Спосіб одержання газу для виробництва рідких вуглеводнів

1 Спосіб одержання газу для виробництва рідких вуглеводнів, наприклад дизельного палива, із сировини, що містить вуглець, переважно із торфу, який включає сушіння сировини, що містить вуглець, із наступним її піролізом у реакторі без доступу повітря з використанням нагрітого газу як носія тепла, який відрізняється тим, що піроліз сировини, що містить вуглець, ведуть у висхідному Винахід відноситься до способу одержання газу, а саме, до синтезу газу для виробництва рідких вуглеводнів, зокрема, дизельного палива із сировини, що містить вуглець, переважно, із торфу і може бути використане в енергетиці, паливній і ХІМІЧНІЙ промисловості Широко відомий спосіб одержання синтез-газу із сировини, що містить вуглець, який включає його сушіння і наступний піроліз шляхом пропускання газу-носія тепла через нерухомий шар сировини, що містить вуглець Відомим Є спосіб піролізу торфу за рахунок тепла власного газу, що циркулює, який нагрівається в окремому рекуператорі Торф у реакторі знаходиться в завислому стані в потоці гарячого газу, при цьому необхідне тепло передається кожній частці торфу шляхом конвекції і випромінювання Швидкість руху газу приймається з розрахунку підтримки в завислому стані найбільш великих часток торфу (Б К Климов «Нові методи термічної переробки торфу», 1939р , Л-М) Час, необхідний для прогріву, піролізу і повної газифікації завислої частки буде різним І частки торфу в міру коксування видаляються з реактора разом із потоком теплоносія У верхній частині реактора починається звуження, швидкість газу вихровому потоці газу - носія тепла 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що як носій тепла використовують частину газу, що отримано в процесі піролізу і який пройшов очищення від золи, що містить твердий вуглецевий залишок, який направляють на газифікацію 3 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що сушіння здійснюють у висхідному вихровому потоці газу - носія тепла 4 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що сушіння здійснюють при температурі 200-2200°С, а піроліз - при температурі 830-9300°С 5 Спосіб за п 2, який відрізняється тим, що газифікацію твердого вуглецевого залишку проводять пропусканням через нього перегрітої водяної пари збільшується, він захоплює прококсовані частки і виносить їх у циклон У циклоні відбувається видалення часток золи, що містить твердий вуглецевий залишок, який направляється на додаткову газифікацію, а газ, звільнений від золи і підігрітий у рекуператорі, надходить у реактор піролізу Відомим Є спосіб газифікації твердого палива, що включає подачу часток палива в реактор, і підтримання твердих часток у псевдозрідженому стані шляхом подачі газу або пари через шар часток палива (патент України №26901, кл 6C10J3/56, оп 29 12 99) Відомим Є також спосіб термічної переробки твердого палива, що включає його газифікацію з метою одержання синтез-газу шляхом продування твердого палива, яке подається в реактор дозовано, окисною плазмовою струминою (патент Роси № 2125082, кл 6C10J 3/18, 3/20, 3/46, 3/48 і його аналог - патент України №22590 , кл 5С10В 49/00, C10j 3/18) Отриманий синтез-газ під дією плазмових струмин направляють у високотемпературний ресівер і далі споживачу, а тверде паливо, що не прореагувало в процесі піролізу, у виді золи, і твердий вуглецевий залишок подають на повторну газифікацію в присутності окислювача Відомим Є також спосіб переробки твердого О 5 ю 54190 палива на висококалорійний синтез-газ, захищений патентом Роси №2095396, кл ClOj 3/00, який складається із тристадійного процесу спалення в присутності сорбенту, який містить кальцій Описані ВІДОМІ способи вирішують різноманітні технічні задачі, пов'язані з використанням низькокалорійного твердого палива в промисловості Загальним для них є піроліз попередньо висушеного нагрітого твердого палива з метою одержання синтезу-газу й інших продуктів піролізу Для цих способів характерні висока енергоємність і відносно низька продуктивність, що пояснюється досить тривалим процесом піролізу Для винаходу, що заявляється, найближчим технічним рішенням є одержання синтез-газу з торфу, описаний у книзі Б К Климова «Новые методи термической переработки торфа», 1939г, ЛМ Спосіб включає сушіння торфу і подачу його в реактор для піролізу, що працює без доступу повітря Піроліз часток торфу ведуть у завислому стані Реактор працює за принципом внутрішнього обігріву Як носій тепла, використовується частина газу, який було отримано в результаті піролізу та який пройшов стадію очищення від золи, яка містить частки твердого вуглецевого залишку, що направляється на додаткову газифікацію Недолік способу, обраного нами, як прототип, полягає в тому, що повну газифікацію проходять не всі частки торфу Оскільки швидкість руху газуносія тепла в даному процесі приймається з розрахунку підтримки в завислому стані найбільших часток торфу, то дрібні частки, не пройшовши газифікацію в реакторі піролізу, виносяться з нього разом із реакторним газом, створюючи при цьому підвищене навантаження на циклон, у якому зола і частки палива, що не прореагували, відокремлюються від реакторного газу і направляються на наступну газифікацію У результаті, непродуктивно використовується тепло, внесене в реактор піролізу додатково нагрітим реакторним газом Перед винахідниками стояла задача створити економічний високопродуктивний процес одержання синтез-газу для виробництва рідких вуглеводнів, зокрема, дизельного палива з твердої сировини, що містить вуглець, за рахунок підвищення ефективності роботи реактора піролізу шляхом зміни характеру руху часток палива у потоці газуносія тепла, виключивши при цьому утворення смолистих або рідких побічних продуктів Задача вирішується завдяки тому, що піроліз твердої сировини, що містить вуглець, ведуть у реакторі без доступу повітря у висхідному потоці нагрітого газу У цьому і є основна ВІДМІННІСТЬ винаходу, що заявляється, від способу за прототипом Решта операцій ідентична, тобто спосіб, що заявляється, як і спосіб за прототипом, включає сушіння сировини, що містить вуглець, і піроліз висушеної і нагрітої сировини у реакторі без доступу повітря в потоці газу-носія тепла, наприклад, у потоці реакторного газу, що пройшов очищення від золи, яка містить частки твердого вуглецевого залишку піролізу Згадана зола направляється на додаткову газифікацію Ще одна відмінна риса винаходу, що заявляється, полягає в тому, що сушіння, як і піроліз, проводять у висхідному вихровому потоці, хоча не виключається можливість застосування й інших способів висушування сировини до необхідного ступеня вологості Ще одною ВІДМІННІСТЮ винаходу, що заявляється, є те, що сушіння ведуть при температурі 200-2200°С, а піроліз сировини, що містить вуглець, і, зокрема, торфу - при температурі 8309300°С ВІДМІННІСТЬ полягає також у тому, що газифікацію твердого вуглецевого залишку, відділеного в циклоні від реакторного газу, проводять шляхом пропускання через нього перегрітої водяної пари Сукупність ознак, загальних як для прототипу, так і для способу, що заявляється, і ВІДМІТНИХ ознак, властивих винаходові, що заявляється, дозволяє створити високоефективний спосіб одержання синтез-газу, що згодом може бути перероблений у рідкі вуглеводні, зокрема, у дизельне паливо На фіг 1 схематично представлена технологія одержання й очищення синтез-газу Торф із бункера 1 шнеком 2 подають у сушарку 3, куди вводять носій тепла - димові гази Сушіння ведуть при температурі 200-2200 С Реактор для сушіння торфу може бути виконаний у виді вертикального циліндричного корпуса, який має тангенціальний ввід і завиткоподібний пристрій для подачі димових газів і тангенціальний вивід і завиткоподібний пристрій для виведення сухого торфу (вологість не більш 15%) і подачі його в циклон 4 3 циклона 4 торф надходить у бункер сухого торфу 5, а вологий газ, що виходить із циклона 4, конденсується в конденсаторі 6 і збирається в збірнику 7 Конденсат перекачують насосом 8 на охолодження циклона - золовіддільника 9 Димовий газ, звільнений від вологи у вологовіддільнику 7а, використовується для подачі торфу з бункера 5 через затвор 12 у циклон-розвантажувач 13 Зайвий димовий газ видаляється через димар 11 Циклон-розвантажувач 13, який має шлюзовий затвор 14, через який сухий торф потрапляє в бункер 15, з'єднано шнеком 16 із реактором піролізу 17 Реактор піролізу торфу виконано у вигляді вертикального циліндричного корпуса, який має тангенціальний ввід і завиткоподібний пристрій для подачі газу-носія тепла і тангенціальний вивід і завиткоподібний пристрій для виведення реакторного газу Реакторний газ, отриманий у результаті піролізу торфу, направляється через теплообмінники 19 і 20 у ЦИКЛОН-ЗОЛОВІДДІЛЬНИК 9, де відбувається очищення реакторного газу від золи, що містить твердий вуглецевий залишок Частина газу, очищеного в циклонізоловіддільнику 9, подається в реактор для піролізу 17, як носій тепла для внутрішнього обігріву Перед подачею в реактор газ підігрівають до температури 830-9300 С Швидкість газу в реакторі піролізу складає 6-15 м/сек У цих умовах вся органічна частина торфу цілком розкладається на газоподібні складові СОг, СО, Нг, СН4 КІЛЬКІСТЬ ІНШИХ складових є незначною Основна частина газу з реактора піролізу 17 через теплообмінник 21 направляється в скрубери 22 для очищення від мінеральної частини (золи) Зола збирається в золовіддільниках 23 і вивозить 54190 ся у відвал, а вода з ЗОЛОВІДДІЛЬНИКІВ 23 надходить у збірник вісвітленої води 24 і перекачується насосом 25 у скрубери 22 Газ, отриманий у процесі піролізу торфу, містить 3,8% водню, що явно недостатньо для синтезу з такого газу рідких вуглеводнів Тому запропонована технологія передбачає один із можливих варіантів одержання додаткової КІЛЬКОСТІ ВОДНЮ З цією ціллю, після циклону-золовіддільника 9 золу, що містить твердий вуглецевий залишок, направляють на додаткову газифікацію шляхом пропускання через гарячий твердий вуглецевий залишок перегрітої водяної пари, яка, розкладаючись і вступаючи в реакцію з вуглецем, утворює водень, двоокис й окис вуглецю Спосіб одержання газу для виробництва рідких вуглеводнів, що заявляється, дозволяє одержати синтез-газ, у якому сумарний вміст окису вуглецю і водню (у сухому газі) досягає 84% Процентний склад синтез-газу, який одержують в результаті піролізу, є наступним Окис вуглецю 22,0 Двоокис вуглецю 11,0 Кисень 0,2 Водень 54,2 Метан 2,5 Граничні вуглеводні 0,1 Смоли 0,07 Залишок 3,3 ФІГ.1 Фіг.2 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24