ПОТРАЖИВАЊЕ
1. Метода директног течења угља, која укључује следеће кораке:
(1) припрема каше од сировог угља и катализатора;
(2) мешање каше угља са водоником и претходна обрада смеше, након чега следи њено довођење у реакциони систем за спровођење реакције утечњавања;
(3) одвајање реакционих производа повучених из реактора у сепаратору (9, 10) да би се формирала течна фаза и гасна фаза, при чему се течна фаза подвргава фракционисању у колони за дестилацију (11) на атмосферском притиску да би се добила производ у облику фракције дизел горива и резидуалног производа;
(4) довођење заосталог производа добијеног у колони са атмосферским притиском у колону за вакуум дестилацију (12) ради раздвајања на дестилат и остатак;
(5) мешање фракције дизел горива и дестилата да би се формирала смеша, а затим довођење смеше у реактор за хидропроцесирање са флуидизованим слојем са принудном циркулацијом (13) да би се извршио процес хидрогенације;
(6) фракционисање производа хидрогенизације у нафтне производе и растварач донора водоника који се рециклира у фазу (1).
2. Поступак према захтеву 1, у коме фаза (1) укључује следеће операције:
(а) претварање сировог угља у прах са датом величином честица након сушења и млевења сировог угља у апарату за претходну обраду; (б) третирање сировине катализатора (3) и праха угља у апарату за припрему катализатора (4) да би се добио ултра-фини прах катализатора за течење угља; (ц) мешање у апарату (5) за припрему суспензије катализатора за течење угља и праха угља са растварачем донатора водоника (16) да би се формирала каша угља.
3. Метода према захтеву 1, назначена тиме што корак реакције течења угља укључује следеће кораке:
(а) убацивање угљног муљ након мешања са водоником (6) и претходног загревања у први реактор са флуидизованим слојем (7) са принудном циркулацијом да би се извршила реакција течења да би се добили производи реакције који излазе из реактора; (б) довод производа реакције који напуштају први реактор са флуидизованим слојем (7), након њиховог мешања са водоником, у други реактор са флуидизованим слојем (8) са принудном циркулацијом да би се наставила реакција утечњавања, при чему наведени реактори са флуидизованим слојем раде на следећој реакцији услови: температура реакције 430-465°Ц; реакциони притисак 15-19 МПа; однос количина гаса и течности 600-1000 нл/кг; запреминска брзина суспензије угља 0,7-1,0 т/м3 х; степен додавања катализатора Фе/суви угаљ = 0,5-1,0 теж.%.
4. Поступак према захтеву 1, у коме фаза (3) укључује следеће операције:
(а) довод струје реакционих производа у сепаратор високе температуре (9) за раздвајање на гасну фазу и течну фазу, док се температура у високотемпературном сепаратору одржава на 420°Ц;
(б) довод гасне фазе из високотемпературног сепаратора (9) до нискотемпературног сепаратора (10) за даље одвајање на гас и течност, док се температура у нискотемпературном сепаратору одржава на собној температури.
5. Поступак према захтеву 2, у коме се -ФеООХ користи као катализатор за течење, чије честице имају пречник од 20-30 нм и дужину од 100-180 нм, а катализатор садржи сумпор у моларном односу. од С/Фе=2.
6. Поступак према захтеву 1, у коме се хидрогенација у фази (5) изводи под следећим условима: реакциона температура 330-390°Ц; реакциони притисак 10-15 МПа; однос количина гаса и течности 600-1000 нл/кг; просторна брзина 0,8-2,5 х-1.
7. Поступак према захтеву 1, назначен тиме што је рециклирани растварач донатор водоника хидрогеновани течни нафтни производ са тачком кључања у опсегу од 220-450°Ц.
8. Поступак према захтеву 1, назначен тиме, што остатак у колони за вакуум дестилацију (12) има садржај чврсте материје од 50-55% тежински.
9. Поступак према захтеву 1, назначен тиме што смеша фракције дизел горива која напушта колону атмосферског притиска и дестилата из вакуум колоне има тачку кључања од Ц. 5 у опсегу од 530°С.
10.2. Поступак према захтеву 1, назначен тиме што је реактор за хидрообраду са флуидизованим слојем са принудном циркулацијом (13) унутрашњи реактор, при чему је циркулациона пумпа инсталирана близу дна реактора, а катализатор у реактору може бити замењен током рада.
ПОТРАЖИВАЊЕ
1. Метода сагоревања угља, укључујући сушење, млевење до фино диспергованог стања, мешање млевеног угља са усмереним протоком гаса који садржи кисеоник и сагоревање, назначен тиме што се млевени угаљ загрева до температуре полукоксовања од најмање 500 ° Ц, из њега се ослобађају испарљиви гасовити угљоводоници који се кондензацијом даље деле на течне и гасовите фракције, а полукокс добијен загревањем млевеног угља се меша са усмереним протоком гаса који садржи кисеоник и сагорева.
2. Поступак према захтеву 1, назначен тиме што се сушење млевеног угља врши истовремено са млевењем угља.
3. Поступак према захтеву 1, назначен тиме што се млевени угаљ загрева до температуре полукоксовања мешањем са гасовитим носачем топлоте.
4. Поступак према захтеву 1, назначен тиме што се млевени угаљ загрева до температуре полукоксовања мешањем са чврстим носачем топлоте који има температуру од 800-1300°Ц.
5. Поступак према захтеву 3, назначен тиме што су гасовити носач топлоте гасови који настају током сагоревања најмање једног дела испарљивих гасовитих угљоводоника.
6. Поступак према захтеву 3, назначен тиме што су гасовити расхладни флуиди гасови који настају током сагоревања најмање дела добијеног полу-кокса.
7. Поступак према захтеву 4, назначен тиме што је чврсти носач топлоте добијени полу-кокс.
8. Поступак према захтеву 4, назначен тиме што је чврсти носач топлоте кварцни песак.
9. Поступак према захтеву 4, назначен тиме што је чврсти носач топлоте керамички дисперговани материјал.
10. Поступак према захтеву 4, назначен тиме што је чврсти носач топлоте угаљ.
11. Поступак према захтеву 4, назначен тиме што је чврсти носач топлоте оксид неорганске супстанце са величином фракције од 0,5-5 мм.
12. Поступак према захтеву 9, или 10, или 12, назначен тиме што се расхладна течност након употребе одваја од полу-кокса просијавањем.
13. Поступак према захтеву 1, назначен тиме што се гасовита фракција испарљивих угљоводоника потпуно или делимично сагорева.
14. Поступак према захтеву 13, назначен тиме што се гасовита фракција испарљивих угљоводоника пре сагоревања пречишћава од супстанци које садрже сумпор.
15. Поступак према захтеву 1, назначен тиме што се загревање млевеног угља до температуре полукоксовања врши у вортекс комори мешањем са врелим гасом.
Одговори на став 19
1. Који су главни природни извори угљоводоника које познајете?Нафта, природни гас, шкриљци, угаљ.
2. Какав је састав природног гаса? Прикажи на географској карти најзначајнија лежишта: а) природни гас; чир; в) угаљ.
3. Које предности има природни гас у односу на друга горива? У које сврхе се природни гас користи у хемијској индустрији Природни гас је, у поређењу са другим изворима угљоводоника, најлакши за екстракцију, транспорт и обраду. У хемијској индустрији природни гас се користи као извор угљоводоника мале молекулске масе.
4. Напишите једначине реакције за добијање: а) ацетилена из метана; б) хлоропренска гума од ацетилена; в) угљен-тетрахлорид из метана.
5. Која је разлика између пратећих нафтних гасова и природног гаса Повезани гасови су испарљиви угљоводоници растворени у нафти. Њихова изолација се дешава дестилацијом. За разлику од природног гаса, он се може ослободити у било којој фази развоја нафтног поља.
6.Описати главне производе добијене из пратећих нафтних гасова Главни производи: метан, етан, пропан, н-бутан, пентан, изобутан, изопентан, н-хексан, н-хептан, хексан и изомери хептана.
7. Наведите најважније нафтне деривате, наведите њихов састав и области примене.
8. Која уља за подмазивање се користе у производњи?Уља за мењаче, индустријска уља, уља за сечење машина алатки итд.
9. Како се врши дестилација уља?
10. Шта је пуцање уља? Направите једначину за реакције цепања угљоводоника и у овом процесу.
11. Зашто је директном дестилацијом уља могуће добити највише 20% бензина?Зато што је садржај бензинске фракције у уљу ограничен.
12. Која је разлика између термичког и каталитичког крекинга? Дајте опис бензина термичког и каталитичког крекинга.Код термичког крекинга потребно је загревати реактанте на високе температуре, код каталитичког крекинга увођење катализатора смањује енергију активације реакције што може значајно смањити реакцију. температура.
13. Како се практично може разликовати крекирани бензин од равног бензина?Крековани бензин има већи октански број од равног бензина, тј. отпорнији на детонацију и препоручује се за употребу у моторима са унутрашњим сагоревањем.
14. Шта је ароматизација уља? Напишите једначине реакције које објашњавају овај процес.
15. Који су главни производи добијени коксовањем угља?Нафтален, антрацен, фенантрен, феноли и угљена уља.
16. Како се производи кокс и где се користи Кокс је сиви порозни чврсти производ добијен кокококсањем угља на температури од 950-1100 без кисеоника. Користи се за топљење гвожђа, као бездимно гориво, средство за редукцију руде гвожђа и прашак за пециво за материјале за пуњење.
17. Који су главни производи добијени: а) од катрана угља; б) од катранске воде; в) из коксног гаса? Где се примењују? Које органске материје се могу добити из коксног гаса?а) бензол, толуен, нафтален – хемијска индустрија б) амонијак, феноли, органске киселине – хемијска индустрија в) водоник, метан, етилен – гориво.
18. Присетите се свих главних начина за добијање ароматичних угљоводоника. Која је разлика између метода добијања ароматичних угљоводоника из производа коксовања угља и нафте? Напишите једначине одговарајућих реакција које се разликују по методама добијања: примарна рафинација нафте се заснива на разлици физичких особина различитих фракција, а коксовање се заснива искључиво на хемијским својствима угља.
19. Објаснити како ће се у процесу решавања енергетских проблема у земљи унапредити начини прераде и коришћења природних ресурса угљоводоника Трагање за новим изворима енергије, оптимизација процеса производње и прераде нафте, развој нових катализатора за смањење трошкови целокупне производње итд.
20. Какви су изгледи за добијање течног горива из угља У будућности је могуће добијање течног горива из угља, под условом да се смање трошкови његове производње.
Задатак 1. Познато је да гас садржи 0,9 метана, 0,05 етана, 0,03 пропана, 0,02 азота у запреминским уделима. Колика је запремина ваздуха потребна за сагоревање 1 м3 овог гаса у нормалним условима?
Задатак 2. Која запремина ваздуха (Н.О.) је потребна за сагоревање 1 кг хептана?
Задатак 3. Израчунај колика ће се запремина (у л) и која маса (у кг) угљенмоноксида (ИВ) добити сагоревањем 5 мола октана (н.о.).
2 Хидрогенација
Хидрогенација мрког угља је процес директне прераде угља у синтетичка горива течног и гасовитог агрегатног стања, који се одвија при високом притиску и релативно високој температури.
Овај правац прераде угља се истражује у различитим земљама света.У иностранству је ова технологија добила највеће индустријско увођење у Јужној Африци, где раде четири фабрике, укупног годишњег капацитета од око 8-10 милиона тона течног горива. Рад се изводи помоћу патентиране САСОЛ технологије засноване на побољшаној Фисцхер-Тропсцх методи. С обзиром на то да САСОЛ води политику одржавања високих плаћања за право коришћења технологије, то доводи до високих трошкова њене индустријске имплементације у другим земљама.[]
Припрема мрког угља обухвата дробљење, сушење, припрему угљено-хидрогенатне пасте. Брушење се врши до величине честица мање од 0,1 мм - да би се повећала реактивност површине, спроводи се у дезинтеграторима. У овом случају, спољашња специфична површина се повећава за 20-30 пута, запремина прелазних пора - за 5-10 пута. Затим се угаљ осуши. Поре су испуњене влагом, што спречава продирање реагенса у материју угља, ослобађа се током процеса у реакционој зони, смањујући парцијални притисак Х2, а такође повећава количину отпадних вода. За сушење се користе цевасте парне сушаре, вортекс коморе, цеви за сушење у којима се угаљ суши до заостале влаге од 1,5%. Носилац топлоте су врући димни гасови са минималним садржајем О2 (0,1-0,2%) тако да угаљ не подлеже оксидацији. Угаљ се не загрева изнад 150-200 ° Ц да би се избегло смањење реактивности.
Захтеви за мрки угаљ који се користи за течење
На основу великог експерименталног материјала, доказано је да угаљ добре хидрауличности садржи од 65 до 85% Ц, више од 5% Х и има више од 30% испарљивог (В) приноса. Рационални садржај влаге почетног угља за процес хидрогенације - Врт = 10-15%, садржај пепела Ад = 10-12%, вредност д
Најчешћа шема хидрогенације приказана је на слици 1.2 []
Пиринач. 1.2 - Шема за добијање синтетичког течног горива из мрког угља
Динамика потрошње гаса из угља у свету
| Намена | Потрошња 2001, МВ за гас | Учешће у 2001, % | Пуштен у рад пре краја 2004. МВ за гас | Годишње повећање капацитета 2002-2004, % |
| Хемијска производња | 18 000 | 45 | 5 000 | 9,3 |
| Унутарциклична гасификација (производња електричне енергије) | 12 000 | 30 | 11 200 | 31 |
| Фисцхер-Тропсцх синтеза | 10 000 | 25 | ||
| ТОТАЛ | 40 000 | 100 | 17 200 | 14,3 |
Наведени подаци јасно показују убрзање динамике укључивања гасификације угља у светску индустрију. Повећано интересовање за интрацикличну гасификацију угља у развијеним земљама је из два разлога.
Прво, термоелектране са интрацикличном гасификацијом су еколошки мање опасне. Захваљујући претходном третману гаса, смањене су емисије сумпорних оксида, азотних оксида и честица.
Друго, употреба бинарног циклуса може значајно повећати ефикасност електране и, сходно томе, смањити специфичну потрошњу горива.
У табели. У табели 2 приказане су карактеристичне вредности специфичних емисија и ефикасности за ТЕ са интрацикличном гасификацијом и за ТЕ са традиционалним сагоревањем угља.
табела 2
Специфичне емисије и ефикасност за термоелектране са међуцикличном гасификацијом и конвенционалним сагоревањем угља
| Параметерс | Традиционална електрана на угаљ | ТЕ са интрацикличном гасификацијом |
| Концентрација штетних материја у димним гасовима (за термоелектрану на угаљ - према европском стандарду), мг / м3 - СОИкс - НЕИкс — Чврсте честице | 130 150 16 | 10 30 10 |
| Електрична ефикасност, % | 33-35 | 42-46 |
Треба напоменути да су специфични капитални трошкови при коришћењу гасификације унутар циклуса око 1500 америчких долара по 1 кВ са перспективом смањења на 1000-1200 америчких долара, док су за традиционалну термоелектрану на угаљ специфични капитални трошкови око 800-900 америчких долара за 1 кВ. Јасно је да је термоелектрана са интрацикличном гасификацијом чврстог горива атрактивнија у присуству еколошких ограничења на локацији и при коришћењу прилично скупог горива, јер се смањује потрошња горива по 1 кВ.
Ови услови су типични за развијене земље.Тренутно се употреба интрацикличне гасификације чврстих горива сматра најперспективнијим правцем у енергетском сектору.
3.3 Инжењерски развој током прошлог века
Тренутно су идентификоване следеће најисплативије области примене методе гасификације:
— гасификација сумпорних и високопепелних горива са накнадним сагоревањем насталих гасова у моћним термоелектранама. Угаљ који се годишње ископа у Русији садржи око 10 милиона тона сумпора, од чега се већина, када се сагоре, испушта у атмосферу у облику токсичних сумпорних оксида и угљен-сулфида. Приликом гасификације сумпорног угља формира се водоник сулфид који се релативно лако може екстраховати и потом прерађивати у комерцијални сумпор или сумпорну киселину.
— гасификација чврстих горива за масовну производњу замена природног гаса. Овај правац је од највећег значаја за локално снабдевање гасом подручја удаљених од налазишта природног гаса и нафте или од магистралних цевовода.
— гасификација чврстих горива у циљу добијања синтезног гаса, редукционих гасова и водоника за потребе хемијске, петрохемијске и металуршке индустрије.
Процес гасификације зависи од многих фактора који утичу на састав насталог гаса и његову топлотну вредност. С тим у вези, још увек не постоји јединствена општеприхваћена класификација метода за имплементацију процеса који се разматра. Испод је једна од могућих опција класификације.
По врсти експлозије (средство за гасификацију): ваздух, ваздух-кисеоник, пара-ваздух, пара-кисеоник.
По притиску: при атмосферском притиску, при повишеном притиску.
· по величини честица горива: гасификација крупнозрног (грудованог), ситнозрног и прашкастог горива.
· према пројектним карактеристикама реакционе зоне: у фиксном густом слоју горива, у флуидизованом слоју горива, у пламену у праху.
методом уклањања пепела: у чврстом облику, у облику течне шљаке.
По начину снабдевања топлотом: са делимичним сагоревањем горива у гасном генератору, са мешањем горива са претходно загрејаним чврстим, течним или гасовитим носачем топлоте (регенеративно загревање), са доводом топлоте кроз зид апарата (рекуперативно загревање).
Угљенмоноксид, карбонили метала и правило 18 електрона
Бројне
синтезе на бази угљен моноксида и
водоник представљају огроман
практични као и теоријски
камата, као што дозвољавају од два
најједноставнијих супстанци да прими највредније
органски састојци; састојци органског порекла. И овде
катализа игра важну улогу
прелазних метала који су способни за
активирају инертне молекуле ЦО и
Х2.
Активација молекула је њихов превод у
реактивније стање.
Посебно треба напоменути да у трансформацијама
синтезни гас је широко развијен
нова врста катализе – катализа по комплексима
прелазних метала или металног комплекса
катализа (погледајте чланак О.Н. Темкин
).
Тако
Да ли је молекул ЦО инертан? Репрезентација
о инертности угљен-моноксида
условног карактера. Далеке 1890. Монд
добијен од металног никла и
угљен моноксид први карбонил
метално једињење, испарљива течност
са тачком кључања од 43 ° Ц - Ни (ЦО)4 .
Историја овог открића је занимљива.
који се могу класификовати као случајни. Монд,
истражујући узроке брзе корозије
никл реактори у производњи
сода из НаЦл, амонијака и ЦО2,
утврдили да је узрок корозије
присуство у ЦО2 нечистоће
угљен моноксида, који је реаговао
са никлом да би се формирао тетракарбонил
Ни(ЦО)4 .
Ово откриће је омогућило Монду да даље
развити методе за пречишћавање никла
кроз производњу испарљивог карбонила
никла и његове накнадне термичке
поново разлагање до никла и ЦО. Широм
25 година је такође случајно открио карбонил
гвожђе - Фе(ЦО)5.
Када је БАСФ отворио давно заборављену
челични цилиндар са ЦО, који се налази на дну
жута течност - гвожђе пентакарбонил,
која се постепено развила у
резултат реакције метала
гвожђе са ЦО под високим притиском.
Пошто су карбонили метала
високо токсична једињења, у почетку
однос хемичара према њима био је веома
цоол, али у будућности били
откривена невероватна својства, укључујући
укључујући каталитичку, која је одређивала
њихова широка примена, посебно у хемији
угљен моноксид. Имајте на уму да многи
метали у фино диспергованом стању
може директно реаговати
са угљен-моноксидом, али на овај начин
примају само карбониле никла и
жлезда. Карбонили других метала
добијени обнављањем њихових једињења
у присуству ЦО на високим
притисци.
Цомпоунд
прелазни карбонил комплекси
метали се могу предвидети на основу
18 електронско правило, према којем
комплекс ће бити стабилан ако се збир
валентни електрони метала и електрони,
које обезбеђује лиганд, у нашем случају
ЦО, биће једнако 18, јер у овом случају
електронска конфигурација одговара
стабилна конфигурација атома
племенити гасови (криптон).
Молецуле
угљен моноксид има лоне
парови електрона, док пар електрона
на угљенику може да се обезбеди
да формирају везу са металом
тип донор-акцептор. Као што
На пример, размотрите структуру карбонила
гвожђе и никл Фе(ЦО)5 и
Ни(ЦО)4.
Атоми гвожђа и никла имају, респективно,
8 и 10 валентних електрона, и да попуни
електронска љуска атома пре конфигурације
атом племенитог гаса криптон
Недостаје 10 и 8 електрона, и стога
у формирању карбонила до атома гвожђа
морају обезбедити електронске парове
пет молекула ЦО и атом никла
четири.
прелазни
метали који имају непаран број валенција
електрони, формирају бинуклеарни
карбонил комплекси. Дакле, за кобалт,
има девет валентних електрона
до стабилне електронске конфигурације
недостаје девет електрона. једно језгро
комплекси узимајући четири пара
од ЦО молекула ће имати неспарене
електрона и таквих честица радикала
ликови међусобно комуницирају.
да формира везу метал-метал, и
што резултира формирањем димера
Цо комплекс2(ЦО)8.
Интеракција
или координација угљен моноксида са
метал доводи до прерасподеле
густина електрона не само на ЦО,
али и на металу што значајно утиче
на реактивност карбонила
комплекс. Најчешћи је
зове се линеарни тип координације
ЦО:
Ат
ово није само с-интеракција
због слободног пара електрона
угљеник, али и п-интеракција због
пренос електрона са д-орбитале метала
до енергетски доступних слободних
угљеничне орбитале:
Релевантност
Дакле, постоји потреба за развојем такве технологије за примарну прераду и агломерацију мрког угља, која би узела у обзир специфична својства оригиналног мрког угља, услове процеса хидрауличког транспорта угља и захтеве за карактеристике сировина угља у даљим операцијама његове прераде - пиролизе, сагоревања, утечњавања, брикетирања, дехидратације. Решење овог проблема може бити технологија третирања угља нафтним реагенсима – агрегација уља.
Селективна уљна агрегација угља комбинује скуп процеса за структурирање танке полидисперзне фазе угља у воденом медијуму коришћењем уљних реагенса.Процеси селективне уљне агрегације угља заснивају се на механизму адхезивне интеракције између олеофилне површине угља и уља, што резултира његовим селективним влажењем и агрегацијом у турбулентном воденом току. Хидрофилне честице које нису навлажене уљем нису укључене у структуру агрегата, што им омогућава да се изолују у облику суспензије стене.
Третман мрког угља селективним агрегацијом нафте елиминише његово распадање и натапање, „чувајући“ органску материју у хидрофобним агрегатима, који се лако дехидрирају механичким методама и добра су сировина за пиролизу, брикетирање и гасификацију.
1 Брикетирање
Брикетирање угља је физичко-хемијски процес добијања механички и термички чврстог висококвалитетног производа - брикета датог геометријског облика, величине и тежине.
Технолошки процес брикетирања мрког угља без везива састоји се од следећих радњи: припреме угља по величини и влажности и пресовања.
Технолошки показатељи које брикети од лигнита морају да испуњавају: тежина брикета 100-500 г, механичка чврстоћа на хабање 75-80%, компресија и савијање 70-90 и 10-15 МПа, респективно, апсорпција влаге 3-4%, калоријска вредност 24000-3 кЈ / кг, садржај пепела 10-25%.[]
