Характеристика сырья и процессов его переработки

Переработка таких видов сырья, как уголь, горючие сланцы,, природные битумы и биомасса, сегодня представляется как новое, перспективное направление для удовлетворения растущей потребности общества в моторных топливах и химическом сырье. Тем не менее для большинства из них технология переработки имеет давнюю, порой многовековую историю. Например, газификация угля впервые была осуществлена более двух столетий тому назад; история переработки и топливного использования горючих сланцев восходит также к XVIII в.; давно известны и широко используются методы получения: спиртов и других химических веществ из биомассы и природного газа, а процессы ожижения угля имели достаточно широкое промышленное применение в 1930—1940-х годах. Поэтому, рассматривая сегодня производство жидких и газообразных топлив из различных, альтернативных нефти, сырьевых источников, правильнее говорить не об открытии, а о возрождении процессов в условиях новой ресурсной ситуации и современного уровня развития науки и техники.

На технологию и технико-экономические показатели производства альтернативных моторных топлив большое влияние оказывают агрегатное состояние и физико-химические свойства исходного сырья. Использование твердых видов сырья —угля, сланцев, битумосодержащих пород, биомассы —требует, помимо особенностей добычи, включения дополнительных стадии его подготовки к переработке, отсутствующих В схемах производства моторных топлив из нефтяного сырья. К таким стадиям относятся сушка, измельчение и фракционирование, разделение углеводородной и минеральной составляющих, отделение и утилизация шламов и ряд других.

Большинство альтернативных видов сырья отличается от нефти и ее фракций более низким содержанием водорода (повышенным отношением С:Н в их составе), а также высоким-содержанием кислорода, азота и серы (табл. 3.1). Это определяет и более низкую удельную теплоту сгорания такого сырья,, поэтому превращение его в жидкие и газообразные топлива сводится, как правило, к удалению минеральной составляющей и нежелательных гетероатомов, насыщению водородом в требуемых количествах [611. *

Таблица 3.1. Характеристика товарных

Продукт и сырье

Плотность, кг/м*

Теплота сгорания (низшая), мДж/кг

Автомобильный бензин Дизельное топливо

710—760

830—860

Товарные 43,0—45,0

42,5—42,7

Нефть:

легкая тяжелая

Мазут сернистый (>350 °С) Гудрон сернистый (>500 °С) Природные битумы Горючие сланцы*

Угли*-

800—933

935—1000-

935—950

1000

1000

1600—2300

Сырье 42.0

40.0— 41,5

41.0 40,5

39.0— 41,0 4,1—16,6

каменные бурые

Биомасса (древесина) Природный газ (метан)

1150—1500

1300

500—1000

0,7168

16.0— 29,0 ‘ 9,0—16,0

16.0— 24,0 49,9

* Элементный состав дан в расчете на органическое вещество.

Ввиду многообразия технологических схем процессов переработку альтернативных видов сырья можно осуществлять по двум принципиально разным направлениям: разложение или синтез [62]. В первом варианте происходит разрушение исходных молекул и выделение водорода. При этом снижение -отношения С : Н может обеспечиваться как за счет перераспределения уже имеющихся в сырье ресурсов водорода и одновременного вывода части углерода, так и за счет добавления водорода со стороны. В результате синтеза происходит химическое преобразование органической массы сырья в жидкие топливные продукты.

Из этих направлений выпадают специфические методы получения альтернативных топлив, например производство водорода электролизом воды.

Превращение твердых видов сырья в моторные топлива включает четыре основные стадии: 1) добычу исходного сырья, 2) его подготовку к переработке, 3) получение «синтетической нефти», представляющей собой широкую фракцию жидких углеводородов, в той или иной мере подобную природным нефтям*, или синтез-газа; 4) переработку «синтетической нефти»

*Название фракции может быть различным в зависимости от вида исходного сырья и технологии его переработки — масло, экстракт, смола, гид-рогенизат.

с

Элемек н

тный состав, % (масс.)

— Массовое отношение

N 8 0 С : Н

моторные топлива 85,5—86,0 14,4—14,0 85,8—87,0 14,0—12,8

0,0—0,03 0,01 — 5,9—6,1 0,01—0,03 0,2—1,0 — 6,2—6,8

84.0— 87,0

83.0— 87,0 85,7—85,8 85,6—85,7

80.0— 86,0 56,0—80,0

14.0— 12,5

12.0— 10,0 11,6—11,3

11.0— 10,7

11.0— 9,0 6,0—10,0

0 1—1 2 0 1—4,5 0,1—2,0 6,7—7,0 о’з—1*2 3,0—8,0 0,5—2,0 7,3—8,3 0,3—0,4 2,2—2,4 — 7,4—7,6 0 4—0 5 2,7—3,0 — 7,8—8,0 0 3—0 8 2,5—10,0 0,6—3,0 7,8—9,5 О’з—2^5 0,2—12,0 11,0—24,0 6,7—11,0

76 0—94,0

65.0— 76,0

48.0— 53,0 75,0

6,0—4,0 6,8—4,0 7,5—5,5 25,0

1 5_1 8 0,5—7,0 17,5—2,0 11,0—23,5 0 1—3,0 0,3-6,3 28,0—17,0 9,6—19,0 0 01—0 3 0,0—0,4 38,0—44,0 7,0—8,7 _ — — 3,5

или синтез-газа в целевые продукты. В основе переработки природного газа в жидкие топлива лежит синтез, включающий стадии подготовки (очистки и осушки) газа, конверсии его в синтез-газ и последующей каталитической переработки последнего в соответствующие виды топлив. Природный газ может быть использован в качестве моторного топлива без переработки с предварительной физической подготовкой его к применению (сжатие или ожижение). Каждая из названных стадий получения моторных топлив из конкретных видов сырья может, в свою очередь, состоять из различных наборов отдельных технологических ступеней.

Многостадийность переработки, проведение ее при высоких температурах и давлениях, использование большого числа процессов очистки и потребление в отдельных случаях значительных количеств специально производимого водорода, а также необходимость осуществления природоохранных мероприятий приводят к существенному росту удельных капитальных и эксплуатационных затрат на производство моторных топлив из альтернативных видов сырья по сравнению с традиционным нефтяным сырьем.

Современные проблемы технологии производства моторных топлив из нефтяного сырья | Моторные топлива из альтернативных сырьевых ресурсов | Получение топлив из угля

Добавить комментарий