Ko'mirni gidrogenlash. Ko'mirning halokatli gidrogenatsiyasi

Qattiq yoki og'ir suyuq yoqilg'idan engil suyuq yoqilg'i - benzin va kerosin olish uchun halokatli gidrogenlash amalga oshiriladi. O'zining kimyosiga ko'ra, bu juda murakkab jarayon bo'lib, unda yuqori molekulyar birikmalarning (ko'mir makromolekulalari) bo'linishi (yo'q qilinishi) oddiy to'yingan va to'yinmagan uglevodorodlar va parchalar hosil bo'lishi va bo'laklarga vodorod qo'shilishi bilan bir vaqtda sodir bo'ladi. qoʻsh bogʻlanish va aromatik uglevodorodlar uchun joy. Depolimerizatsiya va boshqa jarayonlar ham sodir bo'ladi.
Vodorod qo'shilishi (gidrogenlash) hajmining pasayishi va issiqlikning chiqishi bilan birga keladi. Gidrogenatsiya reaktsiyalarining paydo bo'lishiga bosimning oshishi va reaktsiya issiqligini olib tashlash yordam beradi.
Odatda ko'mirni gidrogenlash 2000-7000 ncm2 bosim va 380-490 ° S haroratda amalga oshiriladi. Reaksiyani tezlashtirish uchun katalizatorlar - turli xil aktivatorlar bilan temir, volfram, molibdenning oksidlari va sulfidlari ishlatiladi.
Gidrogenlash jarayonining murakkabligi tufayli ko'mirdan engil yoqilg'i - benzin va kerosin olish jarayoni ikki bosqichda - suyuq va bug 'fazalarida amalga oshiriladi. Gidrogenatsiya uchun eng mos bo'lganlar katta miqdordagi vodorodni o'z ichiga olgan yosh qora va jigarrang ko'mirlardir. Ko'mir eng yaxshi hisoblanadi, unda uglerod va vodorod o'rtasidagi nisbat 16-17 dan oshmaydi. Zararli aralashmalar oltingugurt, namlik va kuldir. Ruxsat etilgan namlik miqdori 1-2%, kul 5-6%, oltingugurt miqdori minimal bo'lishi kerak. Vodorodning ko'p sarflanishiga yo'l qo'ymaslik uchun kislorodga boy yoqilg'ilar (masalan, yog'och) gidrogenlashdan o'tkazilmaydi.
Gidrogenlash jarayonining texnologiyasi quyidagicha. Kerakli kul tarkibiga ega mayda maydalangan ko'mir (1 mm gacha) katalizator bilan aralashtiriladi, ko'pincha temir oksidi, quritiladi va gidrogenatsiya mahsulotlarini ajratish yo'li bilan olinadigan pestle tegirmonida yog' bilan ehtiyotkorlik bilan maydalanadi. Xamirdagi ko'mir miqdori 40-50% bo'lishi kerak. Pasta gidrogenatsiyalash moslamasiga pestle nasosi bilan kerakli bosimda beriladi; yangi va aylanma vodorod u erda 2 va 3 kompressorlar orqali etkazib beriladi. Aralash issiqlik almashtirgichda 4 issiqlik bilan oldindan isitiladi
Hidrogenlash ustunidan, bug'lar va gazlar, so'ngra quvurli pechda 5 dan 440 ° C gacha bo'lgan va gidrogenlash ustuniga 6 kiradi, bu erda harorat reaktsiyaning issiqligi tufayli 480 ° ga ko'tariladi. Shundan so'ng, reaksiya mahsulotlari separatorda ajratiladi, uning yuqori qismida bug'lar va gazlar, pastki qismidan esa loy qoladi.
Gaz-bug 'aralashmasi issiqlik almashtirgichda 4 va suv sovutgichda 8 dan 50 ° C gacha sovutiladi va ajratiladi 9. Bosim chiqarilgandan so'ng, kondensat distillanadi, "keng fraktsiya" (300-350 °) va og'ir olinadi. moy. Undan fenollar olingandan so'ng keng fraktsiya gidrogenatsiyaning ikkinchi bosqichiga o'tadi. Seperatorda 7 ajratilgan loy santrifüjlash yo'li bilan og'ir yog'ga va qattiq qoldiqga ajratiladi, u yarim kokslanadi. Natijada, og'ir yog 'va fraksiya hosil bo'lib, ular kengga qo'shiladi. Kul qoldiqlari yoqilg'i sifatida ishlatiladi. Makaron tayyorlash uchun og'ir yog'lar ishlatiladi. Separator 9da ajratilgan gazlar uglevodorodlar 10-gachasi bosim ostidagi moylar tomonidan singdirilgandan so'ng aylanma nasos 3 orqali jarayonga qaytariladi.
Ikkinchi bosqichda gidrogenlash ko'pincha WSo ishtirokida 3000 nm2 bosim ostida 360-445 ° S haroratda amalga oshiriladi.Olingan gidrogenatsiya mahsulotidan benzin va kerosin yoki dizel yoqilg'isi ajratiladi. Gidrogenlash natijasida olingan yoqilg'ida to'yinmagan uglevodorodlar mavjud emas va oltingugurt vodorod sulfidi shaklida bo'lib, uni gidroksidi, keyin esa suv bilan yuvishda osonlik bilan chiqariladi. Vayron qiluvchi gidrogenatsiya tarkibida xrom, nikel, molibden bo'lgan qotishma po'latlardan yasalgan ustunlarda amalga oshiriladi. Devor qalinligi 200 l gacha, balandligi esa 18 m gacha, diametri esa 1 m.Bug 'fazasida gidrogenlash uchun ustunlarda katalizator to'rli javonlarga joylashtiriladi.
Benzinning rentabelligi ko'mirning yonuvchan massasiga 50-53% ga yetishi mumkin.

Tabiatdagi ko'mir zahiralari neft zaxiralaridan sezilarli darajada oshadi. Yer ostidan qazib olinishi mumkin bo'lgan 3,5 trillion tonna qazilma yoqilg'ining 80% ko'mirdir. Dunyodagi ko‘mir zahiralarining yarmi mamlakatimizda joylashgan.

Ko'mir - millionlab yillar davomida yog'och va o'simlik qoldiqlarining parchalanishi natijasida hosil bo'lgan organik moddalarning murakkab aralashmasi. Ko'mirni qayta ishlash uchta asosiy yo'nalishda amalga oshiriladi: kokslash, gidrogenlash va to'liq bo'lmagan yonish.

Ko'mirni kokslash kameralar bo'lgan koks pechlarida amalga oshiriladi, ularning yuqori qismida ko'mir yuklash uchun teshiklar mavjud (5-rasm). Kameralar bir-biridan isitish devorlari bilan ajratilgan. Ular kameralar ostida joylashgan regeneratorlarda oldindan qizdirilgan gazni yoqishadi.

1 - kondensatsiya mahsulotlari uchun gaz kollektori; 2 - uchuvchi kokslash mahsulotlarini olib tashlash; 3 - ko'mirni yuklash uchun lyuk; 4 - kokslash kameralari;

5 - isitish devorlari; 6 - yoqilg'i gazini va havoni isitish uchun regeneratorlar (issiqlik almashtirgichlar).

5-rasm - Koks pechining alohida elementining sxemasi

Kameralardagi harorat 1000-1200 ° S. Bunday haroratda havoga kirish imkoni bo'lmagan holda, ko'mir murakkab kimyoviy o'zgarishlarga uchraydi, natijada koks va uchuvchan mahsulotlar hosil bo'ladi. Ko'mirni kokslash davriy jarayondir: koks tushirilgandan so'ng, kameraga ko'mirning yangi qismi yuklanadi. Olingan koks suv bilan so'ndiriladi. Sovutilgan koks metallurgiya zavodlariga yuboriladi va u erda cho'yan ishlab chiqarishda qaytaruvchi sifatida ishlatiladi. Uchuvchi mahsulotlar (koks gazi) sovutilganda, ko'mir smolasi va ammiak suvi kondensatsiyalanadi. Ammiak, benzol, vodorod, metan, uglerod oksidi (II), azot, etilen va boshqa moddalar kondensatsiyalanmagan holda qoladi. Bu gazlarni sulfat kislota eritmasidan o‘tkazib, ammoniy sulfat holida ammiak ajralib chiqadi. Ammoniy sulfat azotli o'g'it sifatida ishlatiladi. Benzol erituvchiga olinadi va keyin eritmadan distillanadi. Ammiak va benzoldan ajratilgandan so'ng, koks gazi yoqilg'i sifatida yoki kimyoviy xom ashyo sifatida ishlatiladi. Ko'mir smolasi oz miqdorda (3% gacha) hosil bo'ladi. Ammo, koks ishlab chiqarish ko'lamini hisobga olgan holda, ko'mir smolasi bir qator organik moddalarni sanoat ishlab chiqarish uchun xom ashyo sifatida qaraladi. Koʻmir smolasidan benzol va uning hosilalari, naftalin, fenol va boshqa aromatik birikmalar olinadi. Ko'mirni kokslash jarayonida olinadigan asosiy mahsulotlar diagrammada ko'rsatilgan (6-rasm).

Agar 350 ° C gacha qaynaydigan mahsulotlar qatrondan haydalsa, unda qattiq massa qoladi - pitch. U temir va yog'och konstruktsiyalarni bo'yash uchun ajralmas bo'lgan laklar (pitch lak) ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Ko'mirni gidrogenlash katalizator ishtirokida 25 MPa gacha bo'lgan vodorod bosimi ostida 400-600 ° S haroratda amalga oshiriladi. Bunday holda suyuq uglevodorodlar aralashmasi hosil bo'lib, ular motor yoqilg'isi sifatida ishlatilishi mumkin. Bu usulning afzalligi mamlakatimizda zahiralari juda katta bo‘lgan past navli arzon qo‘ng‘ir ko‘mirni gidrogenlash imkoniyatidir.

6-rasm - Ko'mirni kokslashdan olinadigan asosiy mahsulotlar

Ko'mirning to'liq yonmasligi natijasida uglerod oksidi (II) hosil bo'ladi. Katalizatorda (nikel, kobalt) vodorod va uglerod oksidi (II) dan normal yoki yuqori bosim ostida to'yingan va to'yinmagan uglevodorodlarni o'z ichiga olgan benzinni olish mumkin:

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. Mendeleyev koʻmirni toʻgʻridan-toʻgʻri paydo boʻlgan joyda (yer ostida) gazlashtirib, gazsimon yoqilgʻiga aylantirishning progressiv usulini taklif qildi. Ayni paytda mamlakatimizda va xorijda ko‘mirni yer ostida gazlashtirish ishlari olib borilmoqda.

Ko'mirni gidrogenlash orqali qayta ishlash to'g'ridan-to'g'ri suyultirishning eng ko'p qirrali usuli hisoblanadi. Nazariy asos Vodorodning bosim ostidagi organik birikmalarga ta'siri 20-asr boshlarida ishlab chiqilgan. Akademik V.N.Ipatiev. Ko'mirni qayta ishlashda gidrogenlash jarayonlarini qo'llash bo'yicha birinchi keng ko'lamli tadqiqotlar 1910-1920 yillarda nemis olimlari tomonidan amalga oshirildi. 1920-1940-yillarda. Germaniyada ushbu texnologiya asosida bir qancha sanoat korxonalari yaratilgan. 1930-1950 yillarda. SSSR, Angliya, AQSh va boshqa ba'zi mamlakatlarda ko'mirni gidrogenlash usuli bilan to'g'ridan-to'g'ri suyultirish uchun tajriba va sanoat qurilmalari qurilgan.

Gidrogenatsiyani qayta ishlash natijasida ko'mirning organik massasi eritiladi va maqsadli mahsulotlarning maqsadiga bog'liq bo'lgan darajada vodorod bilan to'yintiriladi. Tijorat motor yoqilg'ilarini ishlab chiqarish bug'-fazali gidrogenlash usullari bilan birinchi (suyuq-faza) bosqichda olingan suyuq mahsulotlarni qayta ishlash orqali ta'minlanadi.

300-500 ° S harorat oralig'ida ko'mirni suyuq fazali gidrogenatsiyalash jarayonida kimyoviy bog'lanishlarning uzilishi va faol erkin radikallarning shakllanishi bilan birga ko'mirning murakkab matritsasi yo'q qilinadi. Ikkinchisi vodorod bilan stabillashgan holda, boshlang'ich makromolekulalarga qaraganda kichikroq molekulalarni hosil qiladi. Erkin radikallarning rekombinatsiyasi ham makromolekulyar birikmalarning hosil bo'lishiga olib keladi. Radikallarni barqarorlashtirish uchun zarur bo'lgan vodorod qisman erituvchilar - vodorod donorlari yordamida ta'minlanadi. Bular ko'mir bilan o'zaro aloqada bo'lib, yuqori haroratlarda suvsizlanadigan birikmalardir va bu holda chiqarilgan atom vodorodi ko'mirni yo'q qilish mahsulotlariga qo'shiladi. Vodorod donor erituvchisi ham pasta hosil qiluvchi vositadir. Suyuq fazada gidrogenlash jarayoni sharoitida bo'lish uchun u 260 ° C dan yuqori qaynash nuqtasiga ega bo'lishi kerak. Kondensatsiyalangan aromatik birikmalar, birinchi navbatda, tetralin, yaxshi vodorod-donor xususiyatlarga ega. Bu guruhning yuqori qaynaydigan birikmalari (naftalin va krezol) kamroq faol, lekin ular tetralin bilan aralashtirilganda sinergik ta'sir yuzaga keladi: tetralin va krezolning teng qismlari aralashmasi alohida-alohidalarga qaraganda yuqori donorlik qobiliyatiga ega.

Amalda, vodorod donor erituvchilari sifatida alohida moddalar emas, balki kondensatsiyalangan aromatik birikmalar yuqori bo'lgan ko'mirni suyultirish mahsulotlarining distillangan fraktsiyalari eng keng tarqalgan. Erituvchilardagi zararli aralashmalar fenollar kabi qutbli birikmalar, shuningdek, tarkibi 10-15% dan oshmasligi kerak bo'lgan asfaltenlardir. Donorlik xususiyatlarini saqlab qolish uchun aylanma erituvchi gidrogenatsiyaga uchraydi. Erituvchi yordamida odatda vodorodning 1,5% dan (massa) ko'p bo'lmagan ko'mirga "o'tkazish" mumkin. Ko'mirning organik massasini o'zgartirish chuqurligini oshirish gazsimon molekulyar vodorodni to'g'ridan-to'g'ri reaktorga kiritish orqali erishiladi.

Ko'pgina tadqiqotlarga asoslanib, suyuq mahsulotlarga gidrogenatsiyani qayta ishlash uchun metamorfizmning past bosqichli ko'mirlari afzalroq ekanligi aniqlandi.

3.5-jadval. Kansk-Achinsk qo'ng'ir ko'mirlari va Kuznetsk havzalarining toshko'mirlarining xususiyatlari

Depozit, tuman

Kansko-Achinsk havzasi

Maydon

Bara' Daniya
itatiyalik
Berezovskoe
Irsha-Borodino
Nazarovskoye
Aban
Uryupinskoye
	Kuznetskiy
Leninchi
Yerunakovskiy
Tersinskiy
Plotnikovskiy

ma va jigarrang ko'mirlar vitrinit aks ettirish indeksi L ° = 0,35-0,95 va inert petrografik mikrokomponentlarning tarkibi 15% dan yuqori bo'lmagan (wt.). Bu koʻmirlar tarkibida organik massaga koʻra 65-86% (ogʻ.) uglerod, 5% dan ortiq (ogʻ.) vodorod va 30% dan kam boʻlmagan uchuvchi moddalar boʻlishi kerak. Ulardagi kul miqdori 10% dan oshmasligi kerak (og'ir.), chunki yuqori kul miqdori jarayonning moddiy balansiga salbiy ta'sir qiladi va uskunaning ishlashini qiyinlashtiradi. Mamlakatimizda Kan-sko-Achinskning qo'ng'ir ko'mirlari va Kuznetsk havzalarining toshko'mirlari ushbu talablarga eng yuqori darajada javob beradi (3.5-jadval).

Ko'mirning gidrogenlash yo'li bilan suyuq yoqilg'i ishlab chiqarishga yaroqliligini elementar tarkib ma'lumotlari asosida baholash mumkin. I. B. Rapoport koʻmirning organik massasiga toʻgʻri keladigan suyuq gidrogenlash mahsulotlarining unumi uning tarkibidagi uglerod va vodorodning massa nisbati ortishi bilan kamayib, C:H=16 da minimal qiymatga (72%) yetib borishini aniqladi. Amerika ko'mirlarining tarkibi va suyultirish qobiliyatini statistik tahlil qilish suyuq mahsulotlarning hosildorligining quyidagi chiziqli bog'liqligini 0,86 korrelyatsiya bilan aniqlashga imkon berdi [C? g, % (wt.)] tarkibidan [% (wt.)] (vodorod va organik oltingugurtning dastlabki demineralizatsiyalangan uglerodida:

Avstraliya ko'mirlarini o'rganishda 0,85 korrelyatsiya bilan bir oz boshqacha chiziqli munosabatlar olingan:

Jigarrang ko'mir osongina suyultiriladi, lekin, qoida tariqasida, ular juda ko'p kislorodni o'z ichiga oladi (har bir YQD uchun 30% gacha), ularni olib tashlash vodorodning sezilarli iste'molini talab qiladi. Shu bilan birga, ulardagi azotning tarkibi, bu ham vodorodni olib tashlashni talab qiladi, bitumli ko'mirlarga qaraganda past.

Muhim jismoniy xususiyatlar porozlik va erituvchining namlanishidir. Ko'mirning suyuqlanish darajasiga ular tarkibidagi mineral aralashmalar va mikroelementlar sezilarli darajada ta'sir qiladi. Suyuqlanish jarayonlarida fizik va katalitik ta'sirni ta'minlab, ular suyuq mahsulotlarning hosildorligi va ko'mirning organik qismining tarkibi o'rtasidagi bevosita bog'liqlikni buzadi.

Ko'mirni suyultirish darajasiga va suyuqlik fazali gidrogenlash natijasida olingan mahsulotlarning xususiyatlariga ta'sir qiluvchi asosiy parametrlar jarayon amalga oshiriladigan harorat va bosimdir. Suyuq fazali gidrogenatsiya uchun optimal harorat rejimi 380-430 ° S oralig'ida va har bir o'ziga xos ko'mir uchun o'zining tor oralig'ida yotadi. 460 ° S dan yuqori haroratlarda gaz hosil bo'lishining keskin o'sishi va tsiklik tuzilmalarning shakllanishi kuzatiladi. Jarayon bosimining oshishi bilan ko'mirni suyultirish tezligi oshadi.

Sintetik motor yoqilg'ilarini olish uchun ko'mirni suyuq fazali gidrogenatsiyalash jarayonini amalga oshirishning ikkita usuli ma'lum - termal eritish va katalitik gidrogenlash.

Termik erish - bu ko'mirni kimyoviy aylantirishning engil shakli. Erituvchi-vodorod donori bilan o'zaro ta'sirlashganda, ko'mirning organik moddalarining bir qismi eritmaga o'tadi va qattiq qoldiq ajratilgandan so'ng, u odatda minerallar, oltingugurt, kislorod va ko'mirdan tozalangan yuqori qaynaydigan ko'mir ekstraktini ifodalaydi. azot o'z ichiga olgan birikmalar va boshqa kiruvchi aralashmalar. Ko'mirni konvertatsiya qilish darajasini oshirish uchun eritmaga vodorod gazini etkazib berish mumkin. Dastlabki ko'mir turiga, erituvchiga va jarayon sharoitlariga qarab, turli maqsadlar uchun mahsulotlarni termik eritish orqali olish mumkin.

Birinchi marta ko'mirni termik eritish texnologiyasi 1920-yillarda A. Pott va X. Brochet tomonidan taklif qilingan. 1940-yillarning boshiga kelib Germaniyada ushbu texnologiya asosida yiliga 26,6 ming tonna ekstrakt ishlab chiqarish quvvatiga ega zavod ishlamoqda.

Ushbu zavodda maydalangan ko'mirning bir qismi va erituvchining ikki qismidan iborat pasta quvurli pechda 10-15 MPa bosim ostida 430 ° C gacha qizdirilgan. Suyuq mahsulotlar erimagan ko'mir va uning mineral qismidan 150 ° C haroratda va 0,8 MPa bosimda filtrlash orqali ajratildi. Erituvchi sifatida tstralin, krezol va ko'mir smolasining suyuq fazali gidrogenatsiyasining o'rta yog'i aralashmasi ishlatilgan. 220 ° S yumshatilish nuqtasi va 0,15-0,20% (og'ir.) kul tarkibiga ega bo'lgan ekstraktning unumi ko'mirning organik moddalarining taxminan 75% (og'ir.) edi. Ekstrakt asosan yuqori sifatli elektrod koks olish uchun xom ashyo sifatida ishlatilgan.

1960-yillardan boshlab bir qator mamlakatlar tajriba va ko'rgazmali zavodlarda ko'mirni termik eritishga asoslangan yangi avlod jarayonlarini ishlab chiqdilar va joriy qildilar. Maqsadga ko'ra, ularni ikki turga bo'lish mumkin: 1) normal sharoitda faqat birlamchi qattiq yoki suyuq mahsulotlar olinadigan, qoida tariqasida, elektr stansiyalarining pechlarida yoqish uchun mo'ljallangan jarayonlar va 2) termik qayta ishlash, gidrogenlash va qayta ishlashning ikkilamchi jarayonlari orqali birlamchi mahsulotlarni yanada malakali (birinchi navbatda motorga) yoqilg'iga qayta ishlash.

SRC-I asosiy versiyasida AQSHda ishlab chiqilgan SRC (Solvent Refined Coab) koʻmirni ekstraksiya bilan tozalash jarayoni reaktorda 425–470°S haroratda, 7–10 MPa bosimda va 2000 m.gacha boʻlgan haroratda amalga oshiriladi. Reaktsiya zonasida qolish vaqti “30 min. Jarayonning asosiy mahsuloti oltingugurtdan tozalangan ko'mir ekstrakti bo'lib, u 150-200 ° S haroratda qattiqlashadi.

SRC-II jarayonining o'zgartirilgan versiyasida, uning sxemasi rasmda ko'rsatilgan. 3.2, bosimni 14 MPa ga oshirish va uglerod pastasining reaktsiya zonasida turish vaqtini oshirish orqali asosiy maqsadli mahsulot sifatida keng fraksiyonel tarkibga ega suyuq yoqilg'i olinadi. Maydalash va quritishdan so'ng dastlabki ko'mir issiq ko'mir suspenziyasi bilan aralashtiriladi. Olingan xamir vodorod bilan birga olovli isitgichdan o'tadi va keyin reaktorga yuboriladi. Vodorodning kerakli harorati va qisman bosimi reaktorning bir nechta nuqtalariga sovuq vodorodni etkazib berish orqali saqlanadi. Reaksiya mahsulotlari birinchi navbatda gaz separatorlarida ajratiladi. Asosan (I bosqich) vodorod va gazsimon uglevodorodlarni vodorod sulfidi va karbonat angidrid aralashmasi bilan o'z ichiga olgan suyuq mahsulotlardan ajratilgan gaz 38 ° C gacha sovutilgandan so'ng kislotali gazni tozalash tizimiga yuboriladi. Kriogen zavodda gazsimon uglevodorodlar C 3 -C 4 va tozalangan vodorod chiqariladi (u jarayonga qaytariladi). Uning tarkibidagi uglerod oksidi metanatsiyasidan keyin qolgan metan fraktsiyasi yoqilg'i tarmog'iga yuboriladi. Suyuqlik pro-

Guruch. 3.2. BIS-I ko'mirni termik eritish jarayoni sxemasi:

1 - makaron tayyorlash uchun mikser; 2 - xamirni isitish uchun pech; 3 - reaktor; 4 - gaz ajratgichlar bloki; 5 - kislotali gazni yutuvchi; 6 - kriogen gazni ajratish; 7 - yoqilg'i gazini tozalash moslamasi; 8 - gazsimon uglevodorodlarni ajratish; 9-singaz va vodorod evolyutsiyasini tozalash uchun birlik; 10 - oltingugurtni qayta tiklash qurilmasi; II - qoldiqni gazlashtirish reaktori; 12 - atmosfera ustuni; 13 - vakuumli ustun;

1 - quritilgan kukunli ko'mir; II - vodorod; III - ko'mir suspenziyasi; IV - texnologik yoqilg'i; V - oltingugurt; VI - kislorod: VII - suv bug'i; VIII - inert qoldiq; IX - ko'mirning qolgan mineral qismi; X - gaz ajratilgandan keyin suyuq mahsulot; LU - yoqilg'i gazi; HC - etan; XIII - propan; XIV - butanlar; XV - tozalash va isloh qilish uchun benzin fraktsiyasi; XVI - tozalash uchun o'rta distillat; XVII-

Gaz separatorlaridan og'ir distillat mahsulotlari atmosfera ustuniga kiradi, u erda ular benzin fraktsiyasiga (28-193 ° S), o'rta distillatga (193-216 ° S) va og'ir distillatga (216-482 ° S) bo'linadi. Gaz separatorlarida ajratishning birinchi bosqichida hosil bo'lgan ko'mir suspenziyasi ikki oqimga bo'linadi: biri asl ko'mir bilan siljishga, ikkinchisi - vakuum ustuniga beriladi. Vakuum ustunining yuqori qismidan suspenziya tarkibidagi suyuq distillatning bir qismi atmosfera ustuniga tashlanadi, qolgan qismi esa vodorod ishlab chiqarish yoki yoqilg'i sifatida ishlatiladigan sintez gazini olish uchun ketadi.

Quruq quritilgan bitumli ko'mir asosida EIS-C jarayonida vodorod iste'moli 4,4% (og'.) bo'lgan mahsulot unumi [% (og'.)] ni tashkil qiladi:

Ko'mir EDSni ("Exxon Donor Solvent") termal eritish jarayoni sintetik moy ishlab chiqarish uchun mo'ljallangan, keyinchalik uni motor yoqilg'ilariga qayta ishlash. Ushbu texnologiyaga ko'ra, ko'mir maydalash va quritishdan keyin issiq vodorod donor erituvchisi bilan aralashtiriladi. Ikkinchisi sifatida, jarayonning suyuq mahsulotining 200-430 ° C qismi ishlatiladi, u Co-Mo katalizatorining statsionar qatlami bo'lgan apparatda oldindan gidrogenlanadi. Aralash gazsimon vodorod bilan birga ko'tarilgan oqim reaktoriga beriladi, bu erda ko'mirning termal erishi 430-480 ° S haroratda va 14-17 MPa bosimda sodir bo'ladi. Olingan mahsulotlar (gaz ajratgichda va vakuumli distillash orqali) 540 ° C gacha qaynaydigan gazlar va fraksiyalarga va 540 ° C gacha bo'lgan qoldiqlarga bo'linadi, ular ham reaksiyaga kirishmagan ko'mir va kulni o'z ichiga oladi. Mahsulot unumdorligi, konversiya tezligi va boshqa jarayon parametrlari qayta ishlanadigan ko'mir turiga bog'liq. Suyuq mahsulotlarning hosildorligi va tarkibi, shuningdek, qoldiqni qayta ishlashga ta'sir qiladi. Masalan, at. jarayonni turli texnologik loyihalashda (qoldiqning resirkulyatsiyasisiz-I va qoldiqning resirkulyatsiyasi bilan-II) fraksiyalarning unumi: [% (wt.)] :

Xom ashyo turiga qarab, quruq va tozalangan ko'mirdagi suyuq mahsulotlarning qoldiqning to'liq qayta aylanishi bilan hosildorligi 42 dan 51% gacha (og'ir.), Ci-C 3 gazlarining rentabelligi esa 11 dan 21 gacha o'zgarishi mumkin. % (og.). Oltingugurt va azotni olib tashlash uchun barcha hosil bo'lgan fraktsiyalarni gidroizolyatsiya qilish kerak. Fraksiyalarning qaynash nuqtasi ortishi bilan geterokompauntlar tarkibi ortadi.

Vodorod va yoqilg'i gazini ishlab chiqarish usullarida farq qiluvchi EDS jarayonining texnologik sxemasining ikkita varianti taklif etiladi. Birinchi variantda vodorod texnologik mahsulotlar tarkibiga kiruvchi engil gazlarni bug 'riformatsiyasi yo'li bilan ishlab chiqariladi va yoqilg'i gazi esa jarayonning suyuq mahsulotining vakuumli distillash qoldig'ini koksni gazlash bilan kokslash moslamasida qayta ishlash orqali olinadi ("Flexicoking" ”), bu bir vaqtning o'zida qo'shimcha miqdorda engil suyuqlik mahsulotlarini ishlab chiqaradi. Bunday jarayonning issiqlik samaradorligi taxminan 56% ni tashkil qiladi.

Ikkinchi variant mahsulotlar assortimentida maksimal moslashuvchanlikni ta'minlaydi. Vakuum qoldig'ining taxminan yarmi Flexicoking qurilmasida suyuq mahsulotlar va yoqilg'i gazini olish uchun qayta ishlanadi va qolgan miqdordan vodorod ishlab chiqariladi. Shunday qilib, issiqlik eritmasi bilan olingan engil uglevodorod gazlari tijorat mahsulotidir. Ushbu variantning issiqlik samaradorligi 63% ga etadi.

AQSHda EDS texnologiyasi asosida 1980 yilda quvvati kuniga 250 tonna koʻmir ishlab chiqarish quvvatiga ega koʻrgazma zavodi ishga tushirildi, uning qurilishiga kapital qoʻyilmalar 370 million dollarni tashkil etdi.1,4 milliard dollar (1982 yil narxlarida) .

Termik eritish jarayonlarining afzalliklari orasida ko'mir piroliziga qaraganda pastroq ish harorati va jarayon parametrlarini o'zgartirish orqali nisbatan keng diapazonda hosil bo'lgan suyuq mahsulot sifatini o'zgartirish imkoniyati mavjud. Shu bilan birga, termal erish jarayonida yuqori texnologik bosimda ko'mirning chuqur konversiyasiga erishiladi va hosil bo'lgan mahsulotlar tarkibida makromolekulyar birikmalar ustunlik qiladi. Ikkinchisining mavjudligi past haroratlarda, ko'mirning dastlabki organik moddalariga qaraganda kamroq reaktiv bo'lgan ikkilamchi aromatik tuzilmalarning shakllanishi bilan birga paydo bo'lgan erkin radikallarning rekombinatsiyasi jarayonlari sodir bo'lishi bilan bog'liq. Reaksiya aralashmasida pastada erigan vodorod donorlari va molekulyar vodorodning mavjudligi bu jarayonlarning yuzaga kelishiga etarlicha to'sqinlik qila olmaydi. Ushbu usulni sanoatda amalga oshirishda bir qator qiyinchiliklar paydo bo'ladi. Murakkab texnik muammo - bu reaksiyaga kirmagan ko'mir va kulni suyuq mahsulotlardan ajratishdir. Olingan maqsadli mahsulot jarayon sharoitida suyuq, ammo normal sharoitda u yarim qattiq va hatto qattiq bo'lishi mumkin, uni tashish, saqlash va yakuniy mahsulotga qayta ishlash qiyin.

katalitik gidrogenlash. Katalizatorlar yordamida ko'mirni konversiyalash darajasining oshishi, hosil bo'lgan suyuq mahsulotlarning tarkibini yaxshilash va gidrogenlash jarayonining bosimini kamaytirish mumkin. Ikkinchisi vodorodning erituvchidan uglerodga o'tishiga hissa qo'shadi va molekulyar vodorodni faollashtiradi, uni atom shakliga aylantiradi.

Katalizatorlar yordamida ko'mirni to'g'ridan-to'g'ri gidrogenlash orqali qayta ishlash sohasidagi tadqiqotlar 1912 yilda nemis olimlari F. Bergius va M. Pier tomonidan boshlangan. Ushbu ishlar natijasida 1927 yilda quvvatga ega bo'lgan ko'mirni katalitik gidrogenlash uchun birinchi sanoat qurilmasi qurildi. Yiliga 100 ming tonna suyuq mahsulotlar qurildi (Bergius-Peer jarayoni). 1940-yillarning boshlariga kelib Germaniyada ushbu turdagi 12 ta korxona faoliyat ko'rsatgan bo'lib, ular yiliga 4,2 million tonnagacha motor yoqilg'isi, birinchi navbatda aviatsiya benzinini ishlab chiqargan. 1935 yilda Angliyada ko'mirni gidrogenatsiyalash korxonasi qurildi va AQShda 1949-1953 yillarda yirik tajriba zavodida bu sohada ishlar olib borildi.

Sovet Ittifoqida mahalliy ko'mirlarni gidrogenlash bo'yicha tadqiqotlar 1929 yilda N. M. Karavaev va I. B. Rapoport tomonidan boshlangan. Keyinchalik bu ishlarning rivojlanishiga A. D. Petrov, A. V. Lozovoy, B. N. Dolgovlar katta hissa qo'shdilar. , D. I. Orochko, A. V. Frost. , V. I. Karjev va boshqa bir qator sovet olimlari. 1937-yilda Xarkov shahrida qoʻngʻir koʻmirni gidrogenlash orqali qayta ishlash boʻyicha mamlakatimizdagi birinchi zavod loyihalashtirilib, ishga tushirildi. 1950-yillarning boshlariga kelib yana bir nechta shunga o'xshash korxonalar qurildi.

O'sha yillardagi sanoat inshootlarida uch va to'rt bosqichli ko'mirni qayta ishlash sxemalari qo'llanilgan. Suyuq fazali gidrogenatsiya bosqichida pasta - 40% ko'mir va temir katalizatori qo'shilgan 60% yuqori qaynaydigan ko'mir mahsuloti - 450-490 ° S haroratda va yuqori bosimda vodorod gaziga ta'sir qildi. ketma-ket joylashgan uchta yoki to'rtta reaktor tizimida 70 MPa gacha. Ko'mirning suyuq mahsulotlarga va gazga aylanish darajasi 90-95% ni tashkil etdi (g.). O'sha paytda katalizatorlarni qayta tiklashning iqtisodiy usullari ishlab chiqilmaganligi sababli, ko'p hollarda temir oksidi va sulfidlar asosidagi arzon past faol katalizatorlardan foydalanilgan. Reaktorlar tizimidan va issiq separatordan 440-450 ° S haroratda o'tgandan so'ng, aylanma vodorod o'z ichiga olgan gaz va suyuq mahsulotlar yuqoridan chiqarildi. Keyin sovuq separatorda gaz suyuqlikdan ajratildi va yuvinishdan keyin yangi vodorod bilan aralashtirilgan tsiklga qaytarildi. Uglevodorod gazlari va suvni ajratish uchun ikki bosqichli bosim pasaytirilgandan so'ng, suyuq mahsulot 320-350 ° C gacha bo'lgan so'nggi qaynash nuqtasi va qoldiq (og'ir neft, u) bo'lgan fraktsiyani ajratish bilan distillashdan o'tkazildi. sentrifugalashdan oldin gidrogenlash loyini suyultirish uchun ishlatiladi).

Suyuq fazali gidrogenatsiya ikki sxema bo'yicha amalga oshirildi: pasta hosil qiluvchi vosita orqali yopiq tsikl (to'liq aylanma) va ortiqcha og'ir yog' bilan. Birinchi sxema bo'yicha gidrogenatsiya zavodlarining aksariyati asosan benzin va dizel yoqilg'isi ishlab chiqarishga qaratilgan. Ortiqcha og'ir neft bilan ishlaganda, ko'mir uchun o'rnatish quvvati 1,5-2 baravar oshdi, ammo og'ir yog'ni alohida gidrogenatsiyani engilroq qaynatilgan mahsulotlarga aylantirish yoki elektrod koks ishlab chiqarish uchun ishlatish kerak edi.

Pasta hosil qiluvchi vosita bo'yicha yopilgan tsikl bilan ko'mirni qayta ishlash jarayonida 320 ° C gacha bo'lgan haroratda qaynaydigan suyuq mahsulotlarning unumi 6% gacha bo'lgan vodorod iste'molida (massa) 55-61% (massa) ni tashkil etdi. ). 10-15% fenollar, 3-5% azotli asoslar va 30-50% aromatik uglevodorodlarni o'z ichiga olgan bu mahsulotlar keyinchalik gidrokreking katalizatorlarining statsionar qatlamida ikki bosqichli bug 'fazali gidrogenlashdan o'tkazildi. Dvigatel usuli bo'yicha oktan soni 80-85 bo'lgan benzinning umumiy rentabelligi 35% ga (massa) yetdi va benzin va dizel yoqilg'isini bir vaqtning o'zida ishlab chiqarish bilan ularning umumiy rentabelligi hisoblashda taxminan 45% (massa) ni tashkil etdi. boshlang'ich ko'mir; vodorod ko'mir yoki yarim koksni gazlashtirish orqali olingan.

25% gacha qattiq moddalarni o'z ichiga olgan loy qayta ishlashga yuborildi, bu butun texnologik tsiklning eng og'ir va energiya talab qiladigan bosqichi edi. Gidrogenatning og'ir qismi bilan 12-16% (og'irlik) qattiq moddalar miqdorigacha suyultirilgandan so'ng, loy santrifüjdan o'tkazildi. Qattiq moddalar miqdori taxminan 40% bo'lgan qoldiq quvvati 10-15 t/soat bo'lgan barabanli aylanma pechlarda yarim kokslash yo'li bilan qayta ishlandi va engil suyuq kokslangan mahsulotlar gidrogenatning distillatli fraktsiyasi bilan aralashtirildi. Santrifüj orqali olingan og'ir yog'ni distillash makaron aylanishiga qaytarildi.

Katalizatorning past faolligi, loyni qayta ishlashdagi qiyinchiliklar va boshqa omillar jarayonda yuqori bosim va ko'p miqdorda vodoroddan foydalanishni talab qildi. O'rnatishlar past birlik unumdorligiga ega edi, ular sezilarli energiya zichligi bilan ajralib turardi.

Turli sohalarda I S ° Z Dany p ° ikkinchi avlod R ° taroqlari turli mamlakatlarda va birinchi navbatda SSSR, AQSh va Germaniyada.

Ushbu jarayonlarni ishlab chiqishda tadqiqotning asosiy yo'nalishi asbob-uskunalar unumdorligi bosimini pasaytirish, energiya xarajatlarini kamaytirish, loyni qayta ishlash va katalizatorni qayta tiklashni yaxshilashga qaratilgan. Bugungi kunga kelib, P ko'mir uchun quvvati kuniga 50 dan 600 tonnagacha bo'lgan laboratoriyadan tortib ko'rgazmali zavodlarga qadar ko'mirni to'g'ridan-to'g'ri gidrogenatsiyalash katalitik suyultirish jarayonlarini texnologik loyihalashning 20 ga yaqin variantlari taklif qilingan.

BergiusN-Pipia FRG Ko'mirni gidrogenlashning "yangi nemis texnologiyasi" qayta tiklanmaydigan temir katalizatori yordamida ilgari qo'llanilgan R U Pira jarayoni asosida ishlab chiqilgan. Qadimgi jarayondan farqli o'laroq, pasta tayyorlash uchun aylanma o'rta distillat ishlatiladi (tsentrifuga to'lib ketishi o'rniga). Suyuq mahsulotlar qattiq qoldiqdan vakuum distillash (tsentrifugalash o'rniga) orqali ajratiladi va vodorod ishlab chiqarish uchun loy gazlanadi. Bottropda (Germaniya) ushbu yangilik asosida

Chet elda ishlab chiqilgan ko'mirni katalitik gidrogenlash jarayonlari orasida sanoatda amalga oshirish uchun eng tayyorlanganlaridan biri H-Coa1 jarayonidir (AQSh). Ushbu texnologiyaga ko'ra, suyuqlik fazali gidrogenatsiya 1-rasmda ko'rsatilgan sxema bo'yicha faol nozik dispersli Co-Mo katalizatorining suyuq qatlam yordamida amalga oshiriladi. 3.3.

Quruq ezilgan ko'mir qayta ishlangan gidrogenlash mahsuloti bilan aralashtiriladi va 35-50% (og'irlik) ko'mirni o'z ichiga olgan pasta hosil qiladi, keyin unga siqilgan vodorod kiritiladi. Olingan aralash isitiladi va tarqatish panjarasi ostida suyuq katalizatorli qatlamli reaktorga beriladi. Jarayon 425-480 ° S haroratda va taxminan 20 MPa bosimda amalga oshiriladi. Reaktsiya mahsulotlari va konvertatsiya qilinmagan ko'mir doimiy ravishda reaktordan yuqorida, sarflangan katalizator esa pastda chiqariladi. Katalizatorning doimiy aylanishi va regeneratsiyasi uning yuqori faolligini ta'minlaydi.

Reaktordan chiqarilgan bug'lar kondensatsiyadan so'ng vodorod, uglevodorod gazlari va engil distillatga ajraladi. Gazlar tozalash uchun, vodorod esa aylanish uchun yuboriladi. Reaktorning yuqori qismidagi suyuq mahsulotlar ajratgichga kiradi, unda fraksiya ajratiladi, so'ngra engil va og'ir distillatlarni olish uchun distillashdan o'tkaziladi. Birinchisidan benzin va dizel fraktsiyalari olinadi. Separatorning pastki qismidan chiqarilgan qoldiq mahsulot gidrosiklonlarda ikkita oqimga bo'linadi: past va yuqori qattiq moddalar miqdori bilan.

Birinchi oqim pasta hosil qiluvchi vosita sifatida ishlatiladi, ikkinchisi esa cho'ktirgich bilan tozalanadi va 50% gacha qattiq zarrachalarni o'z ichiga olgan ajratilgan loy vodorod hosil qilish uchun gazlanadi. Loy ajratilgandan keyin qolgan suyuq mahsulot og'ir distillat va qozon yoqilg'isi sifatida ishlatiladigan qoldiqni olish uchun vakuumli distillashdan o'tkaziladi.

"H-Coa1" jarayonida maqsadli mahsulotlarning rentabelligi ko'mirning organik massasi bo'yicha 51,4% ga (wt.), shu jumladan benzin fraktsiyasi (28-200 ° C) -25,2% (wt.), o'rta distillat (200 -) ga etadi. 260°C) - 12,9% (og'ir.) va og'ir distillat - 13,3% (og'.). Suyuq fazali gidrogenlash uchun vodorod iste'moli 4,7% ni tashkil qiladi (g.). Jarayon kuniga 600 tonna ko'mir ishlab chiqarish quvvatiga ega tajriba zavodida ishlab chiqildi.

Mamlakatimizda Yonuvchan qoldiqlar instituti (IGI) Grozgiproneftexim va VNIIneftemash institutlari bilan birgalikda 1970-yillarda ko‘mirni suyuqlikda gidrogenlash orqali qayta ishlash sohasida keng ko‘lamli tadqiqotlar olib bordi.

Guruch. 3.3. "H-Coa1" ko'mirni gidrogenlash orqali suyultirish jarayoni sxemasi:

Ko'mirni tayyorlashning 1 bosqichi; 2 - isitgich; 3 - katalizatorning suyuq qatlamli reaktor; 4 - kondansatör; 5 - vodorodni ajratib olish qurilmasi; 6 - yuqori tezlikdagi separator; 7 - atmosfera ustuni; 8 - gidrosikllar; 9 - ajratuvchi; 10 - vakuumli ustun; 1 - ko'mir; II - vodorod; III - qayta ishlangan og'ir distillat; IV - yopishtirish; V - gidrogenat darajasi; VI - suyuqlangan katalizator darajasi; VII - regeneratsiya qilingan katalizator; VIII - bug'-gaz fazasi; IX - kondensatsiyalangan faza; X - sarflangan katalizator; XI - suyuqlik; XII - qatronlar; XIII - oltingugurtni ajratish va ishlab chiqarish uchun gazsimon uglevodorodlar, ammiak va vodorod sulfidi; XIV - tozalash uchun engil distillat; XV - og'ir distillat; XVI - vodorod ishlab chiqarish uchun qayta ishlanmagan neft qoldig'i; XVII - qayta ishlash uchun og'ir distillat; XVIII-

qoldiq yonilg'i yoqilg'isi. Tadqiqotlar natijasida yangi texnologik jarayon(IGI jarayoni), bunda regeneratsiya qilingan faol katalizator va inhibitor qo'shimchalardan foydalanish, ilg'or loyni qayta ishlash texnologiyasi va bir qator boshqa texnologik echimlardan foydalanish tufayli bosimni 10 MPa ga kamaytirish va yuqori bosimni ta'minlash mumkin bo'ldi. suyuq gidrogenlash mahsulotlarining hosildorligi.Jarayon bosimini pasaytirish solishtirma kapital va ekspluatatsiya xarajatlarini sezilarli darajada qisqartirdi va neftni qayta ishlash sanoatida allaqachon qo'llaniladigan 250-500 m 3 quvvatga ega yuqori unumli reaktorlardan foydalanish imkonini berdi. IGI jarayoni yirik tajriba zavodlarida sinovdan o'tkazilmoqda.

IGI texnologiyasiga ko'ra, ko'mir 5-13 mm gacha bo'lgan zarrachalar hajmiga qadar maydalanadi, vorteks kameralarida 1,5% qoldiq namlik miqdorigacha yuqori tezlikda quritiladi, so'ngra ikkinchi marta maydalanadi. 100 mikrondan kam bo'lgan zarracha hajmiga tebranish silliqlash orqali.

Tozalangan ko'mirga 0,2% Mo va 1,0% Fe (III) katalizatori qo'llaniladi. Bu kombinatsiya ko'mirning organik massasini 83% gacha konvertatsiya qilish darajasiga erishish imkonini beradi.Katalizatorning maksimal faolligi uni eritmadan quritilgan ko'mirga qo'llashda ta'minlanadi. Ko'mir va katalizator tuzlarini qo'shma vibro-silliqlash ham samaralidir, chunki bu ko'mirning organik massasi strukturasining mikroporlarini ochadi va katalizatorning ko'mir yuzasida to'liq va bir xil cho'kishini ta'minlaydi.

Katalizatordan tashqari reaksiya zonasiga ingibitorlar kiritilishi mumkin, masalan, xinolin, antrasen va erkin radikallarni barqarorlashtiradigan va ularning parchalanishi paytida atom vodorodining chiqishi tufayli ko'mirning organik qismini yo'q qilishni faollashtiradigan boshqa birikmalar. Ushbu qo'shimchalarning 1-5% ni joriy etish ko'mirning konversiya darajasini va suyuq mahsulotlarning 10-15% ga oshishini ta'minlaydi.

Unga qo'llaniladigan katalizatorli ko'mir makaron tayyorlash tizimiga kiradi. Pasta hosil qiluvchi vosita sifatida qaynash nuqtasi 300-400 ° S bo'lgan ko'mir distillati ishlatiladi, u alohida bosqichda 10 MPa bosim ostida oldindan gidrogenlanadi. Jarayonning normal o'tkazilishi uchun pasta ko'mir va erituvchining teng nisbati bilan tayyorlanadi; ko'mir miqdori yuqori bo'lganligi sababli, pastani tizimda tashish uning yuqori viskozitesi tufayli qiyin. Gazsimon vodorod kiritilgan ko'mir-neft pastasi quvurli pechda oldindan qizdiriladi va 1,0-1,5 soat -1 kosmik tezlikda ichi bo'sh isitilmaydigan reaktorlar tizimiga kiradi. Xamirning reaktorda turishi (30-60 min.) davomida koʻmirni gidrogenlash reaksiyalari uglevodorod gazlari (% -C4, ammiak, vodorod sulfidi va uglerod oksidlari [10% gacha (ogʻ.)), suv hosil boʻlishi bilan boradi. va suyuq mahsulotlar.. Jarayon issiqlik chiqishi bilan davom etar ekan, haroratni nazorat qilish uchun reaktorlarga vodorod o'z ichiga olgan sovuq gaz yuboriladi va u aralashtirish vositasi sifatida ham xizmat qiladi.

Reaktordan gidrogenatsiya reaktsiyasi mahsulotlari issiq separatorga yuboriladi. Separatorning yuqori qismidan tarkibida gazlar va engil suyuq mahsulotlar bo'lgan bug'-gaz oqimi, pastdan esa 300-325 ° C dan yuqori qaynayotgan suyuq mahsulotlar, reaksiyaga kirishmagan ko'mir, kul va katalizatordan iborat loy chiqariladi.

Bu loyning umumiy qattiq moddalari miqdori 10-15% ni tashkil qiladi (g.). Gaz-bug 'oqimi sovutiladi va suyuq qismga va tarkibida 75-80% (hajm) vodorod, C1-C4 uglevodorodlar, ammiak, vodorod sulfidi va uglerod oksidi bo'lgan uglevodorod gaziga ajratiladi. Qisqa davrli adsorbsiya bilan boshqa gazlar ajratilgandan so'ng, vodorod jarayonga qaytariladi. Uglevodorod gazidan vodorod ishlab chiqarish jarayonida uning sarflanishining 50-60% miqdorida foydalaniladi. Kerakli vodorodning qolgan qismi ko'mirni yoki loyni qayta ishlash qoldiqlarini gazlashtirish orqali alohida zavodda ishlab chiqariladi.

3.6-jadval. Turli xil ko'mirni gidrogenlash jarayonlarining suyuq mahsulotlarining neftga nisbatan tavsifi

Jarayonning texnik jihatdan eng murakkab bosqichlaridan biri bo'lgan loyni qayta ishlash IGI sxemasida ikki bosqichda amalga oshiriladi. Birinchi bosqichda loy taxminan 30% (og'ir.) bo'lgan qoldiq qattiq moddalar miqdorigacha filtrlanadi, ikkinchisida esa hosil bo'lgan qoldiqda 50-70% (og'irlik) qattiq moddalar miqdorigacha vakuum distillashdan o'tkaziladi. . Ushbu qoldiq mahsulot suyuq quyi siklon pechida yondiriladi. Yonish jarayonida molibden 97-98% ga gaz fazasiga (1M02O3) o'tadi va kulga yotqiziladi, undan keyin uni qayta ishlatish uchun gidrometallurgiya usullari bilan ajratib olinadi. Yonish vaqtida ajralib chiqadigan issiqlikdan 2,5-2,8 ming kVt/soat elektr energiyasi yoki har bir tonna loy qoldig'iga 11 t bug' hosil qilish mumkin.

Ko'mir gidrogenatsiyasini qayta ishlashning suyuq mahsulotlari oddiy neftdan elementar tarkibi va vodorod miqdorining pastligi, shuningdek, azot va kislorod o'z ichiga olgan birikmalar va alkenlarning sezilarli miqdori mavjudligi bilan farqlanadi (3.6-jadval). Shuning uchun, tijorat motor yoqilg'ilarini olish uchun ular ikkilamchi gaz fazali gidrogenatsiyaga ishlov berishlari kerak.

IGI jarayonining sxemasida qaynoq nuqtasi 400 ° C gacha bo'lgan suyuq fazali ko'mir gidrogenatsiyasining keng distillatini gidrotozalash reaktorning ikkita harorat zonasida ketma-ket 10 MPa bosim ostida amalga oshiriladi. yuqori qaynoq birikmalar hosil bo'lishiga olib keladigan kiruvchi polimerizatsiya reaktsiyalaridan qoching. Birinchi zonada 230-250°S da

Polimerlanishga eng moyil bo'lgan alkenlarning vodorodlangan qismi. Keyin, l;400 ° C haroratda, alkenlarning asosiy massasi va qisman aromatik birikmalar vodorodlanadi; oltingugurt, kislorod va azot o'z ichiga olgan birikmalarning yo'q qilinishi ham sodir bo'ladi. Gidrotozalash neftni qayta ishlashda keng qoʻllaniladigan alyuminiy-kobalt-molibden katalizatorlari ishtirokida amalga oshiriladi. Biroq, bir qator hollarda, ko'mir distillatlarida geteroatomik birikmalarning ko'pligi sababli, bu katalizatorlar etarli darajada samarali emas yoki tezda zaharlanadi. Shuning uchun yangi barqaror katalizatorlar talab qilinadi.

IGI texnologiyasidan foydalangan holda qo'ng'ir ko'mirni gidrogenlashning dastlabki distillatining xarakteristikalari va uni gidrotozalash mahsulotlari Jadvalda keltirilgan. 3.7. Suyuq fazali ko'mir gidrogenatsiyasining birlamchi distillat mahsulotlari beqaror. Saqlash vaqtida ular rangini o'zgartiradi va erimaydigan cho'kmalarni hosil qiladi, ular mavjudligidan kelib chiqadi

3.7-jadval. Qo'ng'ir ko'mirni suyuq fazali gidrogenlash distillatining xarakteristikasi va unumi va uni gidrotozalash mahsulotlari

	Gidrogenlash distillati	Distillatli gidrotexnika mahsulotlari
Ko'rsatkich		ar-th summasi	va. k. -180 ° S
Zichlik, kg / m 3 Tarkib,
azotli asoslar
yod soni, Guruh uglevodorod tarkibi, parafinlar va naftenlar aromatik uglevodorodlar Fraktsion tarkibi, °C: 50% (hajm) c.k. elementar tarkibi, Dastlabki distillatdan olingan hosil, % (og.)			86.01 13,98 0,01

pirrol kabi asosli bo'lmagan tabiatdagi azot o'z ichiga olgan birikmalarning iz miqdoridagi tarkibi. Bu birikmalar gidrotozalash jarayonida to‘liq olib tashlanishi mumkin emas va yetarlicha barqaror mahsulotlarni olish uchun jarayonning umumiy sxemasiga keng gidrogenlash distillatini yoki uning fraksiyalarini adsorbsion va ekstraktiv denitrogenatsiyalashni kiritish tavsiya etiladi.

kasr i. k.- 180 ° C gidrotozalangan distillat 66 (motor usuli) oktan soniga ega va haqiqiy qatronlar va azotli birikmalarning ko'payishi bilan tavsiflanadi. Yuqori oktanli motor benzinining tarkibiy qismini olish uchun uni chuqur gidrotexnika bilan tozalash va keyinchalik isloh qilish talab etiladi. Dizel fraktsiyasi, aromatik uglevodorodlarning yuqori miqdori tufayli, nisbatan past setan soniga ega. Qaynish nuqtasi 300-400 ° S bo'lgan fraktsiya, uning bir qismi pasta hosil qiluvchi komponent sifatida ishlatiladi, benzin va dizel fraktsiyalarini ishlab chiqarish uchun gidrokreking uchun xom ashyo sifatida xizmat qilishi mumkin. IGR texnologiyasining ikkita varianti bo'yicha Kansk-Achinsk havzasining qo'ng'ir ko'mirini gidrogenlashning moddiy balansi quyida keltirilgan (I numeratorda - loyni 70% qattiq moddalar miqdorigacha qayta ishlash, II variantda - bir xil, 50%):

~ Qabul qilingan

Olingan [% (wt.)] [% (wt.)]

shu jumladan:		Dizel yoqilg'isi
		qozon yoqilg'isi
Katalizator		Ishlab chiqarish uchun gaz
Inhibitor
Vodorod (bilan		vodorod sulfidi
		Karbonat angidrid

Ko'rinib turibdiki, ko'mirni to'liq qayta ishlash bilan 45-55% (massa) motor yoqilg'isi va kimyoviy mahsulotlar olinadi.

IGR usulida ko'mirni suyultirish mahsulotlaridan TS-1 tipidagi samolyot yoqilg'isi ham olinishi mumkin. Buning uchun "defenolizatsiya" dan keyin suyuqlik fazali gidrogenlashning umumiy distillatidan ajratilgan 120-230 ° S fraktsiya ketma-ket uch bosqichdan o'tishi kerak: past haroratli gidrogenatsiya (6 MPa, 230 ° S, keng gözenekli alyuminiy- nikel-molibden katalizatori), gidrotozalash (6 MPa, 380 ° S va bir xil katalizator) va aromatik uglevodorodlarni gidrogenlash (6 MPa, 290 ° S, tijorat alyuminiy palladiy sulfid katalizatori). Uchinchi bosqich, agar 120-230 ° S gacha bo'lgan gidroizolyatsiya qilingan fraktsiyada 22% dan ortiq bo'lsa, zarur.

Guruch. 3.4. IGI texnologiyasidan foydalangan holda ko'mirni gidrogenlash orqali motor yoqilg'ilarini ishlab chiqarish sxemasi - Grozgipro-Neftexim:

1-ko'mir tayyorlash; 2 - ko'mirni suyultirish; 3 -- vodorod ishlab chiqarish; 4 - qattiq qoldiqni izolyatsiya qilish; 5 6, 10 - tuzatish; 7 - loyni yo'q qilish moslamasi; 8 - fenollarni ajratib olish; 9 - gidrogenlash; 11 - gidrotozalash va isloh qilish; 12, 14 - gidrokreking; 13 - izomerlanish va gidrogenlash;

1 - ko'mir; 11 - pasta moddasi; III - katalizator; IV-vodorod; V - gazlar C 4 va CO; VI - gidrogenlashning suyuq mahsulotlari; VII - G4Nz, Ng$ va CO2; VIII - Fraksiya >400 °S; IX - qattiq qoldiq; X - suv; XI - feiol, kresollar; XII - "n ning kasri. k. - 180 ° S; XIII - fraktsiya 180-300 ° S; XIV - fraktsiya 300-400 ° S; XV - qurilish materiallari ishlab chiqarish uchun kul; XVI - texnologik bug '; XVII - elektr energiyasi; XVIII - benzin; XIX - reaktiv yoqilg'i; XX - dizel yoqilg'isi

^ massa.) aromatik uglevodorodlar. Ammo ma'lumotlar.

IGI jarayonida gidrogenlangan mahsulot va uning fraksiyalarini qayta ishlash jarayonlarining turli to'plamlarini texnologik sxemaga kiritish orqali hosil bo'lgan benzin va dizel yoqilg'isi nisbatini 1: 0 dan 1: 2,6 gacha o'zgartirish mumkin. Benzin ishlab chiqarishni maksimal darajada oshirish uchun dizel fraksiyalarini gidrokreklash mumkin. IGI texnologiyasiga asoslangan variantlardan biriga ko'ra motor yoqilg'isini olish sxemasi 2-rasmda ko'rsatilgan. 3.4. Ushbu sxema bo'yicha yiliga 3 million tonna motor yoqilg'isini ishlab chiqarishni tashkil etishda Kansk-Achinsk havzasidan yiliga 19,7 million tonna qo'ng'ir ko'mir, shu jumladan vodorod ishlab chiqarish uchun 9 million tonna, vodorod ishlab chiqarish uchun 3 million tonna gazlashtirish kerak bo'ladi. va energiya ehtiyojlari uchun 7,3 mln. Bunda quyidagi mahsulotlar ishlab chiqarilishi mumkin (yiliga million tonnada): benzin - 1,45, dizel yoqilg'isi - 1,62, suyultirilgan gazlar - 0,65, ammiak - 0,07 va oltingugurt - 0,066. Termal k. va. bunday ishlab chiqarishning 55% ni tashkil qiladi.

Ko'mirni gidrogenatsiyalashning xorijiy jarayonlarida, shuningdek, suyuq mahsulotlarni yangilash va qayta ishlash uchun turli xil variantlardan foydalanish rejalashtirilgan. Masalan, BIS-I jarayoni asosida kuniga 30 ming tonna bitumli ko'mirni qayta ishlash majmuasi loyihasida barcha suyuq gidrogenlash mahsulotlari taxminan 50% konversiya darajasi bilan gidrokrekingga duchor bo'ladi. Qo'shimcha gidrotozalashdan so'ng hosil bo'lgan benzin fraktsiyasi 100 oktanli motor benzin komponentini olish uchun reformingga yuborilishi kerak (tadqiqot usuli). Umuman olganda, kompleks quyidagi mahsulotlarni (kuniga ming tonna) olishi kutilmoqda: avtomobil benzini - 2,78, o'rta distillatlar - 8,27, og'ir mazut - 4,75, suyultirilgan gazlar - 0,64 va oltingugurt - 0,12 . Majmuani qurish uchun kapital xarajatlar 5,7 milliard dollarga baholangan (1982 yil narxlarida). 90% quvvat yuklanganda yillik ekspluatatsiya xarajatlari (million dollarda) bo'ladi: ko'mir narxi - 420, energiya xarajatlari - 101, katalizatorlar va kimyoviy moddalar - 77, operatsion materiallar - 114, xodimlarga texnik xizmat ko'rsatish (1900 kishi) - 79.

Mavjud hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, hozirgi kunga qadar ishlab chiqilgan texnologiyalardan foydalangan holda gidrogenlash usuli bilan ko'mirdan motor yoqilg'isini ishlab chiqarish uchun arzonlashtirilgan xarajatlar ularni neft xom ashyosidan olish uchun sarflangan xarajatlardan bir necha baravar yuqori. Biroq, ishlab chiqarilgan neftdan, masalan, qimmatbaho neftni qayta ishlash texnikasi yoki chuqur dengiz qirg'oqlaridan ishlab chiqarilgan yoqilg'ilarga nisbatan xarajatlar farqini kamaytirish mumkin.

Ko‘pgina mamlakatlarda ko‘mirni gidrogenlashda qayta ishlash sohasida olib borilayotgan ilmiy-tadqiqot va tajriba-konstruktorlik ishlari jarayonlarning texnologik va instrumental loyihasini takomillashtirish, yangi katalizatorlar va qo‘shimchalar yaratish, barcha bosqichlarning energiya samaradorligini oshirishga qaratilgan. Ushbu qidiruvlar ko'mirdan motor yoqilg'isini olish uchun birlik xarajatlarni kamaytirishni ta'minlaydi. Suyuqlanish mahsulotlarini ajratish bosqichlarini murakkablashtirmasdan va xom ashyoni isitish uchun sarflanadigan energiyani yo'qotmasdan, ko'mirni gidrogenlash va gazlashtirish jarayonlarini yagona oqimda kombinatsiyasini istiqbolli deb hisoblash kerak.

Ko'mirni gazlashtirish va uglevodorod yoqilg'ilarini sintez qilish

Ko'mirdan motor yoqilg'ilarini bilvosita suyultirish yo'li bilan olishda birinchi bosqich gazlashtirish hisoblanadi.

Qattiq yoqilg'ini gazlashtirish - bu oksidlovchi moddalar (havo yoki texnik kislorod, suv bug'lari) ishtirokida yoqilg'ining organik qismi yonuvchi gazlar aralashmasiga aylanadigan issiqlik jarayoni.

19-asrning boshlarida ko'mirni distillash natijasida olingan gaz dunyoning yirik shaharlarida ko'chalarni yoritish uchun ishlatilgan. Dastlab, u kokslash jarayonida olingan, ammo asrning o'rtalariga kelib, koks va ko'mirni qoldiqsiz gazlashtirish sanoat miqyosida tsiklik, keyin esa doimiy ishlaydigan gaz generatorlarida amalga oshirildi. Bu asrning boshida ko'mirni gazlashtirish dunyoning ko'pgina mamlakatlarida, birinchi navbatda, energiya gazlarini ishlab chiqarish uchun keng tarqalgan edi. 1958 yilga kelib SSSRda har xil o'lchamdagi va dizayndagi 2500 ga yaqin gaz generatorlari ishladi, bu har xil turdagi qattiq yoqilg'idan yiliga 35 milliard m 3 energiya va texnologik gaz ishlab chiqarishni ta'minladi. Biroq tabiiy gaz ishlab chiqarish va tashishning keyingi jadal o‘sishi tufayli qattiq yoqilg‘ini gazlashtirish hajmi ham mamlakatimizda, ham xorijda sezilarli darajada kamaydi.

Ko'mirni gazlashtirish yuqori haroratlarda amalga oshiriladi va ko'p bosqichli heterojen fizik-kimyoviy jarayondir. Ko'mirning organik massasi, birinchi navbatda, uning bir qismi bo'lgan uglerod gazsimon oksidlovchilar bilan o'zaro ta'sir qiladi. Bunday holda, uglerodning kislorod va suv bug'lari bilan quyidagi asosiy reaktsiyalari sodir bo'ladi:

Ko'rsatilgan reaktsiya mahsulotlariga qo'shimcha ravishda, ko'mirni gazlashtirish jarayonida ularni isitishning birinchi bosqichida piroliz mahsulotlari hosil bo'ladi.

* Reaksiyalarning issiqliklari 15 °C haroratda va 0,1 MPa bosimda beriladi.

Liza. Gazlashtirish jarayonida, qoida tariqasida, ko'mirning deyarli butun organik qismi gazga, ba'zi hollarda esa qisman smolaga aylanadi, mineral qismi esa reaksiyaga kirishmagan yoqilg'ining kichik aralashmasi bilan kul yoki suyuq cüruf hosil qiladi.

Hidrogenatsiyadan farqli o'laroq, gazlashtirish jarayonlari uchun xom ashyoga qo'yiladigan talablar metamorfizm bosqichida va petrografik tarkibda sezilarli cheklovlarga ega emas, lekin mexanik va issiqlik quvvati, sinterlash, namlik, kul va oltingugurtning roli juda katta. Bu parametrlar bo'yicha bir qator cheklovlar ko'mirni oldindan davolashdan so'ng kamayadi - quritish, oksidlanish va boshqalar.. Ko'mirni muayyan gazlashtirish jarayonlarida qo'llashning eng muhim ko'rsatkichi kul qoldiqlarining erish harorati hisoblanadi. U asosiy jarayonning harorat oralig'ini va kulni tozalash tizimini tanlashni belgilaydi.

Qattiq yoqilg'ining faolligi va gazlash tezligi ko'p jihatdan katalizator sifatida ishlaydigan mineral komponentlarga bog'liq. Qazib olingan ko'mirlarning mikroelementlarining gazlashtirish jarayonida nisbiy katalitik ta'sirini quyidagi qatorlar bilan ifodalash mumkin:

Qattiq yoqilg'ini gazlashtirishning individual jarayonlarini tavsiflovchi asosiy parametrlarga quyidagilar kiradi: reaktsiya zonasiga issiqlikni etkazib berish usuli; gazlashtiruvchi vositani etkazib berish usuli; gazlashtiruvchi vositaning turi; jarayon harorati va bosimi;

mineral qoldiqni hosil qilish usuli va uni tushirish. Bu parametrlarning barchasi bir-biriga bog'langan va asosan gaz generatorlarining dizayn xususiyatlari bilan belgilanadi.

Uglerodning suv bug'i bilan reaktsiyasining endotermik ta'sirini qoplash uchun zarur bo'lgan issiqlik ta'minoti usuliga ko'ra, gazlashtirish jarayonlari avtotermik va allotermik bo'linadi. Avtotermik jarayonlar eng ko'p qo'llaniladi; ularda issiqlik jarayonga kiritilgan ko'mirning bir qismini yoqish orqali olinadi. Allotermik jarayonlarda issiqlik aylanayotgan qattiq, suyuq yoki gazsimon sovutish suvi bilan ko'mirni to'g'ridan-to'g'ri isitish, sovutish suvini reaktor devori orqali bilvosita qizdirish yoki reaktorga botiriladigan isitish elementi yordamida ta'minlanadi.

Reaktorda yoqilg'i va oksidlovchi o'rtasidagi o'zaro ta'sir jarayonini tashkil qilish uchun qo'pol ko'mirning uzluksiz harakatlanuvchi qatlami, ko'mir va oksidlovchining kirish rejimida oqim oqimi va nozik taneli ko'mirning suyuq qatlamlari qo'llaniladi. Uzluksiz yotqizilgan gaz generatorlarida bo'lakli yoqilg'ining pastga siljishi va issiq gazlar oqimining yuqoriga qarab harakatlanishi tashkil etilgan. Bu tamoyil jarayonning yuqori kimyoviy va issiqlik faolligini belgilaydi va ko'mirning ko'p turlarini gazlashtirishga imkon beradi, ko'mirdan tashqari. Bunday gaz generatorlarining o'ziga xos mahsuldorligi ko'mirning nozik fraktsiyalarini kiritish bilan cheklanadi, bu qisman bosimning oshishi bilan qoplanadi. Ko'mir qatlamining yuqori qismidagi o'rtacha harorat mahsulot gazida metan miqdorining ko'payishiga [10-12% gacha (hajm)], shuningdek, smola, suyuqlik kabi qo'shimcha mahsulotlarning sezilarli darajada shakllanishiga olib keladi. uglevodorodlar va fenollar.

Ezilgan ko'mir suyuq qatlamli gaz generatorlariga yuklanadi - zarracha hajmi 0,5-8,0 mm. Suyuqlashtirish rejimi gazlashtiruvchi vositani etkazib berish bilan qo'llab-quvvatlanadi. To'shakda yaxshi aralashtirish issiqlik va massa uzatishning yuqori sur'atlarini ta'minlaydi va gazlashtirish jarayonida amalda qo'shimcha mahsulot suyuq mahsulotlar hosil bo'lmaydi. Olingan gazdagi metan miqdori odatda 4% dan oshmaydi (hajm). Shu bilan birga, suyuq yotqizilgan jarayonlarda kichik yonilg'i zarralari olib tashlanadi, bu bir o'tishda konversiya darajasini pasaytiradi va keyingi texnologik bosqichlar uskunasining ishlashini murakkablashtiradi.

Tozalangan ko'mir kirish gaz generatorlarida qayta ishlanadi. U reaktorga bug '-kislorod portlashi bilan birga oqimda kiritiladi, reaksiya zonasida harorat 2000 ° C ga etadi. Bunday gaz generatorlarida barcha turdagi ko'mirlarni qayta ishlash mumkin. Ulardagi reaksiyalar yuqori tezlikda amalga oshadi, bu esa yuqori mahsuldorlikni ta'minlaydi. Mahsulot gazida metan, smola va suyuq uglevodorodlar deyarli mavjud emas. Ammo yuqori ish harorati tufayli bunday gaz generatorlarida kislorod iste'moli doimiy yoki suyuq yonilg'i to'shagiga ega gaz generatorlariga qaraganda ko'proq bo'ladi va yuqori issiqlik samaradorligini ta'minlash uchun samarali issiqlikni qayta tiklash tizimi talab qilinadi. Bunday gaz generatorlarini ishlatishda xom ashyoni etkazib berish rejimiga qat'iy rioya qilish kerak, chunki reaktorda bir vaqtning o'zida kichik miqdordagi ko'mir joylashganligi sababli, rejimning har qanday buzilishi jarayonni to'xtatishga olib keladi.

Kiruvchi gazlashtirishning bir varianti quruq maydalangan yoqilg'i o'rniga suv-ko'mir shlamini ishlatishdir. Bu reaktorni yoqilg'i bilan ta'minlashni osonlashtiradi va uni yuklash uchun bunker tizimlaridan foydalanish zaruratini yo'q qiladi.

Odatda, gazlashtirish jarayonlarida gazlashtiruvchi moddalar havo, kislorod va bug 'bo'ladi. Bug '-havo portlashi bilan havo ajratish moslamasiga ehtiyoj qolmaydi, bu jarayonning narxini pasaytiradi, ammo hosil bo'lgan gaz past kaloriya hisoblanadi, chunki u atmosfera azoti bilan juda suyultiriladi. Shuning uchun gazlashtirish sxemalarida bug'-kislorod portlashiga ustunlik beriladi va bug'ning kislorodga nisbati shartlar bilan belgilanadi. jarayonni amalga oshirish. Gidrogasifikatsiya jarayonlarida gazlashtiruvchi moddalardan biri sifatida vodorod ishlatiladi va metanga boy yuqori kaloriyali gaz olinadi.

Gazlashtirish harorati, tanlangan texnologiyaga qarab, juda katta farq qilishi mumkin - 850 dan 2000 ° S gacha. Harorat rejimi ko'mirning reaktivligi, kulning erish harorati va hosil bo'lgan gazning kerakli tarkibi bilan belgilanadi. Avtotermik jarayonlarda reaktordagi harorat bug ': portlashdagi kislorod nisbati bilan boshqariladi. Allotermik jarayonlar uchun u sovutish suyuqligining mumkin bo'lgan maksimal isitish harorati bilan cheklanadi.

Turli gazlashtirish jarayonlarida bosim atmosferadan 10 MPa gacha o'zgarishi mumkin. Bosimning oshishi harorat va jarayonning energiya samaradorligini oshirish uchun qulay sharoit yaratadi va mahsulot gazida metan kontsentratsiyasining oshishiga yordam beradi. Gazni olish holatlarida bosim ostida gazlashtirish afzalroq bo'lib, undan keyin sintezda qo'llaniladi, ular yuqori bosimlarda amalga oshiriladi (sintez gazini siqish uchun xarajatlar kamayadi). Bosimning oshishi bilan gazlashtirish tezligini va gaz generatorlarining birlik quvvatini oshirish mumkin. Bo'lak va yirik taneli yoqilg'ini gazlashda gazlashtirish tezligi bosim qiymatining kvadrat ildiziga mutanosib, nozik taneli va maydalangan yoqilg'ini gazlashda esa bosim qiymatiga proportsionaldir.

Suyuq kulni tozalash bilan gaz generatorlarida jarayon kul erish nuqtasidan yuqori haroratlarda (odatda 1300-1400 ° S dan yuqori) amalga oshiriladi. "Quruq kul" gaz generatorlari past haroratlarda ishlaydi va kul ulardan qattiq holda chiqariladi.

Uglerod oksidi va vodorodga qo'shimcha ravishda gazlashtiruvchi gaz tarkibida oltingugurt va ammiak bo'lgan birikmalar mavjud bo'lib, ular keyingi sintez uchun katalizatorlar uchun zaharlar, shuningdek, fenollar, qatronlar va suyuq uglevodorodlardir. Ushbu birikmalar gaz generatoridan keyin tozalash bosqichida chiqariladi. Sanoat gazlashtirish jarayonlarida sintez gazini oltingugurt birikmalari va karbonat angidriddan tozalash uchun ushbu komponentlarni fizik va kimyoviy singdirish usullari qo'llaniladi. Absorber sifatida metanol, propilen karbonat, N-metilpirolidon, sulfolan va diizopropanolamin, dimetil va polietilen glikollar, etanolaminlar va boshqalar ishlatiladi.

Sintez gazida CO: Hg ning optimal nisbatini ta'minlash uchun texnologik sxema odatda maxsus o'z ichiga oladi.

"3.5-rasm. Ko'mirni gazlashtirish jarayonining sxemasi 1 - ko'mirni quritish va maydalash; 2_ - havoni ajratish; 3 - gazlashtirish; 4 - kul yoki shlakdan foydalanish; 5 - xom gazni tozalash; 6 - CO konversiyasi;

I - ko'mir; II - suv bug'lari; III - azot; IV-kislorod; V - kul yoki cüruf; VI - xom gaz; VII - tozalangan gaz; VIII - NgB, GShz, qatronlar; /.X - sintez gazi; X - C0 3

uglerod oksidini bug 'bilan katalitik aylantirish uchun ny birlik.

Keyinchalik qayta ishlashga tayyor bo'lgan sintez gazini ishlab chiqarish bilan gazlashtirish jarayonining sxemasi rasmda ko'rsatilgan. 3.5.

Maksimal issiqlik samaradorligiga erishish va. e. jarayonda gaz generatori yuqori bosimda, kislorod va suv bug'ining kam iste'moli va kam issiqlik yo'qotishlari bilan ishlashi kerak. Shuningdek, gazlashtirish jarayonida qo'shimcha mahsulotlarning minimal miqdori olinishi va jarayonning turli xil ko'mirlarni qayta ishlashga mos kelishi maqsadga muvofiqdir. Biroq, bu omillarning ba'zilari bir-birini istisno qiladi. Masalan, kislorodning kam iste'molini ta'minlash va shu bilan yon mahsulotlardan qochish mumkin emas. Shuning uchun, har bir aniq holatda, jarayon parametrlarining optimal kombinatsiyasini tanlash talab qilinadi.

Hozirgi vaqtda 50 dan ortiq turdagi gaz generatorlari ishlab chiqilgan, ammo ulardan faqat * to'rttasi sanoatda qo'llanilishini topdi: Lurgi, Winkler, Koppers-Totzek va Texaco gaz generatorlari. Ushbu qurilmalar asosida amalga oshiriladigan gazlashtirish jarayonlarining asosiy ko'rsatkichlari Jadvalda keltirilgan. 3.8.

Lurgi jarayoni birinchi marta sanoat miqyosida 1936 yilda Germaniyada qo'llanilgan. 1952 yilda ushbu turdagi gaz generatorlarining ikkinchi avlodi yaratildi va hozirgi kunga qadar turli mamlakatlarda Lurgi generatorlari bilan 100 dan ortiq qurilmalar qurilgan. Bitta agregatning unumdorligi quruq gaz uchun 8 dan 75 ming m 3 / soatgacha oshdi.

Lurgi gaz generatorlarida ko'mir yopilgan bunker orqali reaksiya zonasiga kiritiladi va qarshi oqimdagi bug'-kislorod aralashmasida gazlanadi. Ikkinchisi ko'mir qatlamini qo'llab-quvvatlaydigan panjara ostida oziqlanadi; quruq kul bir xil panjara orqali chiqariladi. Bug'ning hajm-nisbati: kislorod shunday tanlanadiki, ko'mir qatlamining harorati kulning erish nuqtasidan past bo'ladi. Jeneratorning sovutish ko'ylagida to'yingan suv bug'lari hosil bo'ladi.

Gazlashtiruvchiga kiradigan ko'mir ketma-ket uchta isitish zonasidan o'tadi. Birinchi zonada - reaksiyaning yuqori qismi

	gaz generatori
Ko'rsatkich Ko'mirning xarakteristikalari: turi zarracha kattaligi, mm namlik, % (massa.) Reaktordagi ko'mirning holati Ish bosimi, MPa Gaz generatoridagi maksimal harorat, °C Portlash turi Kul holati Ko'mirning gaz generatorida turish vaqti Uglerodga aylanish darajasi, % Gaz generatorining maksimal birlik quvvati: ko'mir, t/s WMD gaz uchun, ming m 3 / soat Iste'mol, t/t WMD: bug 'kislorod Bug'/kislorod miqdori nisbati Xom gaz tarkibi*, % (hajm): Gazdagi o'rtacha H2:CO nisbati Gazning kalorifik qiymati (eng yuqori), MJ/m3 Gaz generatorining issiqlik samaradorligi, %	Kokslashdan tashqari barcha ko'mirlar 6-40 Statsionar qatlam 2,0-3,0 1-3 soat quriting 99	Lignitlar va subbitumli 0,1-8 Pseudo suyultirilgan qatlam 0,12-0,21 P a r o k i s 20-40 daqiqa 60-90	"KorreGB- Kesish rejimi portly Suyuqlik 0,5-10 s 90-96	"Texaso" ko'mir 0,1-10 40 gacha Kirish rejimida suv-ko'mir suspenziyasi 3,5-4,0 shlak 1-10 s 99

tora - 350 ° S haroratda issiq gazlar bilan quritiladi, o'rtada - l haroratda; 600 ° C, ko'mir gazlar, smola va yarim koks hosil bo'lishi bilan yarim kokslanadi. gaz generatorining tagida joylashgan uchinchi zona, 870 ° S haroratda, yoqilg'ining bug 'va kislorod bilan reaktsiyalari natijasida amalda metan bo'lmagan gaz hosil bo'ladi. Gaz ko'mir qatlamidan pastdan yuqoriga o'tadi, uning harorati pasayadi va reaktorning sovuqroq zonalarida metan hosil bo'lish reaktsiyalari boshlanadi. Shunday qilib, hosil bo'lgan mahsulot gazida to'yinmagan uglevodorodlar va qatronlar mavjud bo'lib, ular majburiy gazni tozalashni talab qiladi va keraksiz komponentlarni sovutish va olib tashlash uchun suvning yuqori iste'moliga sabab bo'ladi. Gaz tarkibida metan miqdori ham ko'paygan [8-12% gacha (hajm)] 1 .

Lurgi gazlashtirish jarayoni 99% ga yetib, yuqori darajadagi uglerod konversiyasi bilan tavsiflanadi. Gaz generatorining issiqlik samaradorligi 75-85% ni tashkil qiladi. Lurgi jarayonining afzalligi shundaki, u ko'tarilgan bosimda amalga oshiriladi, bu gaz generatorining birligi unumdorligini sezilarli darajada oshiradi va undan keyingi sintezda foydalanilganda gazni siqish narxini kamaytiradi.

Winkler jarayoni ko'mirni gazlashtirishning birinchi tijorat jarayonidir. Ushbu turdagi ishlaydigan gaz generatorlarining maksimal birlik quvvati hozirgi vaqtda soatiga 33 ming m 3 gazni tashkil qiladi. Jarayon ko'mirni atmosfera bosimida suyuq qatlamda qayta ishlashga asoslangan. To'shakdagi harorat quruq shaklda reaktordan chiqariladigan kulning yumshatilish haroratidan 30-50 ° C pastroqda saqlanadi.

Winkler gaz generatori ichkaridan o'tga chidamli material bilan qoplangan qurilma bo'lib, ezilgan ko'mir orqali bug'-kislorod aralashmasini puflash orqali suyuq qatlam hosil bo'ladi. Kattaroq ko'mir zarralari to'g'ridan-to'g'ri to'shakda gazlanadi, nozik zarralar esa amalga oshiriladi. u va reaktorning yuqori qismida 1000-1100 ° S haroratda gazlashtiriladi, bu erda gazlashtiruvchi vosita qo'shimcha ravishda beriladi. Reaktorda intensiv issiqlik va massa almashinuvi tufayli hosil bo'lgan gaz piroliz mahsulotlari bilan ifloslanmaydi va kam metanni o'z ichiga oladi. Kulning 30% ga yaqini reaktor ostidan quruq shaklda vintli konveyer yordamida chiqariladi, qolgan qismi gaz oqimi orqali amalga oshiriladi va siklon va skrubberlarda ushlanadi.

Winkler jarayoni yuqori mahsuldorlikni, turli xil ko'mirlarni qayta ishlash va yakuniy mahsulot tarkibini nazorat qilish qobiliyatini ta'minlaydi. Biroq, bu jarayonda reaksiyaga kirishmagan *ko'mirning yo'qotishlari yuqori bo'ladi - 25-30% gacha (og'.) reaktordan amalga oshiriladi, bu issiqlik yo'qotilishiga va jarayonning energiya samaradorligini pasayishiga olib keladi. Suyultirilgan qatlam jarayon rejimidagi o'zgarishlarga juda sezgir va past bosim gaz generatorlarining ish faoliyatini cheklaydi.

Yuvish rejimida kukun holida yoqilg'ini gazlashtirish jarayonlarining vakili "Korregv-T^gek" jarayonidir. Sintez gazining quvvati soatiga 4 ming m 3 bo'lgan ushbu turdagi birinchi sanoat gaz generatori 1952 yilda yaratilgan; zamonaviy gaz generatorlari 36-50 ming m 3 / soat gaz quvvatiga ega.

Gaz generatori suv bilan sovutilgan konusli apparatdir. U bir-biriga qarama-qarshi joylashgan ikki yoki to'rtta burner bilan jihozlangan va ichkaridan issiqlikka bardoshli material bilan qoplangan. Kameraning qarama-qarshi tomondan yoqilg'i aralashmasining qarama-qarshi oqimlarini ta'minlash orqali erishilgan reagentlarning yuqori turbulentligi reaktsiyalarning yuqori tezlikda borishini va hosil bo'lgan gaz tarkibini yaxshilashni ta'minlaydi.

Ko'mir 0,1 mm dan katta bo'lmagan zarrachalargacha oldindan maydalanadi va qoldiq namlik miqdori 8% dan ko'p bo'lmagan (og'irlik) quritiladi. Bunkerlardan chiqadigan ko'mir changlari jarayon uchun zarur bo'lgan kislorodning bir qismi oqimi bilan burnerlarga beriladi. Kislorodning qolgan qismi suv bug'lari bilan to'yingan, isitiladi va to'g'ridan-to'g'ri kameraga AOK qilinadi. Haddan tashqari qizib ketgan suv bug'i reaktorga quvurli ko'ylagi orqali kiritiladi, bu reaktor devorlarini yuqori harorat ta'siridan himoya qiluvchi parda hosil qiladi. Yonish zonasida 2000 ° S gacha bo'lgan gazlar haroratida yoqilg'ining uglerodlari 1 soniya ichida deyarli to'liq reaksiyaga kirishadi. Issiq generator gazi chiqindi issiqlik qozonida 300 ° C gacha sovutiladi va 10 mg / m 3 dan kam chang miqdori uchun skrubberdagi suv bilan "yuviladi". Ko'mir tarkibidagi oltingugurt 90% vodorod sulfidiga va 10% uglerod sulfidiga aylanadi. Shlak suyuqlik shaklida chiqariladi va keyin granullanadi.

Jarayonning yuqori harorati tufayli har qanday turdagi ko'mirlar, shu jumladan sinterlash, gazlashtirish uchun ishlatilishi mumkin va hosil bo'lgan gaz metanda yomon va kondensatsiyalanadigan uglevodorodlarni o'z ichiga olmaydi, bu esa uning keyingi "tozalanishi" ni osonlashtiradi. Jarayonning kamchiliklari past bosim va kislorod iste'molini oshirishni o'z ichiga oladi.

Texaso jarayoni 4 MPa gacha bosim ostida ishlaydigan vertikal chiziqli gaz generatorida ko'mir-suv shlamini gazlashtirishga asoslangan. U tajriba zavodlarida sinovdan o‘tkazildi va bir qator yirik tijorat gaz generatorlari qurilmoqda. Texaso jarayoni ko'mirni oldindan quritishni talab qilmaydi va xom ashyoning suspenziya shakli uning ta'minot blokining dizaynini soddalashtiradi. Jarayonning kamchiliklari yoqilg'i va kislorodning ko'payishini o'z ichiga oladi, bu suvning bug'lanishi uchun qo'shimcha issiqlik ta'minoti bilan bog'liq.

Hozirgi vaqtda avtotermik jarayonlarni takomillashtirish bo'yicha olib borilayotgan ishlar asosan gazlashtirish bosimini oshirish, birlik quvvatini va issiqlik samaradorligini oshirishga qaratilgan. reaktorlar, yon mahsulotlarning shakllanishini minimallashtirish. Avtotermik gazlashtirish jarayonlarida ko'mirning 30% gacha gaz hosil bo'lishiga emas, balki zarur issiqlikni olishga sarflanadi. Bu jarayon iqtisodiga salbiy ta'sir ko'rsatadi, ayniqsa ko'mir qazib olish xarajatlari yuqori bo'lsa. Shuning uchun so'nggi paytlarda qattiq yoqilg'ini metall eritmalaridan yoki yuqori haroratli yadro reaktorlaridan olingan issiqlik yordamida allotermik gazlashtirish sxemalarini ishlab chiqishga katta e'tibor berildi.

Eritma jarayonlari kirish rejimida ko'mirni gazlashtirishning bir variantidir. Ularda issiqlik tashuvchisi rolini o'ynaydigan eritilgan metallar, cüruflar yoki tuzlar yuzasiga ko'mir va gazlashtiruvchi vosita beriladi. Eng istiqbolli jarayon temir eritmasi bilan amalga oshiriladi, chunki qora metallurgiyada bir qator mamlakatlarda mavjud bo'lgan kislorod konvertorlarining erkin quvvatlaridan foydalanish mumkin. Bu jarayonda gaz generatori eritilgan (harorati 1400-1600 ° S) temir vannasi bo'lgan ichi bo'sh, refrakter qoplamali apparat-konvertordir. Kislorod va suv bug'lari bilan aralashtirilgan ko'mir changi yuqori tezlikda eritma yuzasiga perpendikulyar bo'lgan apparatning yuqori qismidan oziqlanadi. Bu oqim, go'yo, eritma yuzasida hosil bo'lgan loyni puflaydi va eritmani aralashtirib, uning ko'mir bilan aloqa qilish yuzasini oshiradi. Yuqori harorat tufayli gazlashtirish juda tez sodir bo'ladi. Uglerodni konvertatsiya qilish darajasi 98% ga etadi va issiqlik samaradorligi. d. 75-80% ni tashkil qiladi. Temir ham gazlashtirish katalizatori rolini o'ynaydi, deb taxmin qilinadi. Eritmaga ohak qo'shilsa, ikkinchisi ko'mir oltingugurt bilan o'zaro ta'sir qiladi, kaltsiy sulfidni hosil qiladi, u shlak bilan birga doimiy ravishda chiqariladi. Natijada ko'mir tarkibidagi oltingugurtdan sintez gazini 95% ga chiqarish mumkin.Eritish jarayonida olingan sintez gazida 67% (hajm) CO va 28% (hajm) H 2 mavjud. To'ldirilishi kerak bo'lgan temir yo'qotishlari 5-15 g / m 3 gazni tashkil qiladi.

Qattiq yoqilg'ini gazlashtirish uchun yuqori potentsial issiqlikning istiqbolli keng ko'lamli va nisbatan arzon manbai hozirda ishlab chiqilayotgan va sinovdan o'tkazilayotgan yuqori haroratli gaz bilan sovutilgan yadroviy reaktor bo'lishi mumkin. Reaktor ko'mirni gazlashtirish jarayoni uchun yuqori potentsial issiqlik (950 ° C) bilan ta'minlaydi. Oraliq geliy konturidagi issiqlik bug'ni gazlashtirish reaktoriga to'g'ridan-to'g'ri ko'mirga o'tkaziladi, u suv bug'ining ta'siri ostida sintez gaziga aylanadi. Yuqori haroratli yadro reaktorining issiqlik energiyasidan foydalangan holda gazlashtirish jarayonida avtotermik jarayonlarga nisbatan teng miqdorda sintez gazini ishlab chiqarish uchun ko'mirga bo'lgan ehtiyoj 30-50% ga kamayadi, jarayonning ekologik tozaligi ortadi.

Sintez gazidan jarayon sharoitiga va foydalaniladigan katalizatorga qarab uglevodorodlar va kislorodli birikmalarning keng doirasini olish mumkin. Hozirda sanoat miqyosida sintez gazi asosida metanol, suyuq uglevodorodlar va boshqalar kabi mahsulotlar ishlab chiqarilmoqda.

1925-yilda F.Fisher va X.Tropsh CO va H 2 dan alifatik uglevodorodlar sintezini amalga oshirib, ularning nomi bilan atalgan. Sintez temir va kobalt katalizatorlarida atmosfera bosimi va 250-300 ° S haroratda amalga oshirildi. Ilmiy va sanoat amaliyotida eritilgan, sinterlangan, sementlangan va diatomli tuproqqa, kaolin va boshqa tayanchlarga yotqizilgan kobalt va temir katalizatorlarining modifikatsiyalari turli xil strukturaviy (A1 2 03, V2O5, Si0 2) va kimyoviy (CuO, CaO, ZnO, K2O) promotorlar ". Temir katalizatorlari ishtirokida olefinlar va kislorodli birikmalarning hosil bo'lishi kuchayadi. Kobalt katalizatorlari asosan normal alkanlar, asosan yuqori molekulyar og'irlikdagi alkanlar hosil bo'lishiga yordam beradi.

Fisher-Tropsch sintez jarayonining parametrlari va olingan mahsulotlarning tarkibi ishlatiladigan reaktorlarning dizaynidan sezilarli darajada ta'sirlanadi. Past haroratlarda ishlaydigan statsionar katalizatorli yotqizilgan apparatlarda asosan alifatik uglevodorodlar olinadi. Reaktsiyalar yuqori haroratlarda amalga oshiriladigan suyuq qatlamli reaktorlarda mahsulotlarda sezilarli miqdorda olefinlar va oksigenatlar mavjud.

Fisher-Tropsch sintezi uchun birinchi sanoat qurilmalari 1930-yillarning o'rtalarida Germaniya va Angliyada ishga tushirildi. 1943 yilga kelib, ushbu usulda motor yoqilg'isini ishlab chiqarish uchun yaratilgan qurilmalarning umumiy quvvati yiliga 750 ming tonnadan oshdi. Ularning ko'pchiligi statsionar kobalt katalizatoridan foydalangan. 1948-1953 yillarda yiliga 365 ming tonna uglevodorod mahsulotlarini ishlab chiqarish quvvatiga ega bo'lgan temir katalizatorining suyuq qatlamli tajriba zavodi ishlagan. AQShda. Dzerjinskda Fisher-Tropsh sintezi bo'yicha mahalliy tajriba zavodi 1937 yildan beri bir necha yillardan beri ishlamoqda. 1952 yildan boshlab sintez gazidan uglevodorodlar ishlab chiqarish Novocherkasskda faoliyat ko'rsatmoqda, bu erda sintez kobalt katalizatorining qattiq qatlamli reaktorlarida amalga oshiriladi va maqsadli mahsulotlar suyuq uglevodorod erituvchilar, yuvish vositalari va boshqa kimyoviy mahsulotlar uchun xom ashyo hisoblanadi.

1954-1957 yillarda. Janubiy Afrikada yiliga 230 ming tonna suyuq mahsulotlar ishlab chiqarish quvvatiga ega SLAB-1 suyuq motor yoqilg'isiga ko'mirni qayta ishlash sanoat korxonasi qurildi. Keyinchalik, xuddi shu joyda yana ikkita shunga o'xshash korxona - BABO-P (1981) va BABO-SH (1983) tashkil etilgan bo'lib, ularning har birining nominal quvvati yiliga 2200 ming tonna suyuq mahsulotlarni tashkil etadi.

Barcha korxonalarda tarkibida 1% oltingugurt boʻlgan va issiqlik qiymati 23 MJ/kg boʻlgan yuqori kulli (30% gacha) bitumli koʻmirni gazlashtirish bosimli gaz generatorlarida amalga oshiriladi. FUNCTION ning asosiy texnologik sxemasi rasmda ko'rsatilgan. 3.6. Bu erda ikkita konstruktsiyali reaktorlar qo'llaniladi: katalizatorning statsionar va suyuq qatlamli (boshqa zavodlarda - faqat suyuq qatlamli reaktorlar). Har bir qattiq yotoqli reaktorda katalizator quvurlarga joylashtiriladi (uzunligi 12 m va ichki diametri 50 mm 2000 dan ortiq). Gaz quvurlar orqali yuqori chiziqli tezlikda o'tadi, bu reaktsiya issiqligini tezda olib tashlashni va quvurlarning deyarli butun uzunligi bo'ylab deyarli izotermik sharoitlarni yaratishni ta'minlaydi. Reaktorda 2,7 MPa ish bosimi va taxminan 230 ° S haroratda alkanlarning maksimal rentabelligiga erishiladi.

Guruch. 3.6. FALLING zavodining sxemasi:

1 - kislorod ishlab chiqarish; 2 - gaz generatorlari 3 - elektr stantsiyasi; 4 - "Fenosolvan" jarayoni; 5 - ajratish; 6 - qatronlar va moylarni qayta ishlash; 7 - jarayon "Rektizol>; 8, 9 - mos ravishda statsionar va suyuq katalizatorli qatlamli Fisher-Tropsh sintez reaktorlari; 10 - konvertatsiya qilish; 11 - kislorod o'z ichiga olgan birikmalarning chiqarilishi; 12 - parafinlarni tozalash; 13 - suyuq mahsulotlarni qayta ishlash; 14 - olefinlarning oligomerizatsiyasi; 15 - kriyojenik ajratish; 16 - ammiak sintezi;

I - havo; II - ko'mir; III - suv; IV - qadam; V - kreozot; VI - benzol-toluol-krezol fraktsiyasi; VII - keng benzin fraktsiyasi; VIII - fenollar; IX - spirtli ichimliklar; ketonlar; XI - suyuq mahsulotlar; XII - tozalangan parafinlar; XIII - qozon yoqilg'isi; XIV - dizel yoqilg'isi; XV - benzin; XVI - shahar tarmog'iga yoqilg'i gazi; XVII - 0 2; XVIII - N2; XIX - gazlar C 3 -C 4; XX - H 2; XXI - nordon sudralib yuruvchilar:

XXII - YHz; XXIII - (MVDgBO

Suyultirilgan katalizatorli qatlamli (diametri 2,2 m va balandligi 36 m) reaktorlarda sintez 300-350 ° S haroratda va 2-3 MPa bosimda amalga oshiriladi, reaktorga gaz oqimi 100 ming m 3 ga etadi. / h. Reaktsiya mahsulotlari cho'kma qismiga, so'ngra ushlangan katalizator changini ajratish uchun siklonlarga kiradi. Xom sintez gazida Hg:CO ning nisbati 2,4-2,8 ni tashkil qiladi, hosil bo'lgan suyuq mahsulotlar olefinlarning ko'pligi bilan ajralib turadi. BABOB zavodlaridagi barcha turdagi reaktorlar ishqorli temir asosidagi katalizatorlardan foydalanadi; bu katalizatorlar arzon va metanning past rentabelligini ta'minlaydi; 1 tonna suyuq mahsulot olish uchun ko'mir sarfi 5,6-6,4 tonnani tashkil etadi.Neftdan yoqilg'i uchun standartlar talablariga javob beradigan motor yoqilg'ilarini olish uchun olingan mahsulotlarni tozalash: benzin fraktsiyalari - tozalash va reforming, propilen va butenlar - polimerizatsiya. . Issiqlik samaradorligi Fisher-Tropsch sintezidan foydalangan holda ko'mirni motor yoqilg'ilariga qayta ishlash kompleksi 35-40% ni tashkil qiladi. Har xil turdagi reaktorlarda olingan benzin va dizel fraktsiyalarining xossalari sezilarli darajada farqlanadi (3.9-jadval). Bu korxonalarda motor yoqilgʻisi bilan bir qatorda ammiak, oltingugurt va boshqa kimyoviy mahsulotlar ishlab chiqariladi.

Boshqa suyultirish jarayonlari singari, ko'mirni gazlashtirish yo'li bilan qayta ishlash, keyin esa motor yoqilg'ilarini sintez qilish katta kapital va operatsion xarajatlarni talab qiladi. Masalan, ZABOL-P zavodini qurish uchun kapital qo'yilmalar qariyb 4 milliard dollarni tashkil etdi (1980 yil narxlarida). 8000 soatlik ish bilan ushbu zavodning umumiy operatsion xarajatlari yiliga 987 million dollarni tashkil etadi (1980 yil narxlarida), shu jumladan:

• Ko'mir narxi 125
• Xodimlarga texnik xizmat ko'rsatish 80
• Elektr 80
• Katalizatorlar va reagentlar 24
• Suv 2
• Yordamchi materiallar 80 va ta'mirlash
• Yuqori xarajatlar 80
• Amortizatsiya to'lovlari 520

Gidrogenlash jarayonlari bilan solishtirganda, Fisher-Tropsh sintezi orqali ko'mirni suyultirish usuli asboblar va ish sharoitlari nuqtai nazaridan sodda, ammo uning issiqlik samaradorligi taxminan 15% ga kam.

Qattiq yoqilg'ini gidrogenlash (gidrogenlash) - yoqilg'ining organik qismini vodorod bilan boyitilgan va suyuq yoqilg'i sifatida ishlatiladigan suyuq mahsulotlarga aylantirish jarayoni. Qattiq yoqilg'ini gidrogenlash muammosi neftning ko'payishi va yoqish qiyin bo'lgan past kaloriyali va yuqori kulli qazilma ko'mirlardan samarali foydalanish zarurati tufayli yuzaga keldi. Sanoat miqyosida qattiq yoqilg'ining gidrogenatsiyasi birinchi marta 1930-yillarda Germaniyada tashkil etilgan va motor yoqilg'ilarini ishlab chiqarish uchun tarkibida oltingugurt miqdori yuqori bo'lgan og'ir smolali moylardan foydalanish zarurati tufayli ishlab chiqilgan. Hozirgi vaqtda turli mamlakatlarda quvvati kuniga 200 dan 1600 tonnagacha bo'lgan yoqilg'ini halokatli dehidrogenlash qurilmalari ishlab turibdi.

Qattiq yoqilg'ining gidrogenlanishi 20-10 MPa vodorod bosimi ostida 400-560 ° S haroratda sodir bo'ladigan halokatli katalitik jarayondir. Bunday sharoitda yoqilg'ining organik massasida molekulalararo va atomlararo (valentlik) bog'lanishlar buziladi va ko'mirning yuqori molekulyar tuzilmalarini yo'q qilish va depolimerizatsiya reaktsiyalari davom etadi.

Qattiq yoqilg'ini gidrogenlash muammosi neftning ko'payishi va yoqish qiyin bo'lgan past kaloriyali va yuqori kulli qazilma ko'mirlardan samarali foydalanish zarurati tufayli yuzaga keldi. Sanoat miqyosida qattiq yoqilg'ining gidrogenatsiyasi birinchi marta 1930-yillarda Germaniyada tashkil etilgan va motor yoqilg'ilarini ishlab chiqarish uchun tarkibida oltingugurt miqdori yuqori bo'lgan og'ir smolali moylardan foydalanish zarurati tufayli ishlab chiqilgan. Hozirgi vaqtda turli mamlakatlarda quvvati kuniga 200 dan 1600 tonnagacha bo'lgan yoqilg'ini halokatli dehidrogenlash qurilmalari ishlab turibdi.

Qattiq yoqilg'ini gidrogenlash - bu 20 - vodorod bosimi ostida 400-560 ° S haroratda sodir bo'ladigan halokatli katalitik jarayon.

10 MPa. Bunday sharoitda yoqilg'ining organik massasida molekulalararo va atomlararo (valentlik) bog'lanishlar uziladi va quyidagi reaktsiyalar sodir bo'ladi:

ko'mirning yuqori molekulyar tuzilmalarini yo'q qilish va depolimerizatsiya qilish

(C)n + nH2 → CnH2n;

hosil bo'lgan alkenlarni gidrogenlash;

yuqori alkanlarni yo'q qilish, keyinchalik alkenlarni gidrogenlash va quyi molekulyar og'irlikdagi alkanlarni hosil qilish.

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

kondensatsiyalangan aromatik tizimlarni gidrogenlash, keyin halqalarni sindirish va dekillanish

izoalkanlarning hosil bo'lishi bilan besh a'zoli halqalarni ochish va boshqalar.

Gidrogenlash jarayoni vodorodning ortiqcha miqdorida davom etganligi sababli, birlamchi degradatsiya mahsulotlarining polimerizatsiya va polikondensatsiya reaktsiyalari bostiriladi va etarlicha yuqori vodorod / uglerod nisbatida siqilish mahsulotlari deyarli hosil bo'lmaydi.

Uglerod birikmalarini gidrogenlash bilan bir vaqtda tarkibida oltingugurt, kislorod va azot boʻlgan birikmalarni gidrogenlash reaksiyalari neft mahsulotlarini gidrotozalash reaksiyalariga oʻxshash reaksiyalar boʻyicha boradi (VII bob).

Gidrogenlash jarayoni katalitikdir. Katalizatorlar sifatida molibden, nikel yoki temirning turli xil faollashtiruvchi birikmalariga asoslangan aloqa massalari ishlatiladi, masalan:

MoO3 + NiS + CaO + BaO + A12O3.

katalizator faollashtiruvchi tashuvchisi

Jarayon parametrlarini (harorat, bosim, aloqa vaqti) va katalizator tarkibini o'zgartirish orqali gidrogenlash jarayoni ma'lum tarkibdagi mahsulotlarni olishga yo'naltirilishi mumkin. Qattiq yoqilg'ini gidrogenlashning suyuq va gazsimon mahsulotlarining unumi asosan undagi uchuvchi moddalarning tarkibiga, ya'ni uning ko'mirlanish darajasiga bog'liq. Ko'mirlanish darajasi yuqori bo'lgan ko'mirlarni (antratsit, yog'siz ko'mir) gidrogenlash uchun xom ashyo sifatida ishlatib bo'lmaydi. Ushbu maqsadlar uchun mos yoqilg'i jigarrang ko'mir yoki vodorod / uglerod nisbati kamida 0,06 va kul miqdori 0,13 og'irlikdan ko'p bo'lmagan tosh ko'mirdir. USD

Qattiq yoqilg'ini gidrogenlash jarayoni suyuqlik yoki bug 'fazasida amalga oshirilishi mumkin. Suyuq fazali gidrogenlashning ko'plab texnologik sxemalaridan eng tejamkori tsiklik sxema hisoblanadi. U vodorod sarfining kamligi, past texnologik harorat va bosim bilan boshqalardan farq qiladi va qayta ishlangan xom ashyoning barcha tarkibiy qismlaridan to'liq foydalanish imkonini beradi. Bunday gidrogenlash qurilmasining sxematik diagrammasi 1.8-rasmda ko'rsatilgan.

Qattiq yoqilg'ining barcha turlarini gidrogenlash natijasida tarkibida izoalkanlar va naftenlar bo'lgan suyuq mahsulot hosil bo'lib, u katalitik reforming va gidrokreking uchun xom ashyo, shuningdek, qozon yoqilg'isi va gaz sifatida ishlatiladi.

1.8-rasm. Yoqilg'ining suyuq fazali gidrogenatsiyasining tsiklik sxemasi: 1 - xom ashyoni tayyorlash uchun apparat; 2 - makaron uchun nasos; 3 - gidrogenlash reaktori; 4 - santrifuga; 5, 6 - distillash zavodlari; 1 - neytrallashtiruvchi; 8 - gidrotozalash reaktori

Ko'mirdan qimmatbaho kimyoviy birikmalar olish uchun issiqlik bilan ishlov berish (yarim kokslash, kokslash) yoki bosim ostida vodorod ishtirokida issiqlik bilan ishlov berish (gidrogenlash) qo'llaniladi.

Ko'mirning termik parchalanishi koks, smola va gazlar (asosan metan) hosil bo'lishi bilan birga keladi. Ko'mirning yarim kokslangan smolalarida asosan aromatik birikmalar mavjud. Qo'ng'ir ko'mirning yarim kokslangan smolalari aromatik birikmalar bilan bir qatorda sezilarli miqdorda to'yingan sikloalkanlar va alkanlarni ham o'z ichiga oladi. Koks yarim kokslashning maqsadli mahsulotidir. Vodorod ishtirokida ko'mirni termik qayta ishlash jarayonida ko'mirning organik massasini deyarli butunlay suyuq va gazsimon uglevodorodlarga aylantirish mumkin.

Shunday qilib, ko'mir gidrogenatsiyasi nafaqat motor va aviatsiya yoqilg'ilarini, balki asosiy neft-kimyo xom ashyosini ham olish uchun ishlatilishi mumkin.

Ko'mirni gidrogenlash orqali suyultirish murakkab jarayon bo'lib, bir tomondan, harorat ta'sirida eng kam kuchli valentlik bog'larini buzish bilan ko'mirning organik massasi tuzilishini parchalash, ikkinchi tomondan, gidrogenlash jarayonidir. singan va to'yinmagan bog'lanishlar. Vodoroddan foydalanish to'g'ridan-to'g'ri gidrogenatsiya tufayli mahsulotlarda H: C nisbatini oshirish uchun ham, yo'q qilingan makromolekulyarlarning parchalanish mahsulotlarini barqarorlashtirish uchun ham zarur.

Nisbatan past bosim ostida ko'mirni gidrogenlash jarayonini amalga oshirish - 10 MPa gacha - neft yoki ko'mir kelib chiqishi bo'lgan vodorod donor-pastasidan foydalanish va samarali katalizatorlardan foydalanish bilan mumkin.

Ko'mirni suyultirishning asosiy muammolaridan biri vodorodni donor-pasta hosil qiluvchilardan ko'mir moddasiga o'tkazish jarayonini optimallashtirishdir. Donor molekulalarining vodorod bilan to'yinganligining optimal darajasi mavjud. Pasta hosil qiluvchi vosita tarkibida ko'mirni suyultirish mahsulotlariga qaraganda 1-2% ko'proq vodorod bo'lishi kerak. Donorlar tuzilishiga har xil turdagi o'rinbosarlarning kiritilishi ham termodinamik, ham kinetik xususiyatlarga ta'sir qiladi. Vodorodning donorlardan tashuvchilarga - aromatik birikmalar molekulalariga o'tishi erkin radikal mexanizmga muvofiq bosqichma-bosqich davom etadi.

Past bosimda (10 MPa gacha) donorlardan foydalanish ko'mirni 1,5% dan ko'p bo'lmagan vodorod qo'shish imkonini beradi va ko'mirni chuqur suyultirish uchun (90% va undan ko'p) 3% gacha vodorod qo'shish kerak bo'ladi. uni gaz fazasidan kiritish orqali amalga oshirilishi mumkin.

Temir va boshqa elementlar bilan birgalikda ishlatiladigan molibden katalizatori jarayonni sezilarli darajada kuchaytiradi, ko'mirni suyultirish chuqurligini oshiradi va mahsulotlarning molekulyar og'irligini kamaytiradi.

Ko'mir gidrogenatsiyasining asosiy birlamchi mahsulotlari gidrogenlangan mahsulot va ~ 15% qattiq mahsulotlarni (kul, qayta ishlanmagan ko'mir, katalizator) o'z ichiga olgan loydir. Tarkibida C1-C4 uglevodorodlar, ammiak, vodorod sulfidi, uglerod oksidlari bilan aralashtirilgan gazsimon gidrogenlash mahsulotlari qisqa davrli adsorbsiya yoʻli bilan tozalashga yuboriladi va vodorod miqdori 80-85% boʻlgan gaz jarayonga qaytariladi.

Gidrogenatsiya mahsulotini kondensatsiyalash jarayonida erigan ammiak, vodorod sulfidi va fenollarni (bir va ko'p atomli aralashmalar) o'z ichiga olgan suv ajratiladi.

Quyida ko'mirni kimyoviy qayta ishlashning sxematik diagrammasi keltirilgan (2.3-sxema).

Suv kondensatida 12-14 g/l quyidagi tarkibdagi fenollar mavjud (% (og.)):

Fenollar, aromatik uglevodorodlar va olefinlarni olish uchun ko'mirni suyultirish mahsulotlarini kimyoviy qayta ishlash sxemasi ishlab chiqilgan bo'lib, u quyidagilarni o'z ichiga oladi: fraktsiyani bp dan ajratish uchun distillash. 513 K gacha; xom fenollarni ajratib olish va qayta ishlash; defenollangan keng fraksiyani bp bilan gidrotozalash. 698 K gacha; gidrotozalangan mahsulotni bp bilan fraksiyalarga distillash. 333, 333-453, 453-573 va 573-673 K gacha; benzin fraksiyalarining hosildorligini oshirish maqsadida o‘rta fraksiyalarni gidrokrekinglash; bp bilan fraksiyalarni katalitik isloh qilish. 453 K gacha; aromatik uglevodorodlarni qazib olish; rafinatli benzinning pirolizlanishi.

Kansko-Achinsk ko'mir havzasining Borodino konidan qo'ng'ir ko'mirni qayta ishlashda ko'mirning quruq og'irligi bo'yicha quyidagi birikmalarni olish mumkin (og'irligi %):

Bundan tashqari, C1-C2 uglevodorod gazlarining 14,9% ni ajratib olish mumkin; 13,4% - suyultirilgan uglevodorod gazlari C 3 -C 4, shuningdek, 0,7% ammiak va 1,6% vodorod sulfidi.