม่ของตัวเร่งปฏิกิริยาอย่างต่อเนื่องทำให้มั่นใจได้ว่ากิจกรรมที่สูงนั้นยังคงอยู่

ไอระเหยที่ถูกกำจัดออกจากเครื่องปฏิกรณ์หลังจากการควบแน่นจะถูกแยกออกเป็นไฮโดรเจน ก๊าซไฮโดรคาร์บอน และการกลั่นด้วยแสง ก๊าซถูกส่งไปเพื่อทำให้บริสุทธิ์และไฮโดรเจนเพื่อการหมุนเวียน ผลิตภัณฑ์ของเหลวจากด้านบนของเครื่องปฏิกรณ์จะเข้าสู่เครื่องแยก โดยจะมีการแยกเศษส่วนออก จากนั้นนำไปกลั่นเพื่อให้ได้การกลั่นแบบเบาและแบบหนัก จากครั้งแรกจะได้เศษส่วนของน้ำมันเบนซินและดีเซล ผลิตภัณฑ์ตกค้างที่ปล่อยออกมาจากด้านล่างของตัวแยกจะถูกแบ่งออกเป็นไฮโดรไซโคลนเป็นสองสาย: มีปริมาณของแข็งต่ำและสูง

สตรีมแรกใช้เป็นตัวแทนในการขึ้นรูปเป็นครีมเหลว และกระแสที่สองจะได้รับการบำบัดด้วยเครื่องตกตะกอน และกากตะกอนที่แยกจากกันซึ่งมีอนุภาคของแข็งมากถึง 50% จะถูกแปลงเป็นแก๊สเพื่อผลิตไฮโดรเจน ผลิตภัณฑ์ของเหลวที่เหลืออยู่หลังจากการแยกกากตะกอนจะต้องผ่านการกลั่นด้วยสุญญากาศเพื่อให้ได้การกลั่นแบบหนักและสารตกค้างที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงหม้อไอน้ำ

ผลผลิตของผลิตภัณฑ์เป้าหมายในกระบวนการ "H-Coa1" ถึง 51.4% (wt.) สำหรับมวลสารอินทรีย์ของถ่านหิน รวมถึงเศษน้ำมันเบนซิน (28-200 °C) -25.2% (wt.), กลั่นระดับกลาง (200 - 260°C) - 12.9% (wt.) และการกลั่นแบบหนัก - 13.3% (wt.) ปริมาณการใช้ไฮโดรเจนสำหรับไฮโดรเจนในเฟสของเหลวคือ 4.7% (wt.) กระบวนการนี้ได้ดำเนินการในโรงงานนำร่องที่มีกำลังการผลิตถ่านหิน 600 ตันต่อวัน

ในประเทศของเราสถาบันฟอสซิลที่ติดไฟได้ (IGI) ร่วมกับสถาบัน Grozgiproneftekhim และ VNIIneftemash ได้ทำการศึกษาที่หลากหลายในปี 1970 ในด้านการประมวลผลไฮโดรเจนในถ่านหินในของเหลว

ข้าว. 3.3. แบบแผนของกระบวนการไฮโดรจิเนชันเหลวของถ่านหิน "H-Coa1":

การเตรียมถ่านหิน 1 ขั้นตอน 2 - เครื่องทำความร้อน; 3 - เครื่องปฏิกรณ์ที่มีฟลูอิไดซ์เบดของตัวเร่งปฏิกิริยา; 4 - ตัวเก็บประจุ; 5 - หน่วยสกัดไฮโดรเจน 6 - ตัวคั่นความเร็วสูง 7 - คอลัมน์บรรยากาศ; 8 - ไฮโดรไซโคล; 9 - ตัวคั่น; 10 - คอลัมน์สูญญากาศ; 1 - ถ่านหิน; II - ไฮโดรเจน; III - กลั่นหนักรีไซเคิล; IV - วาง; V คือระดับของไฮโดรเจน VI - ระดับตัวเร่งปฏิกิริยาฟลูอิไดซ์; VII - ตัวเร่งปฏิกิริยาที่สร้างใหม่; VIII - เฟสไอน้ำ - แก๊ส; ทรงเครื่อง - เฟสย่อ; X - ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้; XI - ของเหลว; XII - เรซิน XIII - ก๊าซไฮโดรคาร์บอนแอมโมเนียและไฮโดรเจนซัลไฟด์สำหรับการแยกและการผลิตกำมะถัน XIV - กลั่นด้วยแสงสำหรับการกลั่น; XV - กลั่นหนัก XVI - กากน้ำมันที่ไม่ผ่านการรีไซเคิลสำหรับการผลิตไฮโดรเจน XVII-กลั่นหนักสำหรับการกลั่น; XVIII-

เชื้อเพลิงที่เหลือเชื้อเพลิงคิว ผลการวิจัยส่งผลให้ กระบวนการทางเทคโนโลยี(กระบวนการ IGI) ซึ่งต้องขอบคุณการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแอคทีฟที่สร้างใหม่และสารยับยั้งการใช้เทคโนโลยีการประมวลผลกากตะกอนที่ได้รับการปรับปรุงและการแก้ปัญหาทางเทคโนโลยีอื่น ๆ จำนวนหนึ่งจึงเป็นไปได้ที่จะลดความดันเป็น 10 MPa ในขณะที่มั่นใจได้ว่าสูง ผลผลิตของผลิตภัณฑ์ไฮโดรจิเนชันเหลวการลดความดันของกระบวนการลดทุนเฉพาะและค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานลงอย่างมากและทำให้สามารถใช้เครื่องปฏิกรณ์ประสิทธิภาพสูงที่มีความจุ 250-500 ม. 3 ซึ่งใช้แล้วในอุตสาหกรรมการกลั่นน้ำมัน กระบวนการ IGR กำลังถูกทดสอบในโรงงานนำร่องขนาดใหญ่

ตามเทคโนโลยีของ IGI ถ่านหินจะถูกบดในขั้นต้นโดยการบดให้มีขนาดอนุภาค 5-13 มม. ผ่านการอบแห้งด้วยความเร็วสูงในห้องวอร์เท็กซ์ที่มีความชื้น 1.5% (น้ำหนัก) จากนั้นจึงบดเป็นลำดับที่สองโดย การบดสั่นสะเทือนให้มีขนาดอนุภาคน้อยกว่า 100 ไมครอน

ตัวเร่งปฏิกิริยา 0.2% Mo และ 1.0% Fe(III) ถูกนำไปใช้กับถ่านหินแหลกลาญ การรวมกันนี้ทำให้สามารถบรรลุระดับการแปลงมวลอินทรีย์ของถ่านหินได้ถึง 83% กิจกรรมสูงสุดของตัวเร่งปฏิกิริยาจะมั่นใจได้เมื่อใช้จากสารละลายบนถ่านหินแห้ง การบดถ่านหินและเกลือของตัวเร่งปฏิกิริยาแบบไวโบรร่วมกันก็มีประสิทธิภาพเช่นกัน เนื่องจากจะเป็นการเปิดรูพรุนขนาดเล็กของโครงสร้างของมวลสารอินทรีย์ของถ่านหิน และทำให้มั่นใจได้ถึงการสะสมของตัวเร่งปฏิกิริยาบนพื้นผิวถ่านหินอย่างสมบูรณ์และสม่ำเสมอ

นอกจากตัวเร่งปฏิกิริยาแล้ว สารยับยั้งยังสามารถนำเข้าไปยังโซนปฏิกิริยา เช่น ควิโนลีน แอนทราซีน และสารประกอบอื่นๆ ที่ทำให้อนุมูลอิสระเสถียรและกระตุ้นการทำลายส่วนอินทรีย์ของถ่านหินเนื่องจากการปลดปล่อยไฮโดรเจนอะตอมระหว่างการสลายตัวของพวกมัน การแนะนำ 1-5% ของสารเติมแต่งเหล่านี้ช่วยเพิ่มระดับการแปลงถ่านหินและผลผลิตของผลิตภัณฑ์ของเหลวได้ 10-15%

ถ่านหินที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้เข้าสู่ระบบการเตรียมพาสต้า ในฐานะตัวแทนการขึ้นรูป ถ่านหินที่ใช้กลั่นที่มีจุดเดือด 300-400 องศาเซลเซียสจะถูกใช้ ซึ่งถูกเติมไฮโดรเจนในขั้นต้นภายใต้ความดัน 10 MPa ในขั้นตอนที่แยกจากกัน สำหรับการดำเนินการตามปกติของกระบวนการ แป้งจะถูกเตรียมด้วยอัตราส่วนของถ่านหินและตัวทำละลายที่เท่ากัน ด้วยปริมาณถ่านหินที่สูงขึ้นการขนส่งของกะปิในระบบทำได้ยากเนื่องจากมีความหนืดสูง น้ำมันวางถ่านหินซึ่งนำก๊าซไฮโดรเจนไปใช้ ถูกทำให้ร้อนในเตาหลอมแบบท่อและเข้าสู่ระบบของเครื่องปฏิกรณ์แบบกลวงที่ไม่ผ่านความร้อนที่ความเร็วอวกาศ 1.0-1.5 ชั่วโมง -1 ในระหว่างการพักของเพสต์ในเครื่องปฏิกรณ์ (30-60 นาที) ปฏิกิริยาของถ่านหินที่เติมไฮโดรเจนจะเกิดขึ้นกับการก่อตัวของก๊าซไฮโดรคาร์บอน (% -C4, แอมโมเนีย, ไฮโดรเจนซัลไฟด์ และคาร์บอนออกไซด์ [มากถึง 10% (น้ำหนัก)], น้ำ และผลิตภัณฑ์ของเหลวในขณะที่กระบวนการปล่อยความร้อนก๊าซที่ประกอบด้วยไฮโดรเจนเย็นจะถูกป้อนเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์เพื่อควบคุมอุณหภูมิและยังทำหน้าที่เป็นสารผสม

ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันจากเครื่องปฏิกรณ์จะถูกส่งไปยังเครื่องแยกร้อน จากด้านบนของตัวแยก กระแสก๊าซไอน้ำจะถูกปล่อยออกซึ่งประกอบด้วยก๊าซและผลิตภัณฑ์ของเหลวเบา และจากด้านล่าง - กากตะกอน ซึ่งประกอบด้วยผลิตภัณฑ์ของเหลวที่เดือดที่อุณหภูมิสูงกว่า 300-325 องศาเซลเซียส ถ่านหินที่ไม่ทำปฏิกิริยา เถ้า และตัวเร่งปฏิกิริยา

ปริมาณของแข็งทั้งหมดของกากตะกอนนี้คือ 10-15% (น้ำหนัก) กระแสไอของแก๊สถูกทำให้เย็นลงและแยกออกเป็นส่วนของเหลวและก๊าซไฮโดรคาร์บอนที่มีไฮโดรเจน 75-80% (ปริมาตร) ไฮโดรคาร์บอน C1-C4 แอมโมเนีย ไฮโดรเจนซัลไฟด์ และคาร์บอนออกไซด์ หลังจากแยกก๊าซอื่นๆ ออกด้วยการดูดซับแบบวงจรสั้น ไฮโดรเจนจะกลับสู่กระบวนการ ก๊าซไฮโดรคาร์บอนใช้ในการผลิตไฮโดรเจนในปริมาณ 50-60% ของปริมาณการใช้ในกระบวนการ ไฮโดรเจนที่ต้องการส่วนที่เหลือถูกผลิตขึ้นในโรงงานที่แยกจากกันโดยการแปรสภาพเป็นแก๊สของถ่านหินหรือสิ่งตกค้างจากการแปรรูปกากตะกอน

ตารางที่ 3.6. การแสดงลักษณะเฉพาะของผลิตภัณฑ์ของเหลวของกระบวนการไฮโดรจิเนชันของถ่านหินแบบต่างๆ เมื่อเปรียบเทียบกับน้ำมัน

การประมวลผลกากตะกอน หนึ่งในขั้นตอนที่ซับซ้อนทางเทคนิคที่สุดของกระบวนการ ดำเนินการในรูปแบบ IGI ในสองขั้นตอน ในขั้นตอนแรก กากตะกอนจะถูกกรองให้มีปริมาณของแข็งตกค้างประมาณ 30% (น้ำหนัก) และในขั้นที่สอง กากตะกอนจะถูกกลั่นด้วยสุญญากาศในปริมาณของแข็ง 50-70% (น้ำหนัก) ในกากที่เป็นผลลัพธ์ . ผลิตภัณฑ์ที่เหลือนี้ถูกเผาในเตาเผาแบบไซโคลนก้นของเหลว ในกระบวนการเผาไหม้ 97-98% ของโมลิบดีนัมจะผ่านเข้าสู่เฟสของก๊าซ (1M02O3) และสะสมบนเถ้า จากนั้นจะถูกสกัดด้วยวิธีไฮโดรเมทัลลูรีเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ ความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้สามารถใช้เพื่อผลิตไฟฟ้าได้ 2.5-2.8 พันกิโลวัตต์ต่อชั่วโมง หรือไอน้ำ 11 ตันต่อกากตะกอนแต่ละตัน

ผลิตภัณฑ์เหลวของกระบวนการไฮโดรจิเนชันของถ่านหินแตกต่างจากน้ำมันธรรมดาในองค์ประกอบองค์ประกอบและปริมาณไฮโดรเจนที่ต่ำกว่า เช่นเดียวกับเมื่อมีสารประกอบและแอลคีนที่มีไนโตรเจนและออกซิเจนจำนวนมาก (ตารางที่ 3.6) ดังนั้น เพื่อให้ได้เชื้อเพลิงยานยนต์เชิงพาณิชย์ เชื้อเพลิงเหล่านั้นต้องผ่านกระบวนการไฮโดรจิเนชันในเฟสก๊าซทุติยภูมิ

ในรูปแบบของกระบวนการ IGI การบำบัดด้วยไฮโดรเจนของการกลั่นด้วยไฮโดรเจนในเฟสของเหลวแบบกว้างที่มีจุดเดือดสูงถึง 400 °C จะดำเนินการภายใต้แรงดัน 10 MPa ตามลำดับในสองโซนอุณหภูมิของเครื่องปฏิกรณ์เพื่อ หลีกเลี่ยงปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันที่ไม่ต้องการซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของสารประกอบที่มีจุดเดือดสูง ในโซนแรก 230-250 องศาเซลเซียส

ส่วนที่เติมไฮโดรเจนของอัลคีนซึ่งมีแนวโน้มที่จะเกิดปฏิกิริยาโพลิเมอไรเซชันมากที่สุด จากนั้นที่อุณหภูมิ l 400 ° C มวลหลักของอัลคีนและสารประกอบอะโรมาติกบางส่วนจะถูกเติมไฮโดรเจน การทำลายสารประกอบที่มีกำมะถัน ออกซิเจน และไนโตรเจนก็เกิดขึ้นเช่นกัน การบำบัดด้วยน้ำจะดำเนินการโดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาอะลูมิเนียม-โคบอลต์-โมลิบดีนัมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการกลั่นน้ำมัน อย่างไรก็ตาม ในหลายกรณี เนื่องจากมีสารประกอบเฮเทอโรอะตอมมิกในปริมาณสูงในโรงกลั่นถ่านหิน ตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้จึงมีประสิทธิภาพไม่เพียงพอหรือถูกวางยาพิษอย่างรวดเร็ว ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีตัวเร่งปฏิกิริยาที่เสถียรใหม่

ลักษณะเฉพาะของการกลั่นเริ่มต้นของการเติมไฮโดรเจนถ่านหินสีน้ำตาลโดยใช้เทคโนโลยี IGI และผลิตภัณฑ์ของการบำบัดด้วยไฮโดรเจนแสดงไว้ในตาราง 3.7. ผลิตภัณฑ์กลั่นเบื้องต้นของไฮโดรจิเนชันของถ่านหินในเฟสของเหลวนั้นไม่เสถียร ระหว่างการเก็บรักษา จะเปลี่ยนสีและเกิดตะกอนที่ไม่ละลายน้ำ ซึ่งเกิดจากการมี

ตารางที่ 3.7 ลักษณะและผลผลิตของการกลั่นไฮโดรเจนในเฟสของเหลวของถ่านหินสีน้ำตาลและผลิตภัณฑ์ของการบำบัดด้วยไฮโดรเจน

	กลั่นด้วยไฮโดรเจน	กลั่นผลิตภัณฑ์ไฮโดรทรีตติ้ง
ดัชนี		ผลรวม ar-th	และ. ก. -180 °С
ความหนาแน่นกก. / ม. 3 เนื้อหา
ฐานไนโตรเจน
เลขไอโอดีน, องค์ประกอบไฮโดรคาร์บอนกลุ่ม พาราฟินและแนฟเทนีส อะโรมาติก ไฮโดรคาร์บอน องค์ประกอบที่เป็นเศษส่วน, °C: 50% (ฉบับ) cc. องค์ประกอบองค์ประกอบ ผลผลิตต่อการกลั่นตั้งต้น % (wt.)			86.01 13,98 0,01

องค์ประกอบในปริมาณจุลภาคของสารประกอบที่มีไนโตรเจนที่มีลักษณะไม่เป็นเบส เช่น ไพร์โรล สารประกอบเหล่านี้ไม่สามารถกำจัดออกได้อย่างสมบูรณ์ในระหว่างการทำไฮโดรทรีตเมนต์ และเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีเสถียรภาพเพียงพอ ขอแนะนำให้รวมการดูดซับและการแยกสารดีนิโทรจิเนชันออกจากการกลั่นด้วยไฮโดรเจนแบบกว้างหรือเศษส่วนในรูปแบบทั่วไปของกระบวนการ

เศษส่วน k.- 180 ° C กลั่นด้วยไฮโดรเจนมีค่าออกเทน 66 (วิธีมอเตอร์) และมีลักษณะเฉพาะด้วยปริมาณเรซินที่แท้จริงและสารประกอบไนโตรเจนที่เพิ่มขึ้น เพื่อให้ได้ส่วนประกอบที่เป็นเครื่องยนต์เบนซินที่มีค่าออกเทนสูง จำเป็นต้องมีการบำบัดด้วยไฮโดรเจนในระดับลึกและการปฏิรูปที่ตามมา เศษส่วนของดีเซลเนื่องจากมีอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนในปริมาณสูงจึงมีค่าซีเทนค่อนข้างต่ำ เศษส่วนที่มีจุดเดือด 300-400 องศาเซลเซียส ซึ่งบางส่วนใช้เป็นส่วนประกอบของสารก่อรูปเป็นครีม สามารถทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบสำหรับการไฮโดรแคร็กกิ้งเพื่อให้ได้เศษส่วนของน้ำมันเบนซินและดีเซล ความสมดุลของวัสดุของการเติมไฮโดรเจนของถ่านหินสีน้ำตาลของอ่าง Kansk-Achinsk ตามเทคโนโลยี IGR สองรูปแบบแสดงไว้ด้านล่าง (ในตัวเลือกตัวเศษ I - การแปรรูปกากตะกอนเป็นปริมาณของแข็ง 70% ในตัวส่วน II - เท่ากัน 50%):

~ ได้รับ

ถ่ายแล้ว [% (wt.)] [% (wt.)]

รวมทั้ง:		น้ำมันดีเซล
		เชื้อเพลิงหม้อไอน้ำ
ตัวเร่ง		ก๊าซสำหรับการผลิต
สารยับยั้ง
ไฮโดรเจน (ด้วย		ไฮโดรเจนซัลไฟด์
		คาร์บอนไดออกไซด์

ดังที่เห็นได้จากการแปรรูปถ่านหินอย่างสมบูรณ์ 45-55% (มวล) ของเชื้อเพลิงยานยนต์และผลิตภัณฑ์เคมี

เชื้อเพลิงเครื่องบินไอพ่นประเภท TS-1 สามารถรับได้จากผลิตภัณฑ์ถ่านหินเหลวด้วยวิธี IGR ในการทำเช่นนี้ เศษส่วน 120-230 °C ที่แยกได้จากการกลั่นรวมของไฮโดรจิเนชันในเฟสของเหลวหลังจาก "ดีฟีนอลไลเซชัน" ต้องผ่านสามขั้นตอนติดต่อกัน: ไฮโดรจิเนชันที่อุณหภูมิต่ำ (6 MPa, 2300°C, อะลูมิเนียมรูพรุนกว้าง- ตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิล-โมลิบดีนัม), ไฮโดรทรีตเมนต์ (6 MPa, 3800°C และตัวเร่งปฏิกิริยาเดียวกัน) และไฮโดรจิเนชันของอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (6 MPa, 290°C, ตัวเร่งปฏิกิริยาอะลูมิเนียมพาลาเดียมซัลไฟด์เชิงพาณิชย์) ขั้นตอนที่สามเป็นสิ่งจำเป็นหากเศษส่วนที่ทำปฏิกิริยากับน้ำ 120-230 ° C มีมากกว่า 22%

ข้าว. 3.4. โครงการสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงยานยนต์โดยการเติมไฮโดรเจนของถ่านหินโดยใช้เทคโนโลยี IGI - Grozgipro-Neftekhim:

1-การเตรียมถ่านหิน; 2 - ถ่านหินเหลว; 3 -- การผลิตไฮโดรเจน; 4 - การแยกสารตกค้างที่เป็นของแข็ง 5 6, 10 - การแก้ไข; 7 - หน่วยกำจัดตะกอน; 8 - การแยกฟีนอล; 9 - ไฮโดรจิเนชัน; 11 - ไฮโดรทรีทติ้งและการปฏิรูป; 12, 14 - ไฮโดรแคร็กเกอร์; 13 - ไอโซเมอไรเซชันและไฮโดรจิเนชัน;

1 - ถ่านหิน; 11 - วางอดีต; III - ตัวเร่งปฏิกิริยา; IV-ไฮโดรเจน; V - ก๊าซ C 4 และ CO; VI - ผลิตภัณฑ์ของเหลวของไฮโดรเจน VII - Г4Нз, Нг$ และ CO2; VIII - เศษส่วน >400 °С; ทรงเครื่อง - กากของแข็ง X - น้ำ; XI - feiol, ครีซอล; XII - "เศษส่วนของ n. k. - 180 ° C; XIII - เศษส่วน 180-300 ° C; XIV - เศษส่วน 300-400 ° C; XV - เถ้าสำหรับการผลิตวัสดุก่อสร้าง เจ้าพระยา - กระบวนการอบไอน้ำ; XVII - ไฟฟ้า; XVIII - น้ำมันเบนซิน; XIX - น้ำมันเครื่องบิน; XX - น้ำมันดีเซล

^ มวล.) อะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน แต่ข้อมูล

การรวมวงจรเทคโนโลยีของชุดกระบวนการต่าง ๆ สำหรับการประมวลผลผลิตภัณฑ์เติมไฮโดรเจนและเศษส่วนในกระบวนการ IGI สามารถเปลี่ยนอัตราส่วนของน้ำมันเบนซินและน้ำมันดีเซลที่ได้ - จาก 1: 0 เป็น 1: 2.6 เพื่อเพิ่มการผลิตน้ำมันเบนซินให้สูงสุด เศษส่วนของดีเซลสามารถไฮโดรแคร็กได้ รูปแบบการรับเชื้อเพลิงยานยนต์ตามหนึ่งในตัวเลือกที่ใช้เทคโนโลยี IGI แสดงในรูปที่ 3.4. ในการจัดการผลิตเชื้อเพลิงยานยนต์ 3 ล้านตันต่อปีภายใต้โครงการนี้ จะต้องใช้ถ่านหินสีน้ำตาล 19.7 ล้านตันต่อปีจากแอ่ง Kansk-Achinsk รวมถึง 9 ล้านตันสำหรับไฮโดรจิเนชัน 3 ล้านตันสำหรับการแปรสภาพเป็นแก๊สเพื่อผลิตไฮโดรเจน และความต้องการพลังงาน 7.3 ล้านตัน ในกรณีนี้ สามารถผลิตผลิตภัณฑ์ต่อไปนี้ (เป็นล้านตันต่อปี): น้ำมันเบนซิน - 1.45 น้ำมันดีเซล - 1.62 ก๊าซเหลว - 0.65 แอมโมเนีย - 0.07 และกำมะถัน - 0.066 ความร้อนเค.และ. ของการผลิตดังกล่าวคือ 55%

ในกระบวนการไฮโดรจิเนชันของถ่านหินในต่างประเทศก็มีการวางแผนที่จะใช้ ตัวเลือกต่างๆการกลั่นและรีไซเคิลผลิตภัณฑ์ที่เป็นของเหลว ตัวอย่างเช่น ในโครงการที่ซับซ้อนสำหรับการประมวลผลถ่านหินบิทูมินัส 30,000 ตันต่อวันบนพื้นฐานของกระบวนการ BIS-I ผลิตภัณฑ์ไฮโดรจิเนชันเหลวทั้งหมดจะต้องผ่านการไฮโดรแคร็กโดยระดับการแปลงประมาณ 50% เศษส่วนของน้ำมันเบนซินที่เกิดขึ้นหลังจากการบำบัดด้วยไฮโดรเจนเพิ่มเติมควรถูกส่งไปยังการปฏิรูปเพื่อให้ได้ส่วนประกอบเครื่องยนต์เบนซินที่มีค่าออกเทน 100 (วิธีการวิจัย) โดยทั่วไปคอมเพล็กซ์คาดว่าจะได้รับผลิตภัณฑ์ต่อไปนี้ (พันตันต่อวัน): น้ำมันเบนซิน - 2.78, เครื่องกลั่นระดับกลาง - 8.27, น้ำมันเชื้อเพลิงหนัก - 4.75, ก๊าซเหลว - 0.64 และกำมะถัน - 0.12 . ต้นทุนทุนสำหรับการก่อสร้างอาคารคอมเพล็กซ์อยู่ที่ประมาณ 5.7 พันล้านดอลลาร์ (ราคาในปี 2525) ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานประจำปีที่ความจุ 90% จะเป็น (ล้านดอลลาร์): ต้นทุนถ่านหิน - 420 ต้นทุนพลังงาน - 101 ตัวเร่งปฏิกิริยาและสารเคมี - 77 วัสดุในการใช้งาน - 114 การบำรุงรักษาบุคลากร (1900 คน) - 79

ตามการประมาณการที่มีอยู่ ต้นทุนที่ลดลงสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงยานยนต์จากถ่านหินโดยวิธีไฮโดรจิเนชันโดยใช้เทคโนโลยีที่พัฒนาจนถึงปัจจุบันนั้นสูงกว่าต้นทุนในการได้มาจากวัตถุดิบปิโตรเลียมที่มีต้นทุนเฉลี่ยในการผลิตหลายเท่า อย่างไรก็ตาม ค่าใช้จ่ายส่วนต่างสามารถลดลงได้เมื่อเปรียบเทียบกับเชื้อเพลิงที่ผลิตจากน้ำมันที่ผลิตขึ้น ตัวอย่างเช่น โดยเทคนิคการนำน้ำมันกลับมาใช้ใหม่ที่มีต้นทุนสูง หรือจากพื้นที่นอกชายฝั่งทะเลลึก

งานวิจัยและพัฒนาอย่างต่อเนื่องในด้านการประมวลผลไฮโดรเจนในถ่านหินในหลายประเทศมีจุดมุ่งหมายเพื่อปรับปรุงการออกแบบกระบวนการทางเทคโนโลยีและเครื่องมือ การพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาและสารเติมแต่งใหม่ ๆ เพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพการใช้พลังงานทุกขั้นตอน การค้นหาเหล่านี้สามารถลดต้นทุนต่อหน่วยในการรับเชื้อเพลิงยานยนต์จากถ่านหิน การผสมผสานระหว่างไฮโดรจิเนชันของถ่านหินและกระบวนการแปรสภาพเป็นแก๊สในกระแสเดียวโดยไม่ทำให้ขั้นตอนการแยกผลิตภัณฑ์การทำให้เหลวซับซ้อนซับซ้อนขึ้นและไม่สูญเสียพลังงานที่ใช้ไปกับวัตถุดิบที่ให้ความร้อนนั้นถือว่ามีแนวโน้มดี

การทำให้เป็นแก๊สของถ่านหินและการสังเคราะห์เชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอน

เมื่อได้เชื้อเพลิงยานยนต์จากถ่านหินโดยการทำให้เป็นของเหลวโดยอ้อม ขั้นตอนแรกคือการแปรสภาพเป็นแก๊ส

การทำให้เป็นแก๊สเชื้อเพลิงแข็งเป็นกระบวนการทางความร้อนในระหว่างที่ส่วนอินทรีย์ของเชื้อเพลิงในที่ที่มีสารออกซิไดซ์ (อากาศหรือออกซิเจนทางเทคนิค ไอน้ำ) จะถูกแปลงเป็นส่วนผสมของก๊าซที่ติดไฟได้

ในตอนต้นของศตวรรษที่ 19 ก๊าซที่ได้จากการกลั่นถ่านหินถูกนำมาใช้เป็นไฟถนนในเมืองใหญ่ทั่วโลก ในขั้นต้น ได้มาจากกระบวนการโค้ก แต่เมื่อถึงกลางศตวรรษ โค้กและถ่านหินที่ปราศจากสารตกค้างได้ดำเนินการในระดับอุตสาหกรรมในวงจร และจากนั้นในเครื่องกำเนิดก๊าซที่ทำงานอย่างต่อเนื่อง ในตอนต้นของศตวรรษนี้ การแปรสภาพเป็นแก๊สจากถ่านหินเป็นที่แพร่หลายในหลายประเทศทั่วโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตก๊าซพลังงาน ในปี 1958 เครื่องกำเนิดก๊าซขนาดและการออกแบบต่างๆ ประมาณ 2,500 เครื่องได้ดำเนินการในสหภาพโซเวียต ซึ่งทำให้สามารถผลิตพลังงานและก๊าซในกระบวนการได้ประมาณ 35 พันล้านลูกบาศก์เมตรต่อปีจากเชื้อเพลิงแข็งประเภทต่างๆ อย่างไรก็ตามเนื่องจากการเติบโตอย่างรวดเร็วของการผลิตและการขนส่งก๊าซธรรมชาติ ปริมาณการแปรสภาพเป็นแก๊สของเชื้อเพลิงแข็งทั้งในประเทศและต่างประเทศลดลงอย่างมาก

การแปรสภาพเป็นแก๊สของถ่านหินจะดำเนินการที่อุณหภูมิสูงและเป็นกระบวนการทางกายภาพและทางเคมีที่ต่างกันหลายขั้นตอน มวลอินทรีย์ของถ่านหินซึ่งส่วนใหญ่เป็นคาร์บอนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของมันทำปฏิกิริยากับตัวออกซิไดซ์ที่เป็นก๊าซ ในกรณีนี้ จะเกิดปฏิกิริยาหลักต่อไปนี้ของคาร์บอนกับออกซิเจนและไอน้ำ:

นอกเหนือจากผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาที่ระบุแล้ว ในระหว่างการทำให้เป็นแก๊สของถ่านหิน ผลิตภัณฑ์ไพโรไลซิสจะก่อตัวขึ้นในขั้นตอนแรกของการให้ความร้อน

* ให้ความร้อนของปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ 15 °C และความดัน 0.1 MPa

ลิซ่า. ในระหว่างการแปรสภาพเป็นแก๊สตามกฎ ถ่านหินอินทรีย์เกือบทั้งหมดจะกลายเป็นก๊าซ และในบางกรณี บางส่วนกลายเป็นน้ำมันดิน และส่วนแร่ที่มีส่วนผสมของเชื้อเพลิงที่ไม่ทำปฏิกิริยาเล็กน้อยจะเกิดขี้เถ้าหรือตะกรันของเหลว

ในทางตรงกันข้ามกับการเติมไฮโดรเจน ข้อกำหนดสำหรับวัตถุดิบสำหรับกระบวนการแปรสภาพเป็นแก๊สไม่มีข้อจำกัดที่สำคัญในขั้นตอนของการแปรสภาพและองค์ประกอบทางปิโตรกราฟิก แต่บทบาทของความแข็งแรงทางกลและความร้อน การเผา ปริมาณความชื้น เถ้า และกำมะถันมีความสำคัญมาก ข้อจำกัดหลายประการเกี่ยวกับพารามิเตอร์เหล่านี้จะลดลงหลังจากการบำบัดถ่านหิน - การทำให้แห้ง การออกซิเดชัน ฯลฯ ก่อน ตัวบ่งชี้ที่สำคัญที่สุดของการใช้ถ่านหินในกระบวนการแปรสภาพเป็นแก๊สบางอย่างคืออุณหภูมิหลอมเหลวของขี้เถ้า จะกำหนดช่วงอุณหภูมิของกระบวนการหลักและทางเลือกของระบบกำจัดเถ้า

กิจกรรมของเชื้อเพลิงแข็งและอัตราการแปรสภาพเป็นแก๊สส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับส่วนประกอบแร่ที่ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ผลการเร่งปฏิกิริยาสัมพัทธ์ของธาตุติดตามของถ่านหินฟอสซิลในระหว่างการแปรสภาพเป็นแก๊สสามารถแสดงเป็นชุดต่อไปนี้:

พารามิเตอร์หลักที่แสดงลักษณะเฉพาะของกระบวนการแปรสภาพเป็นแก๊สของเชื้อเพลิงแข็ง ได้แก่ วิธีการจ่ายความร้อนไปยังเขตปฏิกิริยา วิธีการจัดหาสารทำให้เป็นแก๊ส ประเภทของสารทำให้เป็นแก๊ส อุณหภูมิและความดันในกระบวนการ

วิธีการก่อตัวของกากแร่และการขนถ่าย พารามิเตอร์ทั้งหมดเหล่านี้เชื่อมต่อถึงกันและพิจารณาจากคุณสมบัติการออกแบบของเครื่องกำเนิดก๊าซเป็นส่วนใหญ่

ตามวิธีการจ่ายความร้อนที่จำเป็นเพื่อชดเชยผลดูดความร้อนของปฏิกิริยาของคาร์บอนกับไอน้ำ กระบวนการแปรสภาพเป็นแก๊สจะแบ่งออกเป็นความร้อนอัตโนมัติและความร้อนทั้งหมด กระบวนการความร้อนอัตโนมัติใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด ในนั้นความร้อนได้มาจากการเผาไหม้ส่วนหนึ่งของถ่านหินที่นำเข้าสู่กระบวนการ ในกระบวนการ allothermic ความร้อนจะได้รับจากการให้ความร้อนโดยตรงของถ่านหินโดยสารหล่อเย็นที่เป็นของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซที่หมุนเวียนอยู่ การให้ความร้อนทางอ้อมของสารหล่อเย็นผ่านผนังเครื่องปฏิกรณ์ หรือโดยองค์ประกอบความร้อนที่แช่อยู่ในเครื่องปฏิกรณ์

ในการจัดระเบียบกระบวนการปฏิสัมพันธ์ระหว่างเชื้อเพลิงและตัวออกซิไดเซอร์ในเครื่องปฏิกรณ์ จะใช้ชั้นถ่านหินหยาบที่เคลื่อนที่อย่างต่อเนื่อง ถ่านหินที่ไหลผ่านและตัวออกซิไดเซอร์ร่วมกันในโหมดการขึ้นลง และใช้เตียงฟลูอิไดซ์เบดของถ่านหินเนื้อละเอียด ในเครื่องกำเนิดก๊าซที่มีเตียงต่อเนื่อง จะมีการจัดการเคลื่อนที่ของเชื้อเพลิงที่เป็นก้อนและการเคลื่อนที่ขึ้นของการไหลของก๊าซร้อน หลักการนี้กำหนดกิจกรรมทางเคมีและความร้อนที่สูงของกระบวนการ และทำให้ถ่านหินเกือบทุกชนิดกลายเป็นแก๊สได้ ยกเว้นถ่านหินที่แตกตัวเป็นก้อน ผลผลิตเฉพาะของเครื่องกำเนิดก๊าซดังกล่าวถูกจำกัดโดยการขึ้นรถไฟเศษถ่านหินที่ละเอียด ซึ่งถูกชดเชยบางส่วนด้วยแรงดันที่เพิ่มขึ้น อุณหภูมิปานกลางในส่วนบนของชั้นถ่านหินทำให้มีเทนเพิ่มขึ้นในก๊าซของผลิตภัณฑ์ [มากถึง 10-12% (ปริมาตร)] รวมทั้งการก่อตัวของผลพลอยได้จำนวนมาก เช่น น้ำมันดิน ของเหลว ไฮโดรคาร์บอนและฟีนอล

ถ่านหินบดถูกบรรจุลงในเครื่องกำเนิดก๊าซด้วยฟลูอิไดซ์เบด - ขนาดอนุภาค 0.5-8.0 มม. โหมดฟลูอิไดเซชันได้รับการสนับสนุนโดยการจัดหาสารทำให้เป็นแก๊ส การผสมที่ดีในเตียงทำให้อัตราการถ่ายเทความร้อนและมวลสูง และในระหว่างการแปรสภาพเป็นแก๊ส แทบไม่มีผลิตภัณฑ์ของเหลวผลพลอยได้เกิดขึ้น ปริมาณมีเทนในก๊าซที่เกิดขึ้นมักจะไม่เกิน 4% (ปริมาตร) ในเวลาเดียวกัน ในกระบวนการฟลูอิไดซ์เบด อนุภาคเชื้อเพลิงขนาดเล็กจะถูกลบออก ซึ่งลดระดับของการแปลงในรอบเดียว และทำให้การทำงานของอุปกรณ์ในขั้นตอนของเทคโนโลยีที่ตามมาซับซ้อนขึ้น

ถ่านหินแหลกลาญถูกแปรรูปในเครื่องกำเนิดก๊าซในรถไฟ มันถูกนำเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์ในกระแสร่วมด้วยการระเบิดด้วยไอน้ำ-ออกซิเจน ในขณะที่ในเขตปฏิกิริยา อุณหภูมิจะสูงถึง 2,000 °C ในเครื่องกำเนิดก๊าซดังกล่าว ถ่านหินทุกประเภทสามารถแปรรูปได้ ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในอัตราที่สูง ซึ่งทำให้มั่นใจได้ถึงผลผลิตที่เฉพาะเจาะจงสูง ก๊าซของผลิตภัณฑ์ในทางปฏิบัติไม่มีก๊าซมีเทน ทาร์ และไฮโดรคาร์บอนเหลว แต่เนื่องจากอุณหภูมิในการทำงานที่สูง ปริมาณการใช้ออกซิเจนในเครื่องกำเนิดก๊าซดังกล่าวจึงมากกว่าในเครื่องกำเนิดก๊าซที่มีเตียงเชื้อเพลิงแบบต่อเนื่องหรือแบบฟลูอิไดซ์ไดซ์ และจำเป็นต้องมีระบบการนำความร้อนกลับคืนที่มีประสิทธิภาพเพื่อให้แน่ใจว่ามีประสิทธิภาพเชิงความร้อนสูง เมื่อใช้งานเครื่องกำเนิดก๊าซ เราควรปฏิบัติตามโหมดการจัดหาวัตถุดิบอย่างเคร่งครัด เนื่องจากถ่านหินจำนวนเล็กน้อยที่ติดตั้งอยู่ในเครื่องปฏิกรณ์พร้อมกัน การละเมิดโหมดใด ๆ จะทำให้กระบวนการหยุดทำงาน

ทางเลือกหนึ่งสำหรับการแปรสภาพเป็นแก๊สในรถไฟคือการใช้น้ำผสมถ่านหินแทนเชื้อเพลิงแห้งบด สิ่งนี้อำนวยความสะดวกในการจัดหาเชื้อเพลิงให้กับเครื่องปฏิกรณ์และขจัดความจำเป็นในการใช้ระบบบังเกอร์สำหรับการโหลด

โดยทั่วไป ตัวทำให้เป็นแก๊สในกระบวนการแปรสภาพเป็นแก๊ส ได้แก่ อากาศ ออกซิเจน และไอน้ำ ด้วยการพ่นไอน้ำและลม ไม่จำเป็นต้องใช้หน่วยแยกอากาศซึ่งช่วยลดต้นทุนของกระบวนการ แต่ก๊าซที่ได้จะมีแคลอรีต่ำ เนื่องจากมีไนโตรเจนในบรรยากาศเจือจางอย่างมาก ดังนั้น ในรูปแบบการแปรสภาพเป็นแก๊ส ให้ความพึงพอใจกับการระเบิดด้วยไอน้ำและออกซิเจน และอัตราส่วนของไอน้ำต่อออกซิเจนจะถูกกำหนดโดยเงื่อนไข ดำเนินการตามกระบวนการ ในกระบวนการไฮโดรแก๊สซิฟิเคชั่น ไฮโดรเจนถูกใช้เป็นหนึ่งในสารทำให้เป็นแก๊ส และได้ก๊าซความร้อนสูงที่อุดมไปด้วยมีเทน

อุณหภูมิการแปรสภาพเป็นแก๊ส ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีที่เลือก อาจแตกต่างกันอย่างมาก - ตั้งแต่ 850 ถึง 2000 °C ระบอบอุณหภูมิถูกกำหนดโดยปฏิกิริยาของถ่านหิน อุณหภูมิหลอมเหลวของเถ้า และองค์ประกอบที่จำเป็นของก๊าซที่ได้ ในกระบวนการความร้อนอัตโนมัติ อุณหภูมิในเครื่องปฏิกรณ์จะถูกควบคุมโดยอัตราส่วนของไอน้ำต่อออกซิเจนในการระเบิด สำหรับกระบวนการทางความร้อนทั้งหมด จะถูกจำกัดโดยอุณหภูมิความร้อนสูงสุดของสารหล่อเย็นที่เป็นไปได้

ในกระบวนการแปรสภาพเป็นแก๊สต่างๆ ความดันอาจแตกต่างกันตั้งแต่บรรยากาศถึง 10 MPa ความดันที่เพิ่มขึ้นจะสร้างสภาวะที่เอื้ออำนวยต่อการเพิ่มอุณหภูมิและประสิทธิภาพการใช้พลังงานของกระบวนการ และมีส่วนทำให้ความเข้มข้นของมีเทนในก๊าซของผลิตภัณฑ์เพิ่มขึ้น การแปรสภาพเป็นแก๊สภายใต้ความดันนั้นดีกว่าในกรณีที่ได้ก๊าซซึ่งจากนั้นใช้ในการสังเคราะห์ซึ่งดำเนินการที่แรงดันสูง (ต้นทุนสำหรับการอัดก๊าซสังเคราะห์จะลดลง) ด้วยแรงดันที่เพิ่มขึ้น อัตราการแปรสภาพเป็นแก๊สและหน่วยกำลังของเครื่องกำเนิดก๊าซก็สามารถเพิ่มได้ เมื่อแปลงเป็นเชื้อเพลิงที่เป็นก้อนและเนื้อหยาบ อัตราการแปรสภาพเป็นแก๊สจะเป็นสัดส่วนกับรากที่สองของค่าความดัน และเมื่อแปลงเป็นเชื้อเพลิงที่มีเนื้อละเอียดและบดละเอียด จะเป็นสัดส่วนกับค่าความดัน

ในเครื่องกำเนิดก๊าซที่มีการกำจัดเถ้าเหลว กระบวนการจะดำเนินการที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดหลอมเหลวของเถ้า (โดยปกติสูงกว่า 1,300-1400 °C) เครื่องกำเนิดก๊าซ "เถ้าแห้ง" ทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่า และกำจัดเถ้าออกจากเครื่องในรูปแบบของแข็ง

นอกจากคาร์บอนมอนอกไซด์และไฮโดรเจนแล้ว แก๊สซิฟิเคชั่นยังมีสารประกอบที่มีกำมะถันและแอมโมเนีย ซึ่งเป็นพิษสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการสังเคราะห์ในภายหลัง เช่นเดียวกับฟีนอล เรซิน และไฮโดรคาร์บอนเหลว สารประกอบเหล่านี้จะถูกลบออกในขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์หลังจากเครื่องกำเนิดก๊าซ ในกระบวนการแปรสภาพเป็นแก๊สทางอุตสาหกรรม วิธีการดูดซับทางกายภาพและทางเคมีของส่วนประกอบเหล่านี้ใช้เพื่อทำความสะอาดก๊าซสังเคราะห์จากสารประกอบกำมะถันและคาร์บอนไดออกไซด์ เมธานอล โพรพิลีนคาร์บอเนต N-methylpyrrolidone ซัลโฟเลนและไดไอโซโพรพาโนลามีน ไดเมทิลและโพลิเอทิลีนไกลคอล เอธานอลเอมีน ฯลฯ ถูกใช้เป็นตัวดูดซับ

เพื่อให้แน่ใจว่าอัตราส่วนที่เหมาะสมของ CO: Hg ในก๊าซสังเคราะห์ โครงร่างเทคโนโลยีมักจะรวมถึงพิเศษ

มะเดื่อ "3.5 แผนผังของกระบวนการแปรสภาพเป็นแก๊สถ่านหิน 1 - การอบแห้งและการบดถ่านหิน 2_ - การแยกอากาศ 3 - การแปรสภาพเป็นแก๊ส 4 - การใช้เถ้าหรือตะกรัน 5 - การทำให้บริสุทธิ์ก๊าซดิบ 6 - การแปลง CO;

ฉัน - ถ่านหิน; II - ไอน้ำ III - ไนโตรเจน; IV-ออกซิเจน; V - เถ้าหรือตะกรัน; VI - ก๊าซดิบ VII - ก๊าซบริสุทธิ์ VIII - NgB, GShz, เรซิน; /.X - ก๊าซสังเคราะห์; X - C0 3

ny หน่วยสำหรับการแปลงตัวเร่งปฏิกิริยาของคาร์บอนมอนอกไซด์ด้วยไอน้ำ

โครงร่างของกระบวนการแปรสภาพเป็นแก๊สพร้อมการผลิตก๊าซสังเคราะห์ที่พร้อมสำหรับการประมวลผลต่อไปแสดงในรูปที่ 3.5.

เพื่อให้เกิดประสิทธิภาพเชิงความร้อนสูงสุดและ e. กระบวนการ เครื่องกำเนิดก๊าซต้องทำงานที่ความดันสูง โดยใช้ออกซิเจนและไอน้ำต่ำ และสูญเสียความร้อนต่ำ นอกจากนี้ยังควรได้รับปริมาณขั้นต่ำของผลิตภัณฑ์พลอยได้ในระหว่างการแปรสภาพเป็นแก๊สและกระบวนการนี้เหมาะสำหรับการแปรรูปถ่านหินต่างๆ อย่างไรก็ตาม ปัจจัยเหล่านี้บางส่วนไม่เกิดร่วมกัน ตัวอย่างเช่น เป็นไปไม่ได้ที่จะทำให้แน่ใจว่ามีการบริโภคออกซิเจนต่ำและหลีกเลี่ยงผลพลอยได้ ดังนั้น ในแต่ละกรณี จำเป็นต้องเลือกชุดค่าผสมที่เหมาะสมของพารามิเตอร์กระบวนการ

ปัจจุบันมีการพัฒนาเครื่องกำเนิดก๊าซมากกว่า 50 ประเภท แต่มีเพียง * สี่เครื่องเท่านั้นที่พบการใช้งานในอุตสาหกรรม: เครื่องกำเนิดก๊าซ Lurgi, Winkler, Koppers-Totzek และ Texaco ตัวชี้วัดหลักของกระบวนการแปรสภาพเป็นแก๊สที่ดำเนินการโดยใช้อุปกรณ์เหล่านี้แสดงไว้ในตาราง 3.8.

กระบวนการ Lurgi ถูกนำมาใช้ครั้งแรกในระดับอุตสาหกรรมในปี 1936 ในประเทศเยอรมนี ในปีพ.ศ. 2495 มีการสร้างเครื่องกำเนิดก๊าซรุ่นที่สองในประเภทนี้ และจนถึงปัจจุบัน มีการติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้า Lurgi มากกว่า 100 แห่งในประเทศต่างๆ ผลผลิตของหน่วยเดียวเพิ่มขึ้นจาก 8 เป็น 75,000 m 3 /h สำหรับก๊าซแห้ง

ในเครื่องกำเนิดก๊าซ Lurgi ถ่านหินก้อนจะถูกนำเข้าสู่โซนปฏิกิริยาผ่านถังที่ปิดสนิทและแปรสภาพเป็นแก๊สในส่วนผสมของไอน้ำกับออกซิเจนแบบทวนกระแส หลังถูกป้อนภายใต้ตะแกรงซึ่งรองรับชั้นของถ่านหิน เถ้าแห้งจะถูกระบายออกทางตะแกรงเดียวกัน อัตราส่วนปริมาตรของไอน้ำ:ออกซิเจนถูกเลือกเพื่อให้อุณหภูมิของเตียงถ่านหินต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของเถ้า ในเสื้อระบายความร้อนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะเกิดไอน้ำอิ่มตัว

ถ่านหินที่เข้าสู่เครื่องผลิตก๊าซธรรมชาติจะผ่านโซนความร้อนสามโซนต่อเนื่องกัน ในโซนแรก - ส่วนบนของปฏิกิริยา

	เครื่องกำเนิดแก๊ส
ดัชนี ลักษณะของถ่านหิน: ชนิดอนุภาค ขนาด ความชื้น มม. % (มวล) สภาพของถ่านหินในเครื่องปฏิกรณ์ ความกดดันจากการทำงาน MPa อุณหภูมิสูงสุดในเครื่องกำเนิดก๊าซ °C ประเภทของการระเบิด สภาพเถ้า เวลาที่อยู่อาศัยของถ่านหินในเครื่องกำเนิดก๊าซ ระดับของการแปลงคาร์บอน % หน่วยสูงสุดของกำลังเครื่องกำเนิดก๊าซ: ถ่านหิน t/h WMD สำหรับแก๊สพัน m 3 / h ปริมาณการใช้ t/t WMD: ออกซิเจนไอน้ำ อัตราส่วนปริมาตรไอน้ำ/ออกซิเจน องค์ประกอบก๊าซดิบ*, % (ปริมาตร): อัตราส่วน H2:CO เฉลี่ยในก๊าซ ค่าความร้อนของก๊าซ (สูงสุด), MJ/m3 ประสิทธิภาพเชิงความร้อนของเครื่องกำเนิดก๊าซ %	ถ่านหินทั้งหมด ยกเว้น โค้ก 6-40 ชั้นเครื่องเขียน 2.0-3.0 แห้ง 1-3 ชม. 99	ลิกไนต์และซับบิทูมินัส 0.1-8 หลอกเหลว ชั้น 0.12-0.21 P a r ok ฉัน s 20-40 นาที 60-90	"KorreGB- โหมดการตัด ของเหลวปริมาณมาก 0.5-10 วินาที 90-96	"เท็กซัส" ถ่านหิน 0.1-10 สูงถึง 40 สารแขวนลอยน้ำ-ถ่านหินในโหมดการขึ้นรถไฟ 3.5-4.0 ตะกรัน 1-10 วิ 99

tora - ที่อุณหภูมิ 350 ° C มันถูกทำให้แห้งด้วยก๊าซร้อนตรงกลาง - ที่อุณหภูมิ l 600 ° C ถ่านหินผ่านกระบวนการกึ่งโค้กด้วยการก่อตัวของก๊าซ tar และ semi-coke .. ใน โซนที่สามตั้งอยู่ที่ฐานของเครื่องกำเนิดก๊าซที่อุณหภูมิ 870 ° C อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาของเชื้อเพลิงกับไอน้ำและออกซิเจนทำให้เกิดก๊าซที่ไม่มีก๊าซมีเทน ก๊าซจะไหลผ่านเตียงถ่านหินจากด้านล่างขึ้นบน ในขณะที่อุณหภูมิลดลง และปฏิกิริยาการก่อตัวของมีเทนจะเริ่มเกิดขึ้นในบริเวณที่เย็นกว่าของเครื่องปฏิกรณ์ ดังนั้น ก๊าซของผลิตภัณฑ์ที่ได้จึงมีไฮโดรคาร์บอนและเรซินที่ไม่อิ่มตัว ซึ่งจำเป็นต้องทำให้ก๊าซบริสุทธิ์ตามข้อบังคับ และทำให้ปริมาณการใช้น้ำสูงสำหรับการหล่อเย็นและการกำจัดส่วนประกอบที่ไม่ต้องการ ก๊าซยังมีปริมาณมีเทนเพิ่มขึ้น [มากถึง 8-12% (ปริมาตร)] 1

กระบวนการแปรสภาพเป็นแก๊สของ Lurgi มีลักษณะเฉพาะด้วยการแปลงคาร์บอนในระดับสูงถึง 99% ประสิทธิภาพเชิงความร้อนของเครื่องกำเนิดก๊าซคือ 75-85% ข้อได้เปรียบของกระบวนการ Lurgi คือดำเนินการที่ความดันสูง ซึ่งเพิ่มผลผลิตต่อหน่วยของเครื่องกำเนิดก๊าซอย่างมีนัยสำคัญและลดต้นทุนของการอัดก๊าซเมื่อใช้ในการสังเคราะห์ต่อไป

กระบวนการ Winkler เป็นกระบวนการแปรสภาพเป็นแก๊สถ่านหินเชิงพาณิชย์ครั้งแรก กำลังการผลิตหน่วยสูงสุดของเครื่องกำเนิดก๊าซประเภทนี้คือ 33,000 m 3 ของก๊าซต่อชั่วโมง กระบวนการนี้ขึ้นอยู่กับการแปรรูปถ่านหินในฟลูอิไดซ์เบดที่ความดันบรรยากาศ อุณหภูมิในเตียงจะคงอยู่ที่ 30-50 องศาเซลเซียส ซึ่งต่ำกว่าอุณหภูมิที่ทำให้เถ้าอ่อนตัว ซึ่งจะถูกลบออกจากเครื่องปฏิกรณ์ในรูปแบบแห้ง

เครื่องกำเนิดก๊าซ Winkler เป็นอุปกรณ์ที่เรียงรายจากด้านในด้วยวัสดุทนไฟ ฟลูอิไดซ์เบดถูกสร้างขึ้นโดยการเป่าส่วนผสมของไอน้ำกับออกซิเจนผ่านถ่านหินที่บดแล้ว อนุภาคถ่านหินขนาดใหญ่จะถูกทำให้เป็นแก๊สโดยตรงบนเตียง ในขณะที่อนุภาคละเอียดจะถูกกำจัดออกไป และถูกทำให้เป็นแก๊สที่อุณหภูมิ 1,000-1100 องศาเซลเซียสในส่วนบนของเครื่องปฏิกรณ์ โดยจะมีการจ่ายสารที่ทำให้เป็นแก๊สเพิ่มเติม เนื่องจากความร้อนและการถ่ายเทมวลในเครื่องปฏิกรณ์อย่างเข้มข้น ก๊าซที่ได้จึงไม่ปนเปื้อนด้วยผลิตภัณฑ์ไพโรไลซิสและมีก๊าซมีเทนเพียงเล็กน้อย เถ้าประมาณ 30% จะถูกลบออกจากด้านล่างของเครื่องปฏิกรณ์ในรูปแบบแห้งโดยใช้สกรูลำเลียง ส่วนที่เหลือจะดำเนินการโดยกระแสก๊าซและจับในไซโคลนและเครื่องฟอก

กระบวนการ Winkler ให้ผลผลิตสูง ความสามารถในการแปรรูปถ่านหินต่างๆ และควบคุมองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย อย่างไรก็ตาม ในกระบวนการนี้ การสูญเสียถ่านหินที่ไม่ทำปฏิกิริยาจะสูง - สูงถึง 25-30% (wt.) จากเครื่องปฏิกรณ์ ซึ่งนำไปสู่การสูญเสียความร้อนและประสิทธิภาพการใช้พลังงานของกระบวนการลดลง ฟลูอิไดซ์เบดมีความไวสูงต่อการเปลี่ยนแปลงในระบบกระบวนการ และแรงดันต่ำจำกัดประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดก๊าซ

ตัวแทนของกระบวนการแปรสภาพเป็นแก๊สของเชื้อเพลิงแหลกลาญในโหมดการขึ้นรถไฟคือกระบวนการ "Korregv-T^gek" เครื่องกำเนิดก๊าซอุตสาหกรรมเครื่องแรกของประเภทนี้ที่มีความจุ 4 พันลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมงของก๊าซสังเคราะห์ถูกสร้างขึ้นในปี 2495 เครื่องกำเนิดก๊าซที่ทันสมัยมีความจุก๊าซ 36-50,000 m 3 /h

เครื่องกำเนิดก๊าซเป็นอุปกรณ์ทรงกรวยที่ระบายความร้อนด้วยน้ำ ติดตั้งหัวเตาสองหรือสี่หัวที่อยู่ตรงข้ามกันและบุด้วยวัสดุทนความร้อนจากด้านใน ความปั่นป่วนสูงของสารตั้งต้นที่ทำได้โดยการจ่ายกระแสทวนของส่วนผสมเชื้อเพลิงจากด้านตรงข้ามของห้องเพาะเลี้ยง ช่วยให้มั่นใจได้ว่าปฏิกิริยาจะดำเนินการในอัตราที่สูงและปรับปรุงองค์ประกอบของก๊าซที่เกิดขึ้น

ถ่านหินถูกบดอัดล่วงหน้าให้เป็นอนุภาคที่มีขนาดไม่เกิน 0.1 มม. และตากให้แห้งโดยมีความชื้นเหลือไม่เกิน 8% (น้ำหนัก) ฝุ่นถ่านหินจากบังเกอร์ถูกส่งไปยังหัวเผาโดยมีการไหลของออกซิเจนส่วนหนึ่งที่จำเป็นสำหรับกระบวนการ ออกซิเจนที่เหลืออิ่มตัวด้วยไอน้ำ ให้ความร้อนและฉีดเข้าไปในห้องโดยตรง ไอน้ำร้อนยวดยิ่งเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์ผ่านปลอกหุ้มท่อ ซึ่งสร้างม่านที่ปกป้องผนังเครื่องปฏิกรณ์จากการสัมผัสกับอุณหภูมิสูง ที่อุณหภูมิของก๊าซในเขตการเผาไหม้สูงถึง 20000°C คาร์บอนของเชื้อเพลิงจะทำปฏิกิริยาเกือบทั้งหมดใน 1 วินาที ก๊าซจากเครื่องกำเนิดความร้อนจะถูกทำให้เย็นลงในหม้อต้มน้ำร้อนที่ใช้แล้วทิ้งที่อุณหภูมิ 300 องศาเซลเซียส และ "ล้าง" ด้วยน้ำในเครื่องขัดถูให้มีปริมาณฝุ่นน้อยกว่า 10 มก./ม. 3 กำมะถันที่มีอยู่ในถ่านหินจะถูกแปลงเป็นไฮโดรเจนซัลไฟด์ 90% และ 10% เป็นคาร์บอนซัลไฟด์ ตะกรันจะถูกลบออกในรูปของเหลวแล้วทำให้เป็นเม็ด

เนื่องจากอุณหภูมิสูงของกระบวนการ ถ่านหินทุกประเภท รวมทั้งถ่านหินที่ใช้สำหรับหลอมเหลว สามารถใช้สำหรับการแปรสภาพเป็นแก๊สได้ และก๊าซที่เป็นผลจะมีก๊าซมีเทนต่ำและไม่มีสารไฮโดรคาร์บอนควบแน่น ซึ่งช่วยให้ "ทำความสะอาด" ในภายหลังสะดวกขึ้น ข้อเสียของกระบวนการ ได้แก่ แรงดันต่ำและการใช้ออกซิเจนที่เพิ่มขึ้น

กระบวนการ Texaso อิงจากการแปรสภาพเป็นแก๊สของสารละลายน้ำถ่านหินในเครื่องกำเนิดก๊าซแนวตั้งที่ทำงานที่ความดันสูงถึง 4 MPa โดยได้รับการทดสอบในโรงงานนำร่องแล้ว และขณะนี้เครื่องกำเนิดก๊าซเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่จำนวนหนึ่งกำลังอยู่ในระหว่างการก่อสร้าง กระบวนการ Texaso ไม่ต้องการการทำให้ถ่านหินแห้งก่อน และรูปแบบการแขวนของวัตถุดิบทำให้การออกแบบหน่วยจ่ายง่ายขึ้น ข้อเสียของกระบวนการ ได้แก่ การใช้เชื้อเพลิงและออกซิเจนที่เพิ่มขึ้น ซึ่งเกิดจากการให้ความร้อนเพิ่มเติมสำหรับการระเหยของน้ำ

งานที่กำลังดำเนินการเพื่อปรับปรุงกระบวนการความร้อนอัตโนมัติมีจุดมุ่งหมายหลักในการเพิ่มแรงดันการแปรสภาพเป็นแก๊ส เพิ่มกำลังหน่วย และประสิทธิภาพเชิงความร้อน เครื่องปฏิกรณ์ลดการก่อตัวของผลพลอยได้ ในกระบวนการแปรสภาพเป็นแก๊สด้วยความร้อนอัตโนมัติ ถ่านหินมากถึง 30% ไม่ได้ถูกใช้ไปกับการก่อตัวของก๊าซ แต่เป็นการได้รับความร้อนที่จำเป็น สิ่งนี้ส่งผลเสียต่อเศรษฐศาสตร์กระบวนการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้นทุนการขุดถ่านหินสูง ดังนั้น เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้มีการให้ความสนใจอย่างมากกับการพัฒนาแผนงานสำหรับการแปรสภาพเป็นแก๊สความร้อนทั้งหมดของเชื้อเพลิงแข็งโดยใช้ความร้อนที่ได้จากการหลอมโลหะหรือจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่อุณหภูมิสูง

กระบวนการหลอมละลายเป็นตัวแปรของการแปรสภาพเป็นแก๊สถ่านหินในโหมดขึ้นรถไฟ ในนั้นถ่านหินและสารทำให้เป็นแก๊สจะถูกป้อนเข้าสู่พื้นผิวของโลหะหลอมเหลว ตะกรันหรือเกลือ ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวพาความร้อน กระบวนการที่มีแนวโน้มดีที่สุดคือการหลอมของธาตุเหล็ก เนื่องจากสามารถใช้ความจุอิสระของตัวแปลงออกซิเจนที่มีอยู่ในหลายประเทศในด้านโลหะวิทยา ในขั้นตอนนี้ เครื่องกำเนิดแก๊สจะเป็นเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าที่มีวัสดุทนไฟแบบกลวงและมีอ่างเหล็กหลอมเหลว (อุณหภูมิ 1400-1600°C) ฝุ่นถ่านหินที่ผสมกับออกซิเจนและไอน้ำจะถูกป้อนจากด้านบนของอุปกรณ์ในแนวตั้งฉากกับพื้นผิวของการหลอมเหลวด้วยความเร็วสูง การไหลนี้ดังเช่นที่เคยเป็นมาซึ่งพัดเอากากตะกอนที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของตัวหลอมเหลวและผสมสิ่งที่หลอมเหลวเพิ่มพื้นผิวของการสัมผัสกับถ่านหิน เนื่องจากอุณหภูมิสูง การแปรสภาพเป็นแก๊สจึงเร็วมาก ระดับของการแปลงคาร์บอนถึง 98% และประสิทธิภาพเชิงความร้อน ง. คือ 75-80% สันนิษฐานว่าเหล็กยังมีบทบาทเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาการแปรสภาพเป็นแก๊ส เมื่อเติมปูนขาวลงไป ส่วนหลังจะทำปฏิกิริยากับถ่านหินกำมะถัน ก่อตัวเป็นแคลเซียมซัลไฟด์ ซึ่งจะถูกกำจัดออกอย่างต่อเนื่องพร้อมกับตะกรัน เป็นผลให้สามารถปล่อยก๊าซสังเคราะห์จากกำมะถันที่มีอยู่ในถ่านหินได้ 95% ก๊าซสังเคราะห์ที่ได้จากกระบวนการหลอมประกอบด้วย 67% (vol.) CO และ 28% (vol.) H 2 การสูญเสียธาตุเหล็กที่ต้องเติมใหม่คือ 5-15 g/m 3 แก๊ส

แหล่งความร้อนที่มีศักยภาพสูงขนาดใหญ่และมีราคาค่อนข้างถูกสำหรับการแปรสภาพเป็นแก๊สของเชื้อเพลิงแข็งสามารถเป็นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบระบายความร้อนด้วยแก๊สที่อุณหภูมิสูง ซึ่งขณะนี้อยู่ระหว่างการพัฒนาและทดสอบนำร่อง เครื่องปฏิกรณ์ให้ความร้อนที่มีศักยภาพสูง (950 องศาเซลเซียส) สำหรับกระบวนการแปรสภาพเป็นแก๊สจากถ่านหิน ความร้อนจากวงจรฮีเลียมระดับกลางจะถูกถ่ายเทไปยังเครื่องปฏิกรณ์แปรสภาพเป็นแก๊สไอน้ำโดยตรงไปยังถ่านหิน ซึ่งภายใต้อิทธิพลของไอน้ำจะกลายเป็นก๊าซสังเคราะห์ ในระหว่างการแปรสภาพเป็นแก๊สโดยใช้พลังงานความร้อนของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่มีอุณหภูมิสูง ความต้องการถ่านหินในการผลิตก๊าซสังเคราะห์ในปริมาณที่เท่ากันเมื่อเทียบกับกระบวนการความร้อนอัตโนมัติจะลดลง 30-50% ในขณะที่ความสะอาดของสิ่งแวดล้อมของกระบวนการจะเพิ่มขึ้น

จากก๊าซสังเคราะห์ ขึ้นอยู่กับสภาวะของกระบวนการและตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ สามารถรับไฮโดรคาร์บอนและสารประกอบที่ประกอบด้วยออกซิเจนได้หลากหลาย ในระดับอุตสาหกรรม บนพื้นฐานของก๊าซสังเคราะห์ การผลิตผลิตภัณฑ์เช่น เมทานอล ไฮโดรคาร์บอนเหลว ฯลฯ กำลังดำเนินการอยู่

ย้อนกลับไปในปี 1925 F. Fischer และ H. Tropsch ได้ทำการสังเคราะห์อะลิฟาติกไฮโดรคาร์บอนจาก CO และ H 2 ซึ่งได้รับการตั้งชื่อตามพวกเขา การสังเคราะห์ได้ดำเนินการกับตัวเร่งปฏิกิริยาเหล็กและโคบอลต์ที่ความดันบรรยากาศและอุณหภูมิ 250-300 °C ในการวิจัยและการปฏิบัติทางอุตสาหกรรม การดัดแปลงตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์และเหล็ก หลอมรวม เผา ซีเมนต์ และสะสมบนดินเบา ดินขาว และส่วนรองรับอื่นๆ ที่มีโครงสร้างต่างๆ (A1 2 03, V2O5, Si0 2) และสารเคมี (CuO, CaO, ZnO, K2O) โปรโมเตอร์ " ในที่ที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาเหล็ก การก่อตัวของโอเลฟินส์และสารประกอบที่ประกอบด้วยออกซิเจนจะเพิ่มขึ้น ตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์มีส่วนทำให้เกิดอัลเคนปกติที่โดดเด่นซึ่งมีน้ำหนักโมเลกุลสูงเป็นส่วนใหญ่

พารามิเตอร์ของกระบวนการสังเคราะห์ Fischer-Tropsch และองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์ที่ได้นั้นได้รับผลกระทบอย่างมากจากการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้ ในอุปกรณ์ที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาแบบอยู่กับที่ ซึ่งทำงานที่อุณหภูมิต่ำ จะได้รับอะลิฟาติกไฮโดรคาร์บอนเป็นส่วนใหญ่ ในเครื่องปฏิกรณ์แบบฟลูอิไดซ์เบด ซึ่งทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูงขึ้น มีโอเลฟินและออกซิเจนในปริมาณที่มีนัยสำคัญอยู่ในผลิตภัณฑ์

โรงงานอุตสาหกรรมแห่งแรกสำหรับการสังเคราะห์ Fischer-Tropsch ได้เริ่มดำเนินการในช่วงกลางทศวรรษ 1930 ในเยอรมนีและอังกฤษ ภายในปี พ.ศ. 2486 กำลังการผลิตรวมของการติดตั้งที่สร้างขึ้นสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงยานยนต์ด้วยวิธีนี้เกิน 750,000 ตันต่อปี ส่วนใหญ่ใช้เตียงตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์แบบอยู่กับที่ โรงงานนำร่องที่มีฟลูอิไดซ์เบดของตัวเร่งปฏิกิริยาเหล็กที่มีกำลังการผลิต 365, 000 ตันต่อปีของผลิตภัณฑ์ไฮโดรคาร์บอนได้ดำเนินการในปี พ.ศ. 2491-2496 ในสหรัฐอเมริกา โรงงานนำร่องในประเทศสำหรับการสังเคราะห์ Fischer-Tropsch ได้ดำเนินการใน Dzerzhinsk ตั้งแต่ปี 1937 เป็นเวลาหลายปี ตั้งแต่ปี 1952 การผลิตไฮโดรคาร์บอนจากก๊าซสังเคราะห์ได้ดำเนินการใน Novocherkassk ซึ่งดำเนินการสังเคราะห์ในเครื่องปฏิกรณ์ที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์คงที่ และผลิตภัณฑ์เป้าหมายคือตัวทำละลายไฮโดรคาร์บอนเหลว วัตถุดิบสำหรับผงซักฟอก และผลิตภัณฑ์เคมีอื่นๆ

ในปี พ.ศ. 2497-2550 องค์กรอุตสาหกรรมสำหรับการแปรรูปถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงยานยนต์เหลว SLAB-1 ถูกสร้างขึ้นในแอฟริกาใต้ด้วยกำลังการผลิต 230,000 ตันต่อปีของผลิตภัณฑ์ของเหลว ต่อมามีการสร้างองค์กรที่คล้ายกันอีกสองแห่งในที่เดียวกัน - BABO-P (1981) และ BABO-SH (1983) โดยมีกำลังการผลิตเล็กน้อยที่ 2200,000 ตันต่อปีของผลิตภัณฑ์ของเหลว

ในสถานประกอบการทุกแห่ง การแปรสภาพเป็นแก๊สของถ่านหินบิทูมินัสที่มีเถ้าสูง (มากถึง 30%) ที่มีกำมะถัน 1% และมีค่าความร้อน 23 MJ/กก. ดำเนินการในเครื่องกำเนิดก๊าซแรงดัน "Lu^" รูปแบบเทคโนโลยีพื้นฐานของ FUNCTION แสดงในรูปที่ 3.6. ที่นี่ใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบสองแบบ: แบบอยู่กับที่และแบบฟลูอิไดซ์เบดของตัวเร่งปฏิกิริยา (ที่โรงงานอื่น - เฉพาะเครื่องปฏิกรณ์ที่มีฟลูอิไดซ์เบดเท่านั้น) ในเครื่องปฏิกรณ์แบบตายตัวแต่ละเครื่อง ตัวเร่งปฏิกิริยาจะอยู่ในท่อ (มากกว่า 2,000 ชิ้น ยาว 12 ม. และเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 50 มม.) ก๊าซจะไหลผ่านท่อด้วยความเร็วเชิงเส้นสูง ซึ่งช่วยให้สามารถขจัดความร้อนจากปฏิกิริยาได้อย่างรวดเร็วและทำให้เกิดสภาวะที่มีอุณหภูมิคงที่เกือบตลอดความยาวเกือบทั้งหมดของท่อ ที่แรงดันใช้งานในเครื่องปฏิกรณ์ 2.7 MPa และอุณหภูมิประมาณ 230 °C จะได้ค่าผลผลิตสูงสุดของอัลเคน

ข้าว. 3.6. โครงการของพืชล้ม:

1 - การผลิตออกซิเจน 2 - เครื่องกำเนิดก๊าซ 3 - โรงไฟฟ้า; 4 - กระบวนการ "Fenosolvan"; 5 - การแยก; 6 - การแปรรูปเรซินและน้ำมัน 7 - กระบวนการ "Rectizol>; 8, 9 - เครื่องปฏิกรณ์สังเคราะห์ Fischer-Tropsch ที่มีเตียงตัวเร่งปฏิกิริยาแบบคงที่และแบบฟลูอิไดซ์ตามลำดับ 10 - การแปลง; 11 - การปล่อยสารประกอบที่มีออกซิเจน 12 - การทำให้บริสุทธิ์ของพาราฟิน; 13 - การแปรรูปผลิตภัณฑ์ของเหลว 14 - oligomerization ของโอเลฟินส์; 15 - การแยกด้วยความเย็น 16 - การสังเคราะห์แอมโมเนีย;

ฉัน - อากาศ; II - ถ่านหิน; III - น้ำ; IV - ระยะห่าง; วี - ครีโอโซต; VI - เบนซีนโทลูอีน - ครีซอลเศษส่วน; VII - เศษน้ำมันเบนซินกว้าง VIII - ฟีนอล; ทรงเครื่อง - แอลกอฮอล์ คีโตน; XI - ผลิตภัณฑ์ของเหลว XII - พาราฟินบริสุทธิ์; XIII - เชื้อเพลิงหม้อไอน้ำ; XIV - น้ำมันดีเซล XV - น้ำมันเบนซิน; เจ้าพระยา - เชื้อเพลิงก๊าซสู่เครือข่ายเมือง XVII - 0 2 ; XVIII - N2; XIX - ก๊าซ C 3 -C 4; XX - สูง 2 ; XXI - สัตว์เลื้อยคลานเปรี้ยว:

XXII - YHz; XXIII - (MVDgBO .)

ในเครื่องปฏิกรณ์ที่มีเตียงตัวเร่งปฏิกิริยาฟลูอิไดซ์ (เส้นผ่านศูนย์กลาง 2.2 ม. และสูง 36 ม.) การสังเคราะห์จะดำเนินการที่อุณหภูมิ 300-350 ° C และความดัน 2-3 MPa ก๊าซจะไหลเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์ถึง 100,000 ม. 3 / ชม. ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาจะเข้าสู่ส่วนการตกตะกอนและเข้าสู่พายุไซโคลนเพื่อแยกฝุ่นของตัวเร่งปฏิกิริยาที่ติดอยู่ อัตราส่วนของ Hg:CO ในก๊าซสังเคราะห์ดิบคือ 2.4-2.8 ผลิตภัณฑ์ที่เป็นของเหลวมีลักษณะเฉพาะด้วยปริมาณโอเลฟินส์สูง เครื่องปฏิกรณ์ทุกประเภทที่โรงงาน BABOB ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีธาตุเหล็กที่ส่งเสริมด้วยด่าง ตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้มีราคาถูกและให้ผลผลิตมีเทนต่ำ ปริมาณการใช้ถ่านหินเพื่อรับผลิตภัณฑ์ของเหลว 1 ตันคือ 5.6-6.4 ตัน เพื่อให้ได้เชื้อเพลิงยานยนต์ที่ตรงตามข้อกำหนดของมาตรฐานสำหรับเชื้อเพลิงจากน้ำมันผลิตภัณฑ์ที่ได้รับจะต้องได้รับการปรับแต่ง: เศษส่วนของน้ำมันเบนซิน - การทำให้บริสุทธิ์และการปฏิรูป, โพรพิลีนและบิวทีน - โพลีเมอไรเซชัน . ประสิทธิภาพเชิงความร้อน ซับซ้อนสำหรับการแปรรูปถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงยานยนต์โดยใช้การสังเคราะห์ Fischer-Tropsch คือ 35-40% คุณสมบัติของเศษส่วนของน้ำมันเบนซินและดีเซลที่ได้จากเครื่องปฏิกรณ์ประเภทต่างๆ แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ (ตารางที่ 3.9) โรงงานเหล่านี้ผลิตแอมโมเนีย กำมะถัน และผลิตภัณฑ์เคมีอื่นๆ ควบคู่ไปกับเชื้อเพลิงยานยนต์

เช่นเดียวกับกระบวนการทำให้เป็นของเหลวอื่น ๆ การแปรรูปถ่านหินโดยการแปรสภาพเป็นแก๊สตามด้วยการสังเคราะห์เชื้อเพลิงยานยนต์ต้องใช้เงินทุนและต้นทุนการดำเนินงานที่สูง ตัวอย่างเช่น เงินลงทุนในการก่อสร้างโรงงาน ZABOL-P มีมูลค่าประมาณ 4 พันล้านดอลลาร์ (ในปี 1980 ราคา) ด้วยการดำเนินงาน 8,000 ชั่วโมง ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานทั้งหมดของโรงงานแห่งนี้อยู่ที่ 987 ล้านดอลลาร์ต่อปี (ราคาในปี 1980) ซึ่งรวมถึง:

• ราคาถ่านหิน 125
• พนักงานซ่อมบำรุง 80
• ไฟฟ้า 80
• ตัวเร่งปฏิกิริยาและรีเอเจนต์ 24
• น้ำ2
• วัสดุเสริม 80 และการซ่อมแซม
• ค่าโสหุ้ย 80
• ค่าเสื่อมราคา 520

เมื่อเทียบกับกระบวนการไฮโดรจิเนชัน วิธีการทำให้ถ่านหินเป็นของเหลวผ่านการสังเคราะห์ Fischer-Tropsch นั้นง่ายกว่าในแง่ของเครื่องมือวัดและสภาพการทำงาน แต่ประสิทธิภาพเชิงความร้อนของมันคือ ลดลงประมาณ 15%

ไฮโดรเจน (hydrogenation) ของเชื้อเพลิงแข็งเป็นกระบวนการของการเปลี่ยนชิ้นส่วนอินทรีย์ของเชื้อเพลิงให้เป็นผลิตภัณฑ์ของเหลวที่อุดมด้วยไฮโดรเจนและใช้เป็นเชื้อเพลิงเหลว ปัญหาของไฮโดรเจนในเชื้อเพลิงที่เป็นของแข็งเกิดขึ้นเนื่องจากการบริโภคน้ำมันที่เพิ่มขึ้นและความจำเป็นในการใช้ถ่านหินฟอสซิลที่มีแคลอรีต่ำและเถ้าสูงอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งยากต่อการเผาไหม้ ในระดับอุตสาหกรรม การเติมไฮโดรเจนของเชื้อเพลิงแข็งเป็นครั้งแรกในเยอรมนีในช่วงทศวรรษที่ 1930 และได้รับการพัฒนาเนื่องจากความจำเป็นในการใช้น้ำมันเรซินหนักที่มีปริมาณกำมะถันสูงสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงยานยนต์ ปัจจุบัน การติดตั้งสำหรับ dehydrogenation เชื้อเพลิงทำลายล้างที่มีความจุ 200 ถึง 1600 ตัน / วันกำลังดำเนินการในหลายประเทศ

ไฮโดรจิเนชันของเชื้อเพลิงแข็งเป็นกระบวนการเร่งปฏิกิริยาแบบทำลายล้างที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 400-560 องศาเซลเซียสภายใต้ความดันไฮโดรเจนที่ 20-10 MPa ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ พันธะระหว่างโมเลกุลและระหว่างอะตอม (วาเลนซ์) จะถูกทำลายในมวลสารอินทรีย์ของเชื้อเพลิง และปฏิกิริยาของการทำลายและการแยกตัวของโมเลกุลของโครงสร้างโมเลกุลสูงของถ่านหิน

ปัญหาของไฮโดรเจนในเชื้อเพลิงที่เป็นของแข็งเกิดขึ้นเนื่องจากการบริโภคน้ำมันที่เพิ่มขึ้นและความจำเป็นในการใช้ถ่านหินฟอสซิลที่มีแคลอรีต่ำและเถ้าสูงอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งยากต่อการเผาไหม้ ในระดับอุตสาหกรรม การเติมไฮโดรเจนของเชื้อเพลิงแข็งเป็นครั้งแรกในเยอรมนีในช่วงทศวรรษที่ 1930 และได้รับการพัฒนาเนื่องจากความจำเป็นในการใช้น้ำมันเรซินหนักที่มีปริมาณกำมะถันสูงสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงยานยนต์ ปัจจุบัน การติดตั้งสำหรับ dehydrogenation เชื้อเพลิงทำลายล้างที่มีความจุ 200 ถึง 1600 ตัน / วันกำลังดำเนินการในหลายประเทศ

ไฮโดรเจนของเชื้อเพลิงแข็งเป็นกระบวนการเร่งปฏิกิริยาแบบทำลายล้างที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 400-560 องศาเซลเซียสภายใต้ความดันไฮโดรเจนที่ 20 -

10 เมกะปาสกาล ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ พันธะระหว่างโมเลกุลและระหว่างอะตอม (วาเลนซ์) จะแตกตัวในมวลสารอินทรีย์ของเชื้อเพลิง และเกิดปฏิกิริยาต่อไปนี้:

การทำลายและการดีพอลิเมอไรเซชันของโครงสร้างโมเลกุลสูงของถ่านหิน

(C)n + nH2 → CnH2n;

ไฮโดรจิเนชันของอัลคีนที่เกิดขึ้น

การทำลายอัลเคนที่สูงขึ้นด้วยการเติมไฮโดรเจนในภายหลังและการเกิดอัลเคนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ

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

ไฮโดรจิเนชันของระบบอะโรมาติกควบแน่นตามด้วยการแตกวงแหวนและดีคคิเลชัน

การเปิดวงแหวนห้าส่วนด้วยการก่อตัวของไอโซอัลเคนและอื่น ๆ

เนื่องจากกระบวนการไฮโดรจิเนชันดำเนินการในปริมาณที่มากเกินไปของไฮโดรเจน ปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันและการควบแน่นของผลิตภัณฑ์การย่อยสลายหลักจะถูกระงับ และในอัตราส่วนไฮโดรเจน/คาร์บอนที่สูงเพียงพอ ผลิตภัณฑ์จากการบดอัดจึงแทบไม่เกิด

พร้อมกันกับไฮโดรจิเนชันของสารประกอบคาร์บอน ปฏิกิริยาของไฮโดรจิเนชันของสารประกอบที่มีกำมะถัน ออกซิเจน และไนโตรเจนดำเนินการตามปฏิกิริยาที่คล้ายกับปฏิกิริยาของการบำบัดด้วยไฮโดรเจนของผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม (บทที่ VII)

กระบวนการไฮโดรจิเนชันเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ในฐานะที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา มวลสัมผัสที่มีพื้นฐานจากสารประกอบของโมลิบดีนัม นิกเกิล หรือเหล็กที่มีตัวกระตุ้นต่างๆ ถูกนำมาใช้ ตัวอย่างเช่น

MoO3 + NiS + CaO + BaO + A12O3

ตัวเร่งปฏิกิริยาตัวเร่งปฏิกิริยา

โดยการเปลี่ยนพารามิเตอร์ของกระบวนการ (อุณหภูมิ ความดัน เวลาสัมผัส) และองค์ประกอบของตัวเร่งปฏิกิริยา กระบวนการไฮโดรจิเนชันสามารถมุ่งไปที่การรับผลิตภัณฑ์ขององค์ประกอบที่กำหนด ผลผลิตของผลิตภัณฑ์ที่เป็นของเหลวและก๊าซของไฮโดรเจนในเชื้อเพลิงที่เป็นของแข็งนั้นขึ้นอยู่กับเนื้อหาของสารระเหยในนั้นซึ่งก็คือระดับของการรวมตัวของมัน ถ่านหินที่มีการรวมเป็นถ่านหินในระดับสูง (แอนทราไซต์ ถ่านหินไม่ติดมัน) ไม่สามารถใช้เป็นวัตถุดิบในการเติมไฮโดรเจนได้ เชื้อเพลิงที่เหมาะสมสำหรับจุดประสงค์นี้คือถ่านหินสีน้ำตาลหรือถ่านหินแข็งที่มีอัตราส่วนไฮโดรเจน/คาร์บอนอย่างน้อย 0.06 และมีปริมาณเถ้าไม่เกิน 0.13 โดยน้ำหนัก ดอลล่าร์

กระบวนการไฮโดรจิเนชันของเชื้อเพลิงแข็งสามารถทำได้ในระยะของเหลวหรือไอ จากรูปแบบทางเทคโนโลยีมากมายสำหรับการเติมไฮโดรเจนในเฟสของเหลว วิธีที่ประหยัดที่สุดคือรูปแบบวัฏจักร ซึ่งแตกต่างจากผลิตภัณฑ์อื่นๆ ด้วยการใช้ไฮโดรเจนที่ลดลง อุณหภูมิและความดันในกระบวนการลดลง และช่วยให้สามารถใช้ส่วนประกอบทั้งหมดของวัตถุดิบที่ผ่านกระบวนการได้อย่างเต็มที่ แผนผังของโรงงานไฮโดรจิเนชันดังกล่าวแสดงในรูปที่ 1.8

เป็นผลมาจากการเติมไฮโดรเจนของเชื้อเพลิงแข็งทุกประเภท ผลิตภัณฑ์ของเหลวที่มีไอโซอัลเคนและแนฟทีนจึงถูกสร้างขึ้น ซึ่งใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับการปฏิรูปตัวเร่งปฏิกิริยาและไฮโดรแคร็กกิ้ง เช่นเดียวกับเชื้อเพลิงหม้อไอน้ำและก๊าซ

รูปที่ 1.8 รูปแบบวัฏจักรของไฮโดรเจนในเฟสของเหลวของเชื้อเพลิง: 1 - อุปกรณ์สำหรับเตรียมวัตถุดิบ; 2 - ปั๊มสำหรับพาสต้า; 3 - เครื่องปฏิกรณ์ไฮโดรจิเนชัน; 4 - เครื่องหมุนเหวี่ยง; 5, 6 - โรงงานกลั่น; 1 - ตัวทำให้เป็นกลาง; 8 - เครื่องปฏิกรณ์ไฮโดรทรีต

เพื่อให้ได้สารประกอบทางเคมีที่มีคุณค่าจากถ่านหิน กระบวนการบำบัดด้วยความร้อน (กึ่งโค้ก โค้ก) หรือการอบชุบด้วยความร้อนต่อหน้าไฮโดรเจนภายใต้ความกดดัน (ไฮโดรจิเนชัน) ถูกนำมาใช้

การสลายตัวด้วยความร้อนของถ่านหินจะมาพร้อมกับการเกิดโค้ก น้ำมันดิน และก๊าซ (ส่วนใหญ่เป็นก๊าซมีเทน) เรซินกึ่งโค้กถ่านหินส่วนใหญ่มีสารประกอบอะโรมาติก น้ำมันดินกึ่งโค้กถ่านหินสีน้ำตาลพร้อมกับสารประกอบอะโรมาติกยังมีไซโคลอัลเคนและอัลเคนอิ่มตัวจำนวนมาก โค้กเป็นผลิตภัณฑ์เป้าหมายของสารกึ่งโค้ก ในระหว่างกระบวนการแปรรูปถ่านหินด้วยความร้อนโดยมีไฮโดรเจน สามารถเปลี่ยนมวลสารอินทรีย์ของถ่านหินให้เป็นไฮโดรคาร์บอนเหลวและก๊าซได้เกือบทั้งหมด

ดังนั้นการเติมไฮโดรเจนด้วยถ่านหินจึงไม่เพียงแต่ได้รับเชื้อเพลิงจากยานยนต์และการบินเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวัตถุดิบหลักของปิโตรเคมีด้วย

การทำให้เป็นของเหลวไฮโดรเจนของถ่านหินเป็นกระบวนการที่ซับซ้อน รวมถึงการแยกแยะโครงสร้างของมวลสารอินทรีย์ของถ่านหินด้วยการทำลายพันธะวาเลนซ์ที่แรงน้อยที่สุดภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิ และในทางกลับกัน การเติมไฮโดรเจน ของพันธะที่หักและไม่อิ่มตัว การใช้ไฮโดรเจนเป็นสิ่งจำเป็นทั้งในการเพิ่มอัตราส่วน H:C ในผลิตภัณฑ์เนื่องจากการเติมไฮโดรเจนโดยตรงและเพื่อทำให้ผลิตภัณฑ์จากการย่อยสลายของโมเลกุลขนาดใหญ่ที่กำจัดออกมีเสถียรภาพ

การนำกระบวนการไฮโดรจิเนชันของถ่านหินไปใช้ภายใต้ความกดดันที่ค่อนข้างต่ำ - สูงถึง 10 MPa - เป็นไปได้ด้วยการใช้สารเติมไฮโดรเจนจากแหล่งน้ำมันหรือถ่านหิน และการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพ

ปัญหาหลักประการหนึ่งในการทำให้ถ่านหินเป็นของเหลวคือการเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการถ่ายโอนไฮโดรเจนจากสารตั้งต้นของผู้บริจาคไปสู่เรื่องถ่านหิน มีความอิ่มตัวของไฮโดรเจนในระดับที่เหมาะสมของโมเลกุลผู้บริจาค สารก่อรูปวางควรมีไฮโดรเจนมากกว่าในผลิตภัณฑ์ถ่านหินเหลว 1-2% การแนะนำสารทดแทนประเภทต่างๆ ในโครงสร้างของผู้บริจาคส่งผลต่อทั้งลักษณะทางอุณหพลศาสตร์และจลนศาสตร์ การถ่ายโอนไฮโดรเจนจากผู้บริจาคไปยังตัวพา - โมเลกุลของสารประกอบอะโรมาติก - ดำเนินการเป็นขั้นตอนตามกลไกของอนุมูลอิสระ

ที่แรงดันต่ำ (สูงถึง 10 MPa) การใช้ผู้บริจาคช่วยให้ถ่านหินเติมไฮโดรเจนได้ไม่เกิน 1.5% และสำหรับการทำให้ถ่านหินเป็นของเหลวในระดับลึก (90% หรือมากกว่า) จำเป็นต้องเติมไฮโดรเจนมากถึง 3% ซึ่ง สามารถทำได้โดยการแนะนำจากเฟสแก๊ส

ตัวเร่งปฏิกิริยาโมลิบดีนัมที่ใช้ร่วมกับเหล็กและองค์ประกอบอื่นๆ จะเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการอย่างมีนัยสำคัญ เพิ่มความลึกของการทำให้ถ่านหินเป็นของเหลว และลดน้ำหนักโมเลกุลของผลิตภัณฑ์

ผลิตภัณฑ์หลักของการเติมไฮโดรเจนในถ่านหิน ได้แก่ ไฮโดรเจนเนตและกากตะกอนที่มีของแข็งประมาณ 15% (เถ้า ถ่านหินที่ยังไม่ได้แปลง ตัวเร่งปฏิกิริยา) ผลิตภัณฑ์ไฮโดรจิเนชันที่เป็นแก๊สที่มีไฮโดรคาร์บอน C1-C4 แอมโมเนีย ไฮโดรเจนซัลไฟด์ คาร์บอนออกไซด์ที่ผสมกับไฮโดรเจนจะถูกส่งไปเพื่อทำให้บริสุทธิ์โดยการดูดซับในวงจรสั้นๆ และก๊าซที่มีปริมาณไฮโดรเจน 80-85% จะถูกส่งกลับเข้าสู่กระบวนการ

ในระหว่างการควบแน่นของไฮโดรเจนเนต น้ำจะถูกแยกออก ซึ่งประกอบด้วยแอมโมเนียที่ละลาย ไฮโดรเจนซัลไฟด์ และฟีนอล (ส่วนผสมของโมโน- และโพลีไฮดริก)

ด้านล่างเป็นแผนผังของกระบวนการทางเคมีของถ่านหิน (แบบที่ 2.3)

คอนเดนเสทในน้ำประกอบด้วยฟีนอล 12-14 g/l ขององค์ประกอบต่อไปนี้ (เป็น % (wt.):

เพื่อให้ได้ฟีนอล อะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน และโอเลฟินส์ ได้มีการพัฒนารูปแบบสำหรับการประมวลผลทางเคมีของผลิตภัณฑ์การทำให้เป็นของเหลวจากถ่านหิน ซึ่งรวมถึง: การกลั่นเพื่อแยกเศษส่วนออกจาก bp มากถึง 513 K; การแยกและการแปรรูปฟีนอลดิบ ไฮโดรทรีตติ้งของเศษส่วนกว้าง dephenolized ด้วย bp มากถึง 698 K; การกลั่นผลิตภัณฑ์ไฮโดรทรีตเป็นเศษส่วนด้วย bp สูงถึง 333, 333-453, 453-573 และ 573-673 K; การไฮโดรแคร็กของเศษส่วนขนาดกลางเพื่อเพิ่มผลผลิตของเศษส่วนน้ำมันเบนซิน การปฏิรูปตัวเร่งปฏิกิริยาของเศษส่วนด้วย bp มากถึง 453 K; การสกัดอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน ไพโรไลซิสของน้ำมันเบนซินราฟฟิเนต

เมื่อทำการประมวลผลถ่านหินสีน้ำตาลจากแหล่ง Borodino ของอ่างถ่านหิน Kansko-Achinsk ในแง่ของน้ำหนักแห้งของถ่านหิน สารประกอบต่อไปนี้สามารถรับได้ (เป็นน้ำหนัก %)):

นอกจากนี้ 14.9% ของก๊าซไฮโดรคาร์บอน C1-C2 สามารถแยกออกได้ 13.4% - ก๊าซไฮโดรคาร์บอนเหลว C 3 -C 4 เช่นเดียวกับแอมโมเนีย 0.7% และไฮโดรเจนซัลไฟด์ 1.6%