ΑΠΑΙΤΗΣΗ
1. Η μέθοδος της άμεσης υγροποίησης του άνθρακα, η οποία περιλαμβάνει τα ακόλουθα στάδια:
(1) παρασκευή ενός πολτού άνθρακα από ακατέργαστο άνθρακα και ενός καταλύτη.
(2) ανάμιξη του πολτού άνθρακα με υδρογόνο και προεπεξεργασία του μείγματος, ακολουθούμενη από την παροχή του στο σύστημα αντίδρασης για τη διεξαγωγή της αντίδρασης υγροποίησης.
(3) διαχωρισμός των προϊόντων αντίδρασης που αποσύρονται από τον αντιδραστήρα σε έναν διαχωριστή (9, 10) για να σχηματιστεί μια υγρή φάση και μια αέρια φάση, όπου η υγρή φάση υποβάλλεται σε κλασμάτωση σε μια στήλη απόσταξης (11) σε ατμοσφαιρική πίεση για να ληφθεί προϊόν με τη μορφή κλάσματος καυσίμου ντίζελ και υπολειμματικού προϊόντος.
(4) τροφοδοσία του υπολειμματικού προϊόντος που λαμβάνεται στη στήλη ατμοσφαιρικής πίεσης σε στήλη απόσταξης κενού (12) για διαχωρισμό σε απόσταγμα και υπόλειμμα.
(5) ανάμειξη του κλάσματος καυσίμου ντίζελ και του αποστάγματος για να σχηματιστεί ένα μείγμα, και στη συνέχεια τροφοδοσία του μίγματος στον αντιδραστήρα υδροεπεξεργασίας ρευστοποιημένης κλίνης εξαναγκασμένης κυκλοφορίας (13) για να πραγματοποιηθεί η διαδικασία υδρογόνωσης.
(6) κλασματοποίηση των προϊόντων υδρογόνωσης σε προϊόντα πετρελαίου και διαλύτης δότη υδρογόνου που ανακυκλώνεται στο στάδιο (1).
2. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 1, στην οποία το στάδιο (1) περιλαμβάνει τις ακόλουθες λειτουργίες:
α) μετατροπή του ακατέργαστου άνθρακα σε σκόνη άνθρακα με δεδομένο μέγεθος σωματιδίων μετά από ξήρανση και άλεση του ακατέργαστου άνθρακα σε συσκευή προεπεξεργασίας· (β) επεξεργασία της πρώτης ύλης τροφοδοσίας του καταλύτη (3) και της σκόνης άνθρακα στη συσκευή παρασκευής καταλύτη (4) για τη λήψη μιας εξαιρετικά λεπτής σκόνης καταλύτη υγροποίησης άνθρακα· (γ) ανάμιξη στη συσκευή (5) για την παρασκευή ενός πολτού του καταλύτη υγροποίησης άνθρακα και της σκόνης άνθρακα με έναν διαλύτη δότη υδρογόνου (16) για να σχηματιστεί ένας πολτός άνθρακα.
3. Η μέθοδος της αξίωσης 1, όπου το στάδιο αντίδρασης υγροποίησης άνθρακα περιλαμβάνει τα ακόλουθα στάδια:
(α) τροφοδοσία του πολτού άνθρακα μετά την ανάμιξή του με υδρογόνο (6) και προθέρμανση του στον πρώτο αντιδραστήρα ρευστοποιημένης κλίνης (7) με εξαναγκασμένη κυκλοφορία για να πραγματοποιηθεί η αντίδραση υγροποίησης για να ληφθούν προϊόντα αντίδρασης που εξέρχονται από τον αντιδραστήρα. (β) τροφοδοσία των προϊόντων αντίδρασης αφήνοντας τον πρώτο αντιδραστήρα ρευστοποιημένης κλίνης (7), μετά την ανάμειξή τους με υδρογόνο, στον δεύτερο αντιδραστήρα ρευστοποιημένης κλίνης (8) με εξαναγκασμένη κυκλοφορία για να συνεχιστεί η αντίδραση υγροποίησης, οι εν λόγω αντιδραστήρες ρευστοποιημένης κλίνης λειτουργούν στην ακόλουθη αντίδραση συνθήκες: θερμοκρασία αντίδρασης 430-465°C. πίεση αντίδρασης 15-19 MPa; η αναλογία των ποσοτήτων αερίου και υγρού 600-1000 nl/kg. ογκομετρικός ρυθμός αιωρήματος άνθρακα 0,7-1,0 t/m3 h; ο βαθμός προσθήκης του καταλύτη Fe/ξηρός άνθρακας = 0,5-1,0 wt.%.
4. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 1, στην οποία το στάδιο (3) περιλαμβάνει τις ακόλουθες λειτουργίες:
(α) τροφοδοσία του ρεύματος προϊόντων αντίδρασης σε διαχωριστή υψηλής θερμοκρασίας (9) για διαχωρισμό σε αέρια φάση και υγρή φάση, ενώ η θερμοκρασία στον διαχωριστή υψηλής θερμοκρασίας διατηρείται στους 420°C.
(β) τροφοδοσία της αέριας φάσης από τον διαχωριστή υψηλής θερμοκρασίας (9) στον διαχωριστή χαμηλής θερμοκρασίας (10) για περαιτέρω διαχωρισμό σε αέριο και υγρό, ενώ η θερμοκρασία στον διαχωριστή χαμηλής θερμοκρασίας διατηρείται σε θερμοκρασία δωματίου.
5. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 2, στην οποία το -FeOOH χρησιμοποιείται ως καταλύτης υγροποίησης, τα σωματίδια του οποίου έχουν διάμετρο 20-30 nm και μήκος 100-180 nm, και ο καταλύτης περιέχει θείο σε μοριακή αναλογία του S/Fe=2.
6. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 1, στην οποία η υδρογόνωση στο στάδιο (5) πραγματοποιείται υπό τις ακόλουθες συνθήκες: θερμοκρασία αντίδρασης 330-390°C. πίεση αντίδρασης 10-15 MPa; η αναλογία των ποσοτήτων αερίου και υγρού 600-1000 nl/kg. διαστημική ταχύτητα 0,8-2,5 h-1.
7. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 1, όπου ο ανακυκλωμένος διαλύτης δότης υδρογόνου είναι ένα υδρογονωμένο υγροποιημένο προϊόν πετρελαίου με σημείο βρασμού στην περιοχή 220-450°C.
8. Διαδικασία σύμφωνα με την αξίωση 1, όπου το υπόλειμμα στη στήλη απόσταξης κενού (12) έχει περιεκτικότητα σε στερεά 50-55% κατά βάρος.
9. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 1, όπου το μείγμα του κλάσματος του καυσίμου ντίζελ που φεύγει από τη στήλη ατμοσφαιρικής πίεσης και το απόσταγμα από τη στήλη κενού έχει σημείο βρασμού C 5 στην περιοχή των 530°C.
10.2. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 1, όπου ο αντιδραστήρας υδροεπεξεργασίας ρευστοποιημένης κλίνης εξαναγκασμένης κυκλοφορίας (13) είναι ένας εσωτερικός αντιδραστήρας, όπου μια αντλία κυκλοφορίας είναι εγκατεστημένη κοντά στον πυθμένα του αντιδραστήρα και ο καταλύτης στον αντιδραστήρα μπορεί να αντικατασταθεί κατά τη λειτουργία.
ΑΠΑΙΤΗΣΗ
1. Μέθοδος καύσης άνθρακα, συμπεριλαμβανομένης της ξήρανσής του, της άλεσής του σε κατάσταση λεπτής διασποράς, της ανάμειξης αλεσμένου άνθρακα με κατευθυνόμενη ροή αερίου που περιέχει οξυγόνο και καύση, που χαρακτηρίζεται από το ότι ο αλεσμένος άνθρακας θερμαίνεται σε θερμοκρασία ημι-κοκκοποίησης τουλάχιστον 500 ° C, απελευθερώνονται πτητικούς αέριους υδρογονάνθρακες, οι οποίοι χωρίζονται περαιτέρω σε υγρά και αέρια κλάσματα με συμπύκνωση και το ημι-κοκ που λαμβάνεται με θέρμανση του αλεσμένου άνθρακα αναμιγνύεται με την κατευθυνόμενη ροή αερίου που περιέχει οξυγόνο και καίγεται.
2. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 1, που χαρακτηρίζεται από το ότι η ξήρανση του αλεσμένου άνθρακα πραγματοποιείται ταυτόχρονα με την άλεση του άνθρακα.
3. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 1, που χαρακτηρίζεται από το ότι ο αλεσμένος άνθρακας θερμαίνεται σε θερμοκρασία ημι-κοκκοποίησης με ανάμιξή του με έναν αέριο φορέα θερμότητας.
4. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 1, που χαρακτηρίζεται από το ότι ο αλεσμένος άνθρακας θερμαίνεται στη θερμοκρασία ημι-κοκκοποίησης με ανάμιξή του με ένα στερεό φορέα θερμότητας θερμοκρασίας 800-1300°C.
5. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 3, που χαρακτηρίζεται από το ότι ο αέριος φορέας θερμότητας είναι αέρια που σχηματίζονται κατά την καύση τουλάχιστον ενός τμήματος πτητικών αερίων υδρογονανθράκων.
6. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 3, που χαρακτηρίζεται από το ότι το αέριο ψυκτικό είναι τα αέρια που σχηματίζονται κατά την καύση τουλάχιστον μέρους του προκύπτοντος ημι-κοκ.
7. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 4, που χαρακτηρίζεται από το ότι ο στερεός φορέας θερμότητας είναι το προκύπτον ημι-κοκ.
8. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 4, που χαρακτηρίζεται από το ότι ο στερεός φορέας θερμότητας είναι χαλαζιακή άμμος.
9. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 4, που χαρακτηρίζεται από το ότι ο στερεός φορέας θερμότητας είναι ένα κεραμικό διασπαρμένο υλικό.
10. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 4, που χαρακτηρίζεται από το ότι ο στερεός φορέας θερμότητας είναι ο άνθρακας.
11. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 4, που χαρακτηρίζεται από το ότι ο στερεός φορέας θερμότητας είναι ένα οξείδιο μιας ανόργανης ουσίας με μέγεθος κλάσματος 0,5-5 mm.
12. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 9, ή 10, ή 12, που χαρακτηρίζεται από το ότι το ψυκτικό μετά τη χρήση διαχωρίζεται από το ημι-κοκ με κοσκίνισμα.
13. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 1, που χαρακτηρίζεται από το ότι το αέριο κλάσμα των πτητικών υδρογονανθράκων καίγεται πλήρως ή μερικώς.
14. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 13, που χαρακτηρίζεται από το ότι το αέριο κλάσμα των πτητικών υδρογονανθράκων καθαρίζεται από ουσίες που περιέχουν θείο πριν από την καύση.
15. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 1, που χαρακτηρίζεται από το ότι η θέρμανση του αλεσμένου άνθρακα στη θερμοκρασία ημι-κοκκοποίησης πραγματοποιείται σε θάλαμο στροβιλισμού με ανάμειξή του με θερμό αέριο.
Απαντήσεις στην παράγραφο 19
1. Ποιες είναι οι κύριες φυσικές πηγές υδρογονανθράκων που γνωρίζετε; Πετρέλαιο, φυσικό αέριο, σχιστόλιθος, άνθρακας.
2. Ποια είναι η σύσταση του φυσικού αερίου; Δείξτε στον γεωγραφικό χάρτη τα σημαντικότερα κοιτάσματα: α) φυσικό αέριο. β) λάδι? γ) άνθρακας.
3. Ποια πλεονεκτήματα έχει το φυσικό αέριο έναντι άλλων καυσίμων; Για ποιους σκοπούς χρησιμοποιείται το φυσικό αέριο στη χημική βιομηχανία Το φυσικό αέριο, σε σύγκριση με άλλες πηγές υδρογονανθράκων, είναι η ευκολότερη εξόρυξη, μεταφορά και επεξεργασία. Στη χημική βιομηχανία, το φυσικό αέριο χρησιμοποιείται ως πηγή υδρογονανθράκων χαμηλού μοριακού βάρους.
4. Γράψτε τις εξισώσεις αντίδρασης για τη λήψη: α) ακετυλενίου από μεθάνιο. β) καουτσούκ χλωροπρενίου από ακετυλένιο. γ) τετραχλωράνθρακας από μεθάνιο.
5. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ των σχετικών αερίων πετρελαίου και του φυσικού αερίου; Η απομόνωσή τους γίνεται με απόσταξη. Σε αντίθεση με το φυσικό αέριο, μπορεί να απελευθερωθεί σε οποιοδήποτε στάδιο της ανάπτυξης ενός κοιτάσματος πετρελαίου.
6.Περιγράψτε τα κύρια προϊόντα που λαμβάνονται από τα σχετικά αέρια πετρελαίου Κύρια προϊόντα: μεθάνιο, αιθάνιο, προπάνιο, n-βουτάνιο, πεντάνιο, ισοβουτάνιο, ισοπεντάνιο, n-εξάνιο, n-επτάνιο, εξάνιο και ισομερή επτανίου.
7. Να αναφέρετε τα σημαντικότερα προϊόντα λαδιού, να αναφέρετε τη σύστασή τους και τους τομείς εφαρμογής τους.
8. Τι λιπαντικά χρησιμοποιούνται στην παραγωγή Λάδια κιβωτίων ταχυτήτων, βιομηχανικά λάδια, λάδια κοπής για εργαλειομηχανές κ.λπ.
9. Πώς γίνεται η απόσταξη λαδιού;
10. Τι είναι η πυρόλυση λαδιού; Να γίνει μια εξίσωση για τις αντιδράσεις της διάσπασης των υδρογονανθράκων και σε αυτή τη διαδικασία.
11. Γιατί είναι δυνατόν να ληφθεί όχι περισσότερο από 20% βενζίνη κατά την απευθείας απόσταξη λαδιού;Επειδή η περιεκτικότητα του κλάσματος βενζίνης στο λάδι είναι περιορισμένη.
12. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ θερμικής πυρόλυσης και καταλυτικής πυρόλυσης; Δώστε μια περιγραφή των βενζινών της θερμικής και καταλυτικής πυρόλυσης Στη θερμική πυρόλυση, είναι απαραίτητο να θερμανθούν τα αντιδρώντα σε υψηλές θερμοκρασίες, στην καταλυτική πυρόλυση, η εισαγωγή ενός καταλύτη μειώνει την ενέργεια ενεργοποίησης της αντίδρασης, η οποία μπορεί να μειώσει σημαντικά την αντίδραση θερμοκρασία.
13. Πώς μπορεί κανείς πρακτικά να διακρίνει τη σπασμένη βενζίνη από τη βενζίνη ευθείας κυκλοφορίας;Η βενζίνη σπασμένης έχει μεγαλύτερο αριθμό οκτανίων από τη βενζίνη ευθείας κυκλοφορίας, δηλ. πιο ανθεκτικό στην έκρηξη και συνιστάται για χρήση σε κινητήρες εσωτερικής καύσης.
14. Τι είναι η αρωματοποίηση του λαδιού; Γράψτε εξισώσεις αντίδρασης που εξηγούν αυτή τη διαδικασία.
15. Ποια είναι τα κύρια προϊόντα που λαμβάνονται από την οπτανθρακοποίηση άνθρακα Ναφθαλίνιο, ανθρακένιο, φαινανθρένιο, φαινόλες και ανθρακέλαια.
16. Πώς παράγεται και πού χρησιμοποιείται ο οπτάνθρακας Ο οπτάνθρακας είναι ένα γκρίζο πορώδες στερεό προϊόν που λαμβάνεται από άνθρακα οπτανθρακοποίησης σε θερμοκρασίες 950-1100°C χωρίς οξυγόνο. Χρησιμοποιείται για την τήξη σιδήρου, ως καύσιμο χωρίς καπνό, ως παράγοντας μείωσης του σιδηρομεταλλεύματος και ως σκόνη ψησίματος για υλικά γόμωσης.
17. Ποια είναι τα κύρια προϊόντα που λαμβάνονται: α) από λιθανθρακόπισσα; β) από πίσσα νερό? γ) από αέριο φούρνου οπτάνθρακα; Πού εφαρμόζονται; Ποιες οργανικές ουσίες μπορούν να ληφθούν από αέριο φούρνου οπτάνθρακα; α) βενζόλιο, τολουόλιο, ναφθαλίνη - χημική βιομηχανία β) αμμωνία, φαινόλες, οργανικά οξέα - χημική βιομηχανία γ) υδρογόνο, μεθάνιο, αιθυλένιο - καύσιμο.
18. Θυμηθείτε όλους τους κύριους τρόπους απόκτησης αρωματικών υδρογονανθράκων. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ των μεθόδων λήψης αρωματικών υδρογονανθράκων από τα προϊόντα οπτανθρακοποίησης του άνθρακα και του πετρελαίου; Γράψτε τις εξισώσεις των αντίστοιχων αντιδράσεων Διαφέρουν ως προς τις μεθόδους λήψης: η πρωτογενής διύλιση λαδιού βασίζεται στη διαφορά στις φυσικές ιδιότητες διαφόρων κλασμάτων και η οπτανθρακοποίηση βασίζεται καθαρά στις χημικές ιδιότητες του άνθρακα.
19. Εξηγήστε πώς, στη διαδικασία επίλυσης ενεργειακών προβλημάτων στη χώρα, θα βελτιωθούν οι τρόποι επεξεργασίας και χρήσης φυσικών πόρων υδρογονανθράκων Αναζήτηση νέων πηγών ενέργειας, βελτιστοποίηση διεργασιών παραγωγής και διύλισης πετρελαίου, ανάπτυξη νέων καταλυτών για τη μείωση του κόστος όλης της παραγωγής κ.λπ.
20. Ποιες είναι οι προοπτικές για την απόκτηση υγρού καυσίμου από άνθρακα Στο μέλλον είναι δυνατή η απόκτηση υγρού καυσίμου από άνθρακα, με την προϋπόθεση ότι θα μειωθεί το κόστος παραγωγής του.
Εργασία 1. Είναι γνωστό ότι το αέριο περιέχει 0,9 μεθάνιο, 0,05 αιθάνιο, 0,03 προπάνιο, 0,02 άζωτο σε κλάσματα όγκου. Τι όγκος αέρα απαιτείται για να καεί 1 m3 αυτού του αερίου υπό κανονικές συνθήκες;
Εργασία 2. Τι όγκος αέρα (Ν.Ο.) χρειάζεται για να καεί 1 κιλό επτανίου;
Εργασία 3. Να υπολογίσετε τι όγκο (σε l) και ποια μάζα (σε kg) μονοξειδίου του άνθρακα (IV) θα ληφθεί με την καύση 5 γραμμομορίων οκτανίου (n.o.).
2 Υδρογόνωση
Η υδρογόνωση του καφέ άνθρακα είναι μια διαδικασία άμεσης επεξεργασίας του άνθρακα σε συνθετικά καύσιμα υγρών και αέριων καταστάσεων συσσωμάτωσης, η οποία συμβαίνει σε υψηλή πίεση και σχετικά υψηλή θερμοκρασία.
Αυτή η κατεύθυνση επεξεργασίας άνθρακα διερευνάται σε διάφορες χώρες του κόσμου.Στο εξωτερικό, αυτή η τεχνολογία έχει λάβει τη μεγαλύτερη βιομηχανική εισαγωγή στη Νότια Αφρική, όπου λειτουργούν τέσσερα εργοστάσια, με συνολική ετήσια δυναμικότητα περίπου 8-10 εκατομμυρίων τόνων υγρού καυσίμου. Η εργασία πραγματοποιείται με τη χρήση της πατενταρισμένης τεχνολογίας SASOL που βασίζεται στη βελτιωμένη μέθοδο Fischer-Tropsch. Δεδομένου ότι η SASOL έχει μια πολιτική διατήρησης υψηλών πληρωμών για το δικαίωμα χρήσης της τεχνολογίας, αυτό οδηγεί σε υψηλό κόστος της βιομηχανικής εφαρμογής της σε άλλες χώρες.[]
Η παρασκευή του καφέ άνθρακα περιλαμβάνει σύνθλιψη, ξήρανση, παρασκευή πάστας υδρογονάνθρακα. Η λείανση πραγματοποιείται σε μέγεθος σωματιδίων μικρότερο από 0,1 mm - για να αυξηθεί η αντιδραστικότητα της επιφάνειας, εφαρμόζεται σε αποσαθρωτήρες. Σε αυτή την περίπτωση, η εξωτερική ειδική επιφάνεια αυξάνεται κατά 20-30 φορές, ο όγκος των μεταβατικών πόρων - κατά 5-10 φορές. Στη συνέχεια το κάρβουνο στεγνώνει. Οι πόροι γεμίζουν με υγρασία, η οποία εμποδίζει τη διείσδυση των αντιδραστηρίων στην ύλη του άνθρακα, απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας στη ζώνη αντίδρασης, μειώνοντας τη μερική πίεση του Η2 και επίσης αυξάνει την ποσότητα των λυμάτων. Για ξήρανση, χρησιμοποιούνται σωληνοειδείς ξηραντήρες ατμού, θάλαμοι στροβιλισμού, σωλήνες ξηράνσεως στους οποίους ο άνθρακας ξηραίνεται σε υπολειμματική περιεκτικότητα σε υγρασία 1,5%. Ο φορέας θερμότητας είναι καυτά καυσαέρια με ελάχιστη περιεκτικότητα σε O2 (0,1-0,2%) έτσι ώστε ο άνθρακας να μην υφίσταται οξείδωση. Ο άνθρακας δεν θερμαίνεται πάνω από 150-200 ° C για να αποφευχθεί η μείωση της αντιδραστικότητας.
Απαιτήσεις για καφέ άνθρακα που τροφοδοτείται για υγροποίηση
Με βάση ένα μεγάλο πειραματικό υλικό, έχει αποδειχθεί ότι ο άνθρακας με καλή υδραυλικότητα περιέχει από 65 έως 85% C, περισσότερο από 5% H και έχει περισσότερο από 30% πτητική (V) απόδοση. Ορθολογική περιεκτικότητα σε υγρασία του αρχικού άνθρακα για τη διαδικασία υδρογόνωσης - Wrt = 10-15%, περιεκτικότητα σε τέφρα Ad = 10-12%, τιμή d
Το πιο κοινό σχήμα υδρογόνωσης φαίνεται στο Σχήμα 1.2 []
Ρύζι. 1.2 - Σχέδιο λήψης συνθετικού υγρού καυσίμου από καφέ άνθρακα
Δυναμική κατανάλωσης αερίου από άνθρακα στον κόσμο
| Προβλεπόμενη χρήση | Χρήση το 2001, MW για φυσικό αέριο | Μερίδιο το 2001, % | Τέθηκε σε λειτουργία πριν από το τέλος του 2004, MW για φυσικό αέριο | Ετήσια αύξηση της παραγωγικής ικανότητας το 2002-2004, % |
| Χημική παραγωγή | 18 000 | 45 | 5 000 | 9,3 |
| Ενδοκυκλική αεριοποίηση (παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας) | 12 000 | 30 | 11 200 | 31 |
| Σύνθεση Fischer-Tropsch | 10 000 | 25 | ||
| ΣΥΝΟΛΟ | 40 000 | 100 | 17 200 | 14,3 |
Τα δεδομένα που δίνονται καταδεικνύουν ξεκάθαρα την επιτάχυνση της δυναμικής της συμμετοχής της αεριοποίησης άνθρακα στην παγκόσμια βιομηχανία. Το αυξημένο ενδιαφέρον για την ενδοκυκλική αεριοποίηση του άνθρακα στις ανεπτυγμένες χώρες οφείλεται σε δύο λόγους.
Πρώτον, οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί με αεριοποίηση εντός του κύκλου είναι λιγότερο επικίνδυνοι για το περιβάλλον. Χάρη στην προεπεξεργασία αερίου, μειώνονται οι εκπομπές οξειδίων του θείου, οξειδίων του αζώτου και σωματιδίων.
Δεύτερον, η χρήση ενός δυαδικού κύκλου μπορεί να αυξήσει σημαντικά την απόδοση της μονάδας παραγωγής ενέργειας και, κατά συνέπεια, να μειώσει την ειδική κατανάλωση καυσίμου.
Στον πίνακα. Ο Πίνακας 2 δείχνει τις χαρακτηριστικές τιμές των ειδικών εκπομπών και της απόδοσης για TPP με αεριοποίηση εντός του κύκλου και για TPP με παραδοσιακή καύση άνθρακα.
πίνακας 2
Ειδικές εκπομπές και απόδοση για θερμοηλεκτρικούς σταθμούς με ενδιάμεση αεριοποίηση και συμβατική καύση άνθρακα
| Παράμετροι | Παραδοσιακός σταθμός ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα | TPP με ενδοκυκλική αεριοποίηση |
| Η συγκέντρωση επιβλαβών ουσιών στα καυσαέρια (για θερμοηλεκτρικό σταθμό με καύση άνθρακα - σύμφωνα με το ευρωπαϊκό πρότυπο), mg / m3 - SOΧ - ΟΧΙΧ — Στερεά σωματίδια | 130 150 16 | 10 30 10 |
| Ηλεκτρική απόδοση, % | 33-35 | 42-46 |
Σημειώνεται ότι το συγκεκριμένο κόστος κεφαλαίου κατά τη χρήση της αεριοποίησης εντός κύκλου είναι περίπου 1500 δολάρια ΗΠΑ ανά 1 kW με προοπτική μείωσης στα 1000-1200 δολάρια ΗΠΑ, ενώ για έναν παραδοσιακό θερμοηλεκτρικό σταθμό με καύση άνθρακα, το συγκεκριμένο κόστος κεφαλαίου είναι περίπου 800-900 δολάρια ΗΠΑ ανά 1 kW. Είναι σαφές ότι μια θερμοηλεκτρική μονάδα με ενδοκυκλική αεριοποίηση στερεών καυσίμων είναι πιο ελκυστική παρουσία περιβαλλοντικών περιορισμών στην τοποθεσία και όταν χρησιμοποιεί μάλλον ακριβό καύσιμο, καθώς η κατανάλωση καυσίμου ανά 1 kW μειώνεται.
Αυτές οι συνθήκες είναι χαρακτηριστικές για τις ανεπτυγμένες χώρες.Επί του παρόντος, η χρήση της ενδοκυκλικής αεριοποίησης στερεών καυσίμων θεωρείται η πιο υποσχόμενη κατεύθυνση στον ενεργειακό τομέα.
3.3 Μηχανικές εξελίξεις τον περασμένο αιώνα
Επί του παρόντος, έχουν εντοπιστεί οι ακόλουθοι πιο οικονομικά αποδοτικοί τομείς εφαρμογής της μεθόδου αεριοποίησης:
— αεριοποίηση καυσίμων με θείο και υψηλή τέφρα με επακόλουθη καύση των αερίων που προκύπτουν σε ισχυρούς θερμοηλεκτρικούς σταθμούς. Τα κάρβουνα που εξορύσσονται ετησίως στη Ρωσία περιέχουν περίπου 10 εκατομμύρια τόνους θείου, τα περισσότερα από τα οποία, όταν καίγονται, απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα με τη μορφή τοξικών οξειδίων του θείου και θειούχου άνθρακα. Κατά την αεριοποίηση θειούχων κάρβουνων, σχηματίζεται υδρόθειο, το οποίο μπορεί να εξαχθεί σχετικά εύκολα και στη συνέχεια να υποστεί επεξεργασία σε θείο ή θειικό οξύ του εμπορίου.
— αεριοποίηση στερεών καυσίμων για μεγάλης κλίμακας παραγωγή υποκατάστατων φυσικού αερίου. Αυτή η κατεύθυνση είναι υψίστης σημασίας για την τοπική παροχή φυσικού αερίου σε περιοχές απομακρυσμένες από κοιτάσματα φυσικού αερίου και πετρελαίου ή από κεντρικούς αγωγούς.
— αεριοποίηση στερεών καυσίμων προκειμένου να ληφθεί αέριο σύνθεσης, αναγωγικά αέρια και υδρογόνο για τις ανάγκες της χημικής, πετροχημικής και μεταλλουργικής βιομηχανίας.
Η διαδικασία αεριοποίησης εξαρτάται από πολλούς παράγοντες που επηρεάζουν τη σύνθεση του αερίου που προκύπτει και τη θερμογόνο δύναμη του. Από αυτή την άποψη, δεν υπάρχει ακόμη μια ενιαία γενικά αποδεκτή ταξινόμηση μεθόδων για την υλοποίηση της υπό εξέταση διαδικασίας. Παρακάτω είναι μία από τις πιθανές επιλογές ταξινόμησης.
Ανά τύπο έκρηξης (παράγοντας αεριοποίησης): αέρας, αέρας-οξυγόνο, ατμός-αέρας, ατμός-οξυγόνο.
Με πίεση: σε ατμοσφαιρική πίεση, σε αυξημένη πίεση.
· από το μέγεθος των σωματιδίων του καυσίμου: αεριοποίηση χονδρόκοκκου (σβώλου), λεπτόκοκκου και κονιοποιημένου καυσίμου.
· σύμφωνα με τα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά της ζώνης αντίδρασης: σε σταθερό πυκνό στρώμα καυσίμου, σε ρευστοποιημένο στρώμα καυσίμου, σε κονιοποιημένη φλόγα άνθρακα.
με τη μέθοδο της αφαίρεσης τέφρας: σε στερεή μορφή, με τη μορφή υγρής σκωρίας.
Με τη μέθοδο παροχής θερμότητας: με μερική καύση καυσίμου σε γεννήτρια αερίου, με ανάμειξη καυσίμου με προθερμασμένο στερεό, υγρό ή αέριο φορέα θερμότητας (αναγεννητική θέρμανση), με παροχή θερμότητας μέσω του τοιχώματος της συσκευής (ανάκτηση θέρμανσης).
Μονοξείδιο του άνθρακα, μεταλλικά καρβονύλια και ο κανόνας των 18 ηλεκτρονίων
Πολυάριθμος
συνθέσεις με βάση το μονοξείδιο του άνθρακα και
υδρογόνο αντιπροσωπεύουν ένα τεράστιο
πρακτικό όσο και θεωρητικό
τόκους, όπως επιτρέπεται από δύο
τις πιο απλές ουσίες για να λάβετε τις πιο πολύτιμες
ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ. Και εδώ
η κατάλυση παίζει σημαντικό ρόλο
μέταλλα μετάπτωσης που είναι ικανά
ενεργοποιούν αδρανή μόρια CO και
H2.
Η ενεργοποίηση των μορίων είναι η μετάφρασή τους σε
πιο αντιδραστική κατάσταση.
Πρέπει να σημειωθεί ιδιαίτερα ότι στους μετασχηματισμούς
το αέριο σύνθεσης έχει αναπτυχθεί ευρέως
ένας νέος τύπος κατάλυσης - κατάλυση από σύμπλοκα
μέταλλα μετάπτωσης ή σύμπλεγμα μετάλλων
κατάλυση (δείτε το άρθρο του O.N. Temkin
).
Έτσι
Είναι το μόριο του CO αδρανές; Αναπαράσταση
για την αδράνεια του μονοξειδίου του άνθρακα
υπό όρους χαρακτήρα. Πίσω στο 1890 Mond
που λαμβάνεται από μεταλλικό νικέλιο και
μονοξείδιο του άνθρακα πρώτο καρβονύλιο
μεταλλική ένωση, πτητικό υγρό
με σημείο βρασμού 43 ° C - Ni (CO)4 .
Η ιστορία αυτής της ανακάλυψης είναι ενδιαφέρουσα.
τα οποία μπορούν να ταξινομηθούν ως τυχαία. Μοντ,
διερεύνηση των αιτιών της ταχείας διάβρωσης
αντιδραστήρες νικελίου σε παραγωγή
σόδα από NaCl, αμμωνία και CO2,
διαπιστώθηκε ότι η αιτία της διάβρωσης είναι
παρουσία στην CO2 ακαθαρσίες
μονοξείδιο του άνθρακα, το οποίο αντέδρασε
με νικέλιο για να σχηματιστεί τετρακαρβονύλιο
Ni(CO)4 .
Αυτή η ανακάλυψη επέτρεψε στον Mond να προχωρήσει περαιτέρω
ανάπτυξη μεθόδων για τον καθαρισμό του νικελίου
μέσω της παραγωγής ενός πτητικού καρβονυλίου
νικέλιο και τα επακόλουθα θερμικά του
αποσύνθεση ξανά σε νικέλιο και CO. Απέναντι
25 χρόνια ανακάλυψε επίσης κατά λάθος καρβονύλιο
σίδηρος - Fe (CO)5.
Όταν η BASF άνοιξε ένα ξεχασμένο από καιρό
κύλινδρος από χάλυβα με CO, που βρίσκεται στο κάτω μέρος
κίτρινο υγρό - πεντακαρβονύλιο σιδήρου,
που σταδιακά εξελίχθηκε σε
αποτέλεσμα μιας μεταλλικής αντίδρασης
σίδηρος με CO υπό υψηλή πίεση.
Επειδή τα μεταλλικά καρβονύλια είναι
υψηλά τοξικές ενώσεις, αρχικά
η στάση των χημικών απέναντί τους ήταν πολύ
cool, αλλά στο μέλλον ήταν
ανακαλύφθηκαν εκπληκτικές ιδιότητες, συμπεριλαμβανομένων
συμπεριλαμβανομένης της καταλυτικής, η οποία καθόρισε
η ευρεία εφαρμογή τους, ιδιαίτερα στη χημεία
μονοξείδιο του άνθρακα. Σημειώστε ότι πολλά
μέταλλα σε λεπτή διασπορά
μπορεί να αντιδράσει άμεσα
με μονοξείδιο του άνθρακα, αλλά με αυτόν τον τρόπο
λαμβάνουν μόνο καρβονύλια νικελίου και
αδένας. Καρβονύλια άλλων μετάλλων
που λαμβάνονται με την αποκατάσταση των ενώσεων τους
παρουσία CO σε υψηλή
πιέσεις.
Χημική ένωση
μεταβατικά σύμπλοκα καρβονυλίου
τα μέταλλα μπορούν να προβλεφθούν με βάση
18 κανόνας ηλεκτρονίων, σύμφωνα με τον οποίο
το σύμπλεγμα θα είναι σταθερό αν το άθροισμα
ηλεκτρόνια σθένους μετάλλου και ηλεκτρόνια,
παρέχεται από τον συνδέτη, στην περίπτωσή μας
CO, θα είναι ίσο με 18, αφού σε αυτή την περίπτωση
αντιστοιχεί η ηλεκτρονική διαμόρφωση
σταθερή διαμόρφωση ατόμων
ευγενή αέρια (κρυπτόν).
Μόριο
το μονοξείδιο του άνθρακα έχει μόνο
ζεύγη ηλεκτρονίων, ενώ ένα ζεύγος ηλεκτρονίων
σε άνθρακα μπορεί να παρασχεθεί
να σχηματίσει δεσμό με το μέταλλο
τύπος δότη-δέκτη. Οπως και
Για παράδειγμα, εξετάστε τη δομή των καρβονυλίων
σίδηρος και νικέλιο Fe (CO)5 και
Ni(CO)4.
Τα άτομα σιδήρου και νικελίου έχουν, αντίστοιχα,
8 και 10 ηλεκτρόνια σθένους, και για πλήρωση
ηλεκτρονιακό κέλυφος ενός ατόμου πριν από τη διαμόρφωση
άτομο ευγενούς αερίου κρυπτόν
Λείπουν 10 και 8 ηλεκτρόνια και επομένως
στο σχηματισμό καρβονυλίων στο άτομο σιδήρου
πρέπει να παρέχει ζεύγη ηλεκτρονίων
πέντε μόρια CO και ένα άτομο νικελίου
τέσσερα.
μεταβατικός
μέταλλα που έχουν περιττό αριθμό σθένους
ηλεκτρόνια, σχηματίζουν διπύρηνα
σύμπλοκα καρβονυλίου. Έτσι, για το κοβάλτιο,
έχοντας εννέα ηλεκτρόνια σθένους
σε σταθερή ηλεκτρονική διαμόρφωση
λείπουν εννέα ηλεκτρόνια. μονοπύρηνος
συμπλέγματα παίρνοντας τέσσερα ζεύγη
από μόρια CO θα έχουν ασύζευκτα
ηλεκτρόνια και τέτοια σωματίδια της ρίζας
οι χαρακτήρες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους.
να σχηματίσει δεσμό μετάλλου-μετάλλου και
με αποτέλεσμα το σχηματισμό διμερούς
Συν συγκρότημα2(CO)8.
ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ
ή συντονισμός του μονοξειδίου του άνθρακα με
το μέταλλο οδηγεί σε ανακατανομή
πυκνότητα ηλεκτρονίων όχι μόνο στο CO,
αλλά και σε μέταλλο που επηρεάζει σημαντικά
σχετικά με την αντιδραστικότητα του καρβονυλίου
συγκρότημα. Το πιο συνηθισμένο είναι
που ονομάζεται γραμμικός τύπος συντονισμού
CO:
Στο
αυτό δεν είναι μόνο η αλληλεπίδραση s
λόγω ενός ελεύθερου ζεύγους ηλεκτρονίων
άνθρακα, αλλά και p-αλληλεπίδραση λόγω
μεταφορά ηλεκτρονίων από το d-τροχιακό του μετάλλου
σε ενεργειακά διαθέσιμο κενό
τροχιακά άνθρακα:
Συνάφεια
Επομένως, υπάρχει ανάγκη να αναπτυχθεί μια τέτοια τεχνολογία για την πρωτογενή επεξεργασία και συσσωμάτωση του καφέ άνθρακα, η οποία θα λαμβάνει υπόψη τις ειδικές ιδιότητες του αρχικού λιθάνθρακα, τις συνθήκες της διαδικασίας υδραυλικής μεταφοράς άνθρακα και τις απαιτήσεις για την χαρακτηριστικά των πρώτων υλών άνθρακα σε περαιτέρω εργασίες για την επεξεργασία του - πυρόλυση, καύση, υγροποίηση, μπρικετοποίηση, αφυδάτωση. Η λύση σε αυτό το πρόβλημα μπορεί να είναι η τεχνολογία επεξεργασίας άνθρακα με αντιδραστήρια λαδιού - συσσώρευση λαδιού.
Η επιλεκτική συσσωμάτωση πετρελαίου άνθρακα συνδυάζει ένα σύνολο διαδικασιών για τη δόμηση μιας λεπτής πολυδιασπαρμένης φάσης άνθρακα σε ένα υδατικό μέσο χρησιμοποιώντας αντιδραστήρια λαδιού.Οι διαδικασίες επιλεκτικής συσσωμάτωσης πετρελαίου του άνθρακα βασίζονται στον μηχανισμό της αλληλεπίδρασης κόλλας μεταξύ μιας ελαιόφιλης επιφάνειας άνθρακα και των ελαίων, που έχει ως αποτέλεσμα την επιλεκτική διαβροχή και συσσωμάτωση σε μια τυρβώδη ροή νερού. Τα υδρόφιλα σωματίδια που δεν διαβρέχονται από λάδι δεν περιλαμβάνονται στη δομή των αδρανών, γεγονός που τους επιτρέπει να απομονωθούν με τη μορφή αιωρήματος βράχου.
Η επεξεργασία του καφέ άνθρακα με επιλεκτική συσσωμάτωση λαδιού εξαλείφει τη διάσπαση και τη διαβροχή του, «συντηρώντας» την οργανική ύλη σε υδρόφοβα αδρανή, τα οποία αφυδατώνονται εύκολα με μηχανικές μεθόδους και αποτελούν καλή πρώτη ύλη για πυρόλυση, μπρικετοποίηση και αεριοποίηση.
1 Μπρικετοποίηση
Η μπρικετοποίηση του άνθρακα είναι μια φυσική και χημική διαδικασία λήψης ενός μηχανικά και θερμικά ισχυρού προϊόντος υψηλής ποιότητας - μια μπρικέτα με δεδομένο γεωμετρικό σχήμα, μέγεθος και βάρος.
Η τεχνολογική διαδικασία μπρικετοποίησης καφέ άνθρακα χωρίς συνδετικό υλικό αποτελείται από τις ακόλουθες εργασίες: προετοιμασία άνθρακα από άποψη μεγέθους και υγρασίας και συμπίεση.
Τεχνολογικοί δείκτες με τους οποίους πρέπει να πληρούν οι μπρικέτες λιγνίτη: βάρος μπρικέτας 100-500 g, μηχανική αντοχή σε τριβή 75-80%, θλίψη και κάμψη 70-90 και 10-15 MPa, αντίστοιχα, απορρόφηση υγρασίας 3-4%, θερμογόνος δύναμη 240000- kJ / kg, περιεκτικότητα σε τέφρα 10-25%.[]
