Періодичний спосіб одержання рідких синтетичних палив з вугільного пласта

Періодичний спосіб одержання рідких синтетичних палив з вугільного пласта, який включає буріння дуттьової і газовідвідної свердловин на вугільний пласт, з'єднання свердловин по пласту гідророзривом, заповнення перфорованої колони труб подрібненим каталізатором, запалювання пласта на вибої дуттьової свердловини, почергову 3 забруднення («отруєння») каталізатора на вибої газовідвідної свердловини та необхідності багаторазового підняття рухомої колони труб на поверхню для заміни відпрацьованого каталізатора. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищити ефективність процессу за рахунок зниження його енергоємності та збільшення виходу рідких синтетичних палив за рахунок відновлення каталізатора на вибої газовідвідної свердловини. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому та найбільш близькому за технологічною суттю до пропонованого способі [7], який містить буріння дуттьової та газовідвідної свердловин на вугільний пласт, з'єднання свердловин по вугільному пласту каналом гідророзриву, заповнення перфорованої колони труб подрібненим каталізатором, розпалювання пласта навколо вибою дуттьової свердловини, почергову подачу нагрітого повітря для розігріву пласта до температури 1500К та подачі гарячої води у вугільний пласт через дуттьову свердловину, почерговий відвід продуктів горіння вугілля та синтез-газу, що утворюється, через газовідвідну свердловину, де підтримують наперед задані термобаричні умовини, згідно з винаходом стадію отримання синтез-газу припиняють при температурі самозапалювання відкладеного на каталізаторі вуглецю і подають через газовідвідну свердловину повітря для регенерації каталізатора шляхом окиснення вуглецю з періодичністю, що визначається терміном придатності каталізатора, який визначають за об'ємом отриманого на поверхні синтез-газу. Причинно-наслідковий зв'язок між ознаками, що відрізняють та характеризують винахід, і технічним результатом, який буде досягнуто, полягає в тому, що: - розміщення в колоні труб газовідної свердловини подрібненого каталізатора з наступною його регенерацією дає можливість одержати рідкі синтетичні палива безпосередньо у цій свердловині протягом усієї розробки вугільного пласта без підйому колони труб на поверхню; - припинення процесу отримання синтез-газу при температурі самозапалювання відкладеного на каталізаторі вуглецю дає можливість проводити регенерацію каталізатора без додаткових свердловинних пристроїв для запалювання вуглецю; - контроль за якістю каталізатора в підземних умовах лічильником синтез-газу на поверхні дає можливість вчасно регенерувати каталізатор, що забезпечує найбільш ефективний вихід рідких синтетичних палив на поверхню. В джерелах патентної і науково-технічної інформації не виявлено вищенаведених нових ознак способу, що заявляється, отже, можна стверджувати, що новий спосіб одержання рідких синтетичних палив з вугільного пласта відповідає критерію «новизна». Крім того, наведені вище ознаки нового способу, що відрізняють його від способу-прототипу і надають йому нових властивостей, а також послідовність їх здійснення є суттєвими для реалізації способу та достатніми для досягнення технічного результату, який забезпечує корисну модель, отже відповідає критерію «суттєві відзнаки». 47650 4 Техніко-економічними перевагами пропонованого способу є підвищення ефективності процесу за рахунок зниження його енергоємності та збільшення виходу рідких синтетичних палив за рахунок відновлення каталізатора на вибої газовідвідної свердловини. Отже, пропонований спосіб є економічно та екологічно доцільним, оскільки направлений на енерго- та ресурсозберігання, а також дозволяє ввести в обіг запаси низькокалорійних вугільних пластів, малопотужних, тих, що залягають на великих глибинах, обводнених, високозольних,тощо. Спосіб пояснюється кресленням: на Фіг. - технологічна схема виконання пропонованого періодичного способу одержання рідких синтетичних палив з вугільного пласта, де 1 - вугільний пласт, на який пробурена дуттьова 2 та газовідвідна 3 свердловини; 4 - канал газифікації; 5 - колона труб, наповнена подрібненим каталізатором 6; 7 компресор; 8 - ємність для води; 9 - водяний насос; 10 - засувка подачі води; 11,12 - засувка подачі повітря; 113 - засувка газів ренегерації каталізатора; 14 - засувка подачі рідких синтетичних палив; 15 - ємність для рідких синтетичних палив; 16 - зона розпалення; 17 - лічильник синтез-газу; 18 - термопара в колоні з каталізатором; 19 - розділювачрідкої і газової фаз. Спосіб реалізують наступним чином. До геотехнологічної розробки долучають переважно некондиційний (малопотужний ) пласт 1, придатний для свердловинної розробки з поверхні Землі методом підземної газифікації. З поверхні Землі на вугільний пласт 1 бурять дуттьову 2 і газовідвідну 3 свердловини на відстані 60-80м одна від одної, вибої яких сполучають між собою каналом 4 газифікації, створеним способом гідророзриву. Колону труб 5 заповнюють подрібненим каталізатором 6, наприклад Сr2О3 + K2СО3, і опускають на вибій газовідвідної сверловини. Далі свердловинним пристроєм [7] (на Фіг. не показаний) або іншим способом, на вибої дуттьової свердловини 2 формують зону розпалення 16 з температурою 1500К, для чого компрессором 7 через засувку 11 на гирло свердловини 2 подають в зону розпалу 16 окиснювач - повітря. В цей час засувки 10, 12 і 14 закриті, відкривають засувку 11 і 13 на газовідвідній свердловині 3 і утворений в результаті процессу горіння вугільного пласта 1 газ (С+0,5O2®СО2) відводять через заслонку 13. При досягненні в зоні розпалення 16 температури 1500К припиняють подачу повітря в дуттьову свердловину і через заслонку 10 подають воду з ємності 9 для виробництва у вугільному пласті 1 синтез-газу (оксиду вуглецю CO і водню Н2) за реакцією С+Н2O®СО+Н2. На цій стадії робіт перекривають засувки 11, 12, 13, відкривають засувку 14 і синтез-газ направляють у колону труб 5, заповнену каталізатором 6, яка виконує роль синтезатора. Синтез-газ через колону труб 5 і лічильник синтез-газу 17 потрапляє в ємність 15. Одержані синтетичні вуглеводні з температурою 550К через засувку 14 подають у розділювач 19 фаз, де продукти синтезу охолоджують водою до температури 293К і розділяють на газову фазу та рідку - з одержанням синтетичних речовин: від 5 47650 олефінів, які використовують в якості розчинників, і до тяжких фракцій - синтетичного дизпалива. При цьому газову фазу компенсують і використовують в подальшому при черговому розпалі вугільного пласта 1, домішуючи її до повітря. Робочий цикл синтезу рідких вуглеводнів (подачу води у вугільний пласт 1) припиняють, коли продуктивність по цільовому продукту різко спадає. Тоді знову розпочинають розпал зони 16 до температури 1500К, після чого процес продовжують шляхом нагнітання нової порціях води, як описано вище. Вихід рідких вуглеводнів, фракційний склад, а також співвідношення між цільовою рідкою і газовою фазами синтезу залежить, в першу чергу, від характеристики вугільного пласта 1, термобаричних умов, що протікають в зоні синтезу в колоні 5 труб та характеристики каталізатора. При показах лічильника синтез-газу 17 більше як 100год-1 об'ємної швидкості синтез-газу через подрібнений каталізатор 6 колони 5 процес отримання синтез-газу припиняють при температурі 600К закриттям засувки 10, що фіксується термопарою 18 і через засувку 12 у газовідвідну колону 3 подається повітря компрессором 7. Утворені гази регенерації каталізатора через засувку 13 виводять на поверхню через навколотрубний простір колони 5 газовідвідної свердловини 3. При досягненні на термопарі 18 температури 800К процес припиняють закриттям засувок 12 і 13, після чого 6 процес продовжують нагнітанням у пласт повітря компрессором 7 через засувку 11. Таким чином, періодичний спосіб одержання рідких синтетичних палив з вугільного пласта, забезпечує виконання поставленої технічної задачі. Джерела інформації: 1. Патент України №4481, SU1390238, АІ МПК4 C10J5/00. Спосіб підземної газифікації вугілля // Бюл. Пром. власн. - 1994. - №6-1. - Опубл. 27.12.94. 2. Патент США №4313499, кл. C10J5/00, 1982. 3. Стефаник Ю.В. Геотехнология некондиционных твердых топлив. Киев: Наук. думка, 1990, с. 218-222. 4. Рапопорт И.Б. Искусственное жидкое топливо. Ч. II.; Синтез моторных топлив из окиси углерода и водорода. М.; Л.: Гос. научн.-тех. издво нефт. и горнотопл. л-ры. 1950, с. 121-152. 5. Шелдон Р.А. Химические продукты на основе синтез-газа: Пер с англ. / Под ред. С.М. Локтева. М.: Химия, 1987, с. 69-78. 6. Патент Німеччини №484337, 1925р. 7. Патент України №79893. МПК4 Е21В 43/295 C10J3/02. Спосіб одержання рідких синтетичних речовин з вугільного пласта // Бюл. пром. власн. 2007. - №8. Опубл. 25.07.2007. - прототип. 8. Патент України №4483, SU 1491409 А1. МПК4 Е21С43/00 C10J5/00. Спосіб метанізації обводнених покладів вугілля. // Бюл. Пром. влас. 1994. - №6-1. Опубл. 27.12.1994. Фіг. Комп’ютерна верстка М. Ломалова Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601