Спосіб комплексної переробки вугілля

Реферат: Винахід належить до способів комплексної переробки вугілля і може знайти застосування у виробництві синтетичних паливних продуктів і моторних палив. Спосіб містить дві послідовні стадії - газифікацію та гідрогенізацію, що здійснюються в одному контактному об'ємі, причому на першій стадії газифікації, підготовлену активовану водовугільну суспензію піддають індукційному нагріванню в плазмогенеруючій камері з отриманням потоку водневмісного UA 112266 C2 (12) UA 112266 C2 продукту газифікації, а на другій стадії - гідрогенізації, здійснюють перемішування водневмісного продукту з нафтовугільною пастою, відведення цільового продукту; у об'ємі інтенсивного перемішування водневмісного продукту з нафтовугільною пастою здійснюють первинну гідрогенізацію і парову конверсію CO-СО2-Н2, отриманий продукт у тому ж контактному об'ємі піддають подвійній пневмофільтрації на стрічках конвеєра, що встановлено по ходу продукту, розділюючи на пастоподібний концентрат і фільтрат, що являє собою суміш синтез газу, первинних дистилятів і флегми, виведення пастоподібного концентрату за межі контактного об'єму і подання його на остаточну гідрогенізацію, яку здійснюють в протяжному об'ємі, відведення фільтрату на вузол очищення водню, повторне подання очищеного водню на остаточну гідрогенізацію, виділення з отриманої суміші дистилятів і вугільно-мінерального залишку з поданням його у піч для отримання сірчистого цементного клінкеру, подання дистилятів на подальший колонний розподіл і риформінг для отримання моторних палив і виділення важкого залишку для його повторного використання для отримання нафтовугільної пасти. Спосіб дозволяє підвищити ефективність процесу і знизити капітальні та експлуатаційні витрати. UA 112266 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до способів комплексної переробки вугілля і може знайти застосування у виробництві синтетичних паливних продуктів і моторних палив. Відомо спосіб комплексної переробки вугілля, що здійснюють шляхом приготування суміші, що містить подрібнене вугілля, пастоутворювач на основі продуктів термічного модифікування висококиплячої фракції вугільного гідрогенізату в середовищі парів води на оксидах заліза при температурі 450-500 °C і залізовмісний каталізатор, підданий механохімічній обробці і диспергований з використанням ультразвуку у фракції продуктів гідрогенізації вугілля, нагрівання вугільно-масляної пасти при підвищеному тиску у середовищі водню з наступним виділенням цільового продукту (див., наприклад, патент RU 2333930, МПК: C10G 1/06, 20.09.2008). Недоліками відомого способу є невисока ефективність процесу і висока вартість як самих каталізаторів, так і технологічного устаткування для їх введення і відновлення. Відомо спосіб комплексної переробки вугілля, що містить дві послідовні стадії - газифікацію і гідрогенізацію, що здійснюють в одному контактному об'ємі, причому на першій стадії газифікації, підготовлену активовану водовугільну суспензію піддають індукційному нагріванню у плазмогенеруючій камері з отриманням потоку водневмісного продукту газифікації, а на другої стадії - гідрогенізації, здійснюють змішування водневмісного продукту з пастою, з отриманням цільового продукту, подальший відвід цільового продукту (див., наприклад, патент UA 107440, МПК: C01G 1/06, 25.12.2014). За технічною суттю та ефектом, що досягається, відомий спосіб є найбільш близьким до того, що заявляється. Недоліками відомого способу є недостатньо висока ефективність процесу, що обумовлена наявністю значного об'єму попутної флегми, що утворюється, яка займає значний парціальний реакційний об'єм і суттєво знижує парціальну кількість реакційного водню, що, у свою чергу, суттєво зменшує результуючий показник реакції гідрогенізації. Крім того, відома технологія припускає значні капітальні та експлуатаційні витрати. В основу винаходу поставлено задачу створення способу комплексної переробки вугілля, що дозволяє підвищити ефективність процесу і знизити капітальні, будівельні та експлуатаційні витрати. Поставлена задача вирішується в способі комплексної переробки вугілля тим, що містить дві послідовні стадії - газифікацію та гідрогенізацію, що здійснюються в одному контактному об'ємі, причому на першій стадії, газифікації, підготовлену активовану водовугільну суспензію піддають індукційному нагріванню в плазмогенеруючій камері з отриманням потоку воденевмісного продукту газифікації, а на другій стадії - гідрогенізації, здійснюють перемішування водневмісного продукту з нафтовугільною пастою, відведення цільового продукту; згідно з винаходом, у об'ємі інтенсивного перемішування водневмісного продукту з нафтовугільною пастою здійснюють первинну гідрогенізацію і парову конверсію СО-СО2-H2, отриманий продукт у тому ж контактному об'ємі піддають подвійній пневмофільтрації на стрічках конвеєра, що встановлено по ходу продукту, розділюючи на пастоподібний концентрат і фільтрат, що являє собою суміш синтез газу, первинних дистилятів і флегми, виведення пастоподібного концентрату за межі контактного об'єму і подання його на остаточну гідрогенізацію, яку здійснюють в протяжному об'ємі, відведення фільтрату на вузол очищення водню, повторне подання очищеного водню на остаточну гідрогенізацію, виділення з отриманої суміші дистилятів і вугільно-мінерального залишку з поданням його у піч для отримання сірчастого цементного клінкеру, подання дистилятів на подальший колонний розподіл і риформінг для отримання моторних палив і виділення важкого залишку для його повторного використання для отримання нафтовугільної пасти. Відмінними ознаками способу, що заявляється, є: - у об'ємі інтенсивного перемішування водневмісного продукту з нафтовугільною пастою здійснюють первинну гідрогенізацію і парову конверсію СО-СО2-Н2, - отриманий продукт у тому ж контактному об'ємі піддають подвійній пневмофільтрації на стрічках конвеєра, що встановлено по ходу продукту, розділюючи на пастоподібний концентрат і фільтрат, що являє собою суміш синтез газу, первинних дистилятів і флегми, - виведення пастоподібного концентрату за межі контактного об'єму і подання його на остаточну гідрогенізацію, яку здійснюють в протяжному об'ємі, відведення фільтрату на вузол очищення водню, повторне подання очищеного водню на остаточну гідрогенізацію, - виділення з отриманої суміші дистилятів і вугільно-мінерального залишку з поданням його у піч для отримання сірчистого цементного клінкеру, 1 UA 112266 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 - подання дистилятів на подальший колонний розподіл і риформінг для отримання моторних палив і виділення важкого залишку для його повторного використання для отримання нафтовугільної пасти. На кресленні представлена принципова схема, що пояснює спосіб, на якій зображені вертикальний трубчастий апарат - 1, зона стадії газифікації - 2, зона стадії перемішування (первинної гідрогенізації і парової конверсії) - 3, зона пнемофільтрації - 4, вузол очищення водню - 5, протяжний апарат остаточної гідрогенізації - 6, вузол розділення дистилятів і вугільно-мінерального залишку - 7. Спосіб здійснюють таким чином. Попередньо підготовлену активовану водовугільну суспензію подають у апарат, який виконано у вигляді довгої труби, всередині якої розташована плазмогенеруюча камера, в якій суспензія на першій стадії піддана індукційному нагріванню. З камери виходить потік водневмісного продукту газифікації - суміші синтез газу з відновленою мінеральною тонкодисперсною суспензією. Цей потік надходить на другу стадію - гідрогенізацію, яка здійснюється у тому ж контактному об'ємі. На цій стадії в потік водневмісного продукту подають нафтовугільну пасту, здійснюють їх інтенсивне перемішування, у результаті чого відбувається первинна гідрогенізація і парова конверсія. Далі по трубі продукт надходить на подвійну пнемо фільтрацію, на стрічках конвеєра, які встановлені по ходу продукту, утворюється пастоподібний концентрат і фільтрат, що являє собою суміш синтез газу, первинних дистилятів и флегми. Пастоподібний продукт виводять з апарата і насосами подають на остаточну гідрогенізацію, яку здійснюють в окремому протяжному апараті. Фільтрат відводять на вузол очищення водню від СО2, після якого водень компримують і подають у протяжний апарат на остаточну гідрогенізацію. Виділені дистиляти подають на колонний розподіл і риформінг для отримання моторних палив. Виділений залишок подають у піч для отримання сірчистого цементного клінкеру. Важкий залишок використовують для отримання нафтовугільної пасти. Спосіб пояснюється таким прикладом. ПРИКЛАД. Попередньо активовану водовугільну суспензію піддають індукційному нагріванню в плазмогенеруючій камері до температури 2.5 тис. градусів Цельсія. З камери виходить потік водневмісного продукту, який надходить на стадію первинної гідрогенізації. Назустріч потоку подають нафтовугільну пасту, яка складає у реакційному об'ємі до 80 % сировинного об'єму. Потік водневмісного продукту перемішують з нафтовугільною пастою у тому ж об'ємі при швидкості обертання ротора перемішуючого приводу від 360 до 1200 об/хвил. при довжині реакційної труби 8 – 9 м, що забезпечує достатній контактний час нафтовугільної пасти з компримованим воднем. В результаті, в цьому об'ємі відбувається первинна гідрогенізація і парова конверсія водню. Подалі по ходу по трубі водневмісний продукт надходить на стрічки конвеєра, що виконані з вуглецевої композитної тканини, яка придатна для робочої температури вище 2000 °C, на пнемофільтрацію. На фільтрах водневмісний продукт поділяється на пастоподібний концентрат, який виводять з апарата і насосами подають на остаточну гідрогенізацію, і фільтрат, який являє собою суміш синтез газу, первинних дистилятів і флегми. Поділ водню, СO2 і парів води здійснюють на триступеневому компресорі з відповідними дисперсними фільтрами і охолоджувачами. На першому ступені при 40 атм. на виході відділяється вода, на другому ступені підтримується температура не більш 31 °C і тиску 72 атм., на виході відокремлюється скраплений СО 2, на третьому ступені відбувається компримування фактично чистого водню до технологічно зажаданого 300 атм. Процес остаточної гідрогенізації здійснюють в протяжному апараті при часі контакту пастоподібного концентрату і компримованого водню до 300 атм. протягом 3600 сек. Виділені дистиляти подають на колонний поділ і реформінгу для отримання моторних палив. Виділений вугільномінеральний залишок подають у піч для отримання сірчистого цементного клінкеру. Важкий залишок використовують для повторного отримання нафтовугільної пасти. Техніко-економічні переваги способу, що заявляється, в порівнянні зі способом-прототипом полягають у підвищенні ефективності процесу і зниженні капітальних та експлуатаційних витрат. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 55 60 Спосіб комплексної переробки вугілля, що містить дві послідовні стадії - газифікацію та гідрогенізацію, що здійснюються в одному контактному об'ємі, причому на першій стадії, газифікації, підготовлену активовану водовугільну суспензію піддають індукційному нагріванню в плазмогенеруючій камері з отриманням потоку водневмісного продукту газифікації, а на другій стадії - гідрогенізації, здійснюють перемішування водневмісного продукту з нафтовугільною пастою, відведення цільового продукту, який відрізняється тим, що у об'ємі інтенсивного 2 UA 112266 C2 5 10 перемішування водневмісного продукту з нафтовугільною пастою здійснюють первинну гідрогенізацію і парову конверсію CO-СО2-Н2, отриманий продукт у тому ж контактному об'ємі піддають подвійній пневмофільтрації на стрічках конвеєра, що встановлено по ходу продукту, розділюючи на пастоподібний концентрат і фільтрат, що являє собою суміш синтез газу, первинних дистилятів і флегми, виведення пастоподібного концентрату за межі контактного об'єму і подання його на остаточну гідрогенізацію, яку здійснюють в протяжному об'ємі, відведення фільтрату на вузол очищення водню, повторне подання очищеного водню на остаточну гідрогенізацію, виділення з отриманої суміші дистилятів і вугільно-мінерального залишку з поданням його у піч для отримання сірчистого цементного клінкеру, подання дистилятів на подальший колонний розподіл і риформінг для отримання моторних палив і виділення важкого залишку для його повторного використання для отримання нафтовугільної пасти. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3