Получение синтетического жидкого топлива

Синтетическое жидкое топливо из ТГИ получают двумя методами: гидрогенизацией и термическим растворением.

Гидрогенизация твёрдых горючих ископаемых.Получение жидких и газообразных продуктов из органической массы ТГИ производится под давлением водорода: температура 400- 500⁰С, давление 15- 30 МПа. Сырьё – бурый и малометаморфизованый каменный уголь. Пригодными к гидрогенизации являются угли с показателем отражения витринита R₀ = 0,3- 1,0%, оптимальный – 0,50%.

Важнейшим показателем угля для гидрогенизации является степень его восстановленности. Более восстановленная ТГИ характеризуются повышенным содержанием водорода. Если отношение n_H/n_C ниже 0,6 выход жидких продуктов при гидогенизации незначительный и составляет менее 30%. Такие ТГИ для процесса гидрогенизации непригодны. Для данного процесса уровень превращения ОМ витринитовых углей в зависимости от степени восстановленности изменяется от 70 до 90%.

Большое влияние на процесс гидрогенизации оказывают содержание и химический состав минеральных примесей. Положительно действуют на процесс ожижения содержание в минеральных примесях железа, никеля и ванадия, отрицательное – алюминия, кальция, щелочных и щелочноземельных соединений, мышьяка. Критерием оценки степени пригодности гумусовых углей для их гидрогенизации по химическому составу золы являются два показателя - ∑₁ и ∑₂ (%), значения которых рассчитывается по уравнениям:

∑₁ = Na₂O + K₂O. (3.1)

∑₂ = ( Fe₂O₃ + CaO +MgO + TiO₂ + SO₃ ) / ( Na₂O + K₂O ). (3.2)

Количественный состав показателей ∑₁ и ∑₂ характеризует пригодность угля для гидрогенизации:

угли наиболее пригодные для гидрогенизации - ∑₁ < 3 и ∑₂ > 2;

угли пригодные для гидрогенизации - ∑₁ = 3 – 6, ∑₂ = 1 – 2;

угли мало- и непригодные для гидрогенизации - ∑₁ > 6, ∑₂ < 1.

Термическое растворение.Процесс осуществляется в присутствии дистиллятного масла и (или) пастообразователем при давлен и 3 - 5 МПа и температуре 380 - 450⁰С.

Сущность метода – деполямиризация, растворение, незначительный крекинг по ОМ ТГИ растворителем, преимущественно углеводородного состава, с получением бензина, керосина, дизельного топлива, газообразных и твёрдых продуктов.

Процесс стадийный:

1) приготовление пасты из измельчённого ТГИ и пастообразователя;

2) термическое растворение и охлаждение продуктов растворения, охлаждение газа и легкокипящих фракций;

3) разделение шлама растворения на беззольные жидкие и твёрдые продукты;

4) дистилляция беззольных жидких продуктов;

5) гидрогенизация и термическая переработка жидких продуктов.

При переработке по методу ИГИ в качестве растворителей используются для различных ТГИ : древесины – тетралин, торфа – тетралин и гидрогенизат растворения торфа, сапропелитового угля и сланца – дистиллят сланцевой смолы, бурого и каменного углей – антраценовое масло, тетралин.

Растворяется органической массы ТГИ при переработке: древесины до 90%, торфа 75 – 80%, бурого угля 65 – 85%, каменного (газового) угля более 70%, сапропелитового угля и сланца 85 – 95%, антрацита 6%.

Особенности процесса термического растворения ОМ ТГИ:

- чем менее органическая масса ароматизирована, тем выше процент бензообразования;

- кислород гумусовых и сапропелитовых углей частично переходит в бензиновые и керосиновые фракции в виде фенолов и других кислородсодержащихся соединений;

- при переработке высокозольных сапропелитовых ТГИ повышается выход бензо- и керосиновой фракций, что объясняется каталитическим влиянием минеральных соединений, в первую очередь алюмосиликатов, пирита и других соединений железа;

- переработка термическим растворением неприменима к торфу из- за высокого содержания в нём кислорода (до 35%). При этом органическая масса торфа обуглероживается, теряется 2/3 кислорода в виде диоксида углерода и воды.

Эффективность использования различных видов ТГИ для переработки растворением характеризуется выходом от их органической массы лёгких фракций с температурой кипения ниже 200⁰С, который составляет (%) для:

древесины до 20,

торфа 12 - 23 ,

бурого угля 11 – 15,

сапропелита 22,

каменного угля 5 – 9.

Требования к ТГИ для процесса термического растворения и гидрогенизации по структурно – химическим показателям аналогичные и должны отвечать следующим значениям: = 6,5 – 9,0; В ≥ 15%.