Destruktyvus anglies hidrinimas. Anglies hidrinimo metodas Anglies hidrinimo reakcija

hidrinimas (hidrinimas) kieto kuro vadinamas organinės kuro dalies pavertimo skystais produktais, praturtintais vandeniliu ir naudojamais kaip skystasis kuras, procesas. Kietojo kuro hidrinimo problema iškilo dėl padidėjusio naftos suvartojimo ir poreikio efektyviai naudoti mažai kalorijų ir pelenų turinčias iškastines anglis, kurias sunku deginti. Pramoniniu mastu kietojo kuro hidrinimas pirmą kartą buvo organizuotas Vokietijoje praėjusio amžiaus trečiajame dešimtmetyje ir buvo sukurtas dėl poreikio naudoti sunkiąsias dervingas alyvas, turinčias didelį sieros kiekį variklių degalų gamybai. Šiuo metu įvairiose šalyse veikia destruktyvaus kuro dehidrogenavimo įrenginiai, kurių našumas yra nuo 200 iki 1600 tonų per dieną.

Kietojo kuro hidrinimas yra destruktyvus katalizinis procesas, vykstantis 400-560°C temperatūroje, esant 20-10 MPa vandenilio slėgiui. Esant tokioms sąlygoms, organinėje kuro masėje nutrūksta tarpmolekulinės ir tarpatominės (valentinės) jungtys ir vyksta didelės molekulinės anglies struktūrų naikinimo ir depolimerizacijos reakcijos.

Kietojo kuro hidrinimo problema iškilo dėl padidėjusio naftos suvartojimo ir poreikio efektyviai naudoti mažai kalorijų ir pelenų turinčias iškastines anglis, kurias sunku deginti. Pramoniniu mastu kietojo kuro hidrinimas pirmą kartą buvo organizuotas Vokietijoje praėjusio amžiaus trečiajame dešimtmetyje ir buvo sukurtas dėl poreikio naudoti sunkiąsias dervingas alyvas, turinčias didelį sieros kiekį variklių degalų gamybai. Šiuo metu įvairiose šalyse veikia destruktyvaus kuro dehidrogenavimo įrenginiai, kurių našumas yra nuo 200 iki 1600 tonų per dieną.

Kietojo kuro hidrinimas yra destruktyvus katalizinis procesas, vykstantis 400-560°C temperatūroje, esant 20°C vandenilio slėgiui.

10 MPa. Tokiomis sąlygomis tarpmolekulinės ir tarpatominės (valentinės) jungtys nutrūksta kuro organinėje masėje ir vyksta šios reakcijos:

didelės molekulinės anglies struktūrų naikinimas ir depolimerizacija

(C)n + nH2 → CnH2n;

gautų alkenų hidrinimas;

aukštesniųjų alkanų naikinimas, vėliau alkenų hidrinimas ir mažesnės molekulinės masės alkanų susidarymas

CnH2n+2 → CmH2m+2 + CpH2p + H2 → CpH2p+2;

kondensuotų aromatinių sistemų hidrinimas, po kurio vyksta žiedo ardymas ir dealkilinimas

penkių narių žiedų atsidarymas su izoalkanų susidarymu ir kt.

Kadangi hidrinimo procesas vyksta esant vandenilio pertekliui, pirminių skilimo produktų polimerizacijos ir polikondensacijos reakcijos yra slopinamos, o esant pakankamai dideliam vandenilio/anglies santykiui, tankinimo produktai beveik nesusidaro.

Hidrinant anglies junginius, sieros, deguonies ir azoto turinčių junginių hidrinimo reakcijos vyksta pagal reakcijas, panašias į naftos produktų hidrinimo reakcijas (VII skyrius).

Hidrinimo procesas yra katalizinis. Kaip katalizatoriai yra naudojamos kontaktinės masės, sudarytos iš molibdeno, nikelio ar geležies junginių su įvairiais aktyvatoriais, pavyzdžiui:

MoO3 + NiS + CaO + BaO + A12O3.

katalizatoriaus aktyvatoriaus nešiklis

Keičiant proceso parametrus (temperatūrą, slėgį, sąlyčio trukmę) ir katalizatoriaus sudėtį, hidrinimo procesą galima nukreipti į tam tikros sudėties produktus. Skystų ir dujinių kietojo kuro hidrinimo produktų išeiga iš esmės priklauso nuo jame esančių lakiųjų medžiagų kiekio, tai yra nuo jo koalifikacijos laipsnio. Anglys, turinčios aukštą koalifikacijos laipsnį (antracitas, liesos anglys), negali būti naudojamos kaip žaliava hidrinant. Iš šiam tikslui tinkamų degalų yra rudosios anglys arba bituminės anglies kurių vandenilio/anglies santykis ne mažesnis kaip 0,06 ir pelenų kiekis ne didesnis kaip 0,13 masės %. USD

Kietojo kuro hidrinimo procesas gali būti atliekamas skystoje arba garų fazėje. Iš daugelio skystosios fazės hidrinimo technologinių schemų ekonomiškiausia yra ciklinė schema. Jis skiriasi nuo kitų mažesniu vandenilio suvartojimu, žemesne proceso temperatūra ir slėgiu bei leidžia visapusiškai panaudoti visus apdorojamų žaliavų komponentus. Tokio hidrinimo įrenginio schema parodyta 1.8 pav.

Hidrinant visų rūšių kietąjį kurą, susidaro skystas produktas, turintis izoalkanų ir naftenų, kuris naudojamas kaip katalizinio riformingo ir hidrokrekingo žaliava, taip pat katilų kuras ir dujos.

1.8 pav. Skystosios fazės kuro hidrinimo ciklinė schema: 1 - žaliavų paruošimo aparatas; 2 - pompa makaronams; 3 - hidrinimo reaktorius; 4 - centrifuga; 5, 6 - distiliavimo įrenginiai; 1 - neutralizatorius; 8 - hidrinimo reaktorius

Anglies atsargos gamtoje gerokai viršija naftos atsargas. Iš 3,5 trilijonų tonų iškastinio kuro, kurį galima išgauti iš žemės gelmių, 80 % sudaro anglis. Pusė pasaulio anglies atsargų yra mūsų šalyje.

Akmens anglys yra sudėtingas organinių medžiagų mišinys, susidaręs irstant medienai ir augalų liekanoms per milijonus metų. Kietosios anglies perdirbimas vyksta trimis pagrindinėmis kryptimis: koksavimas, hidrinimas ir nepilnas degimas.

Akmens anglių koksavimas atliekamas kokso krosnyse, kurios yra kameros, kurių viršutinėje dalyje yra angos anglims pakrauti (5 pav.). Kameros viena nuo kitos atskirtos šildymo sienelėmis. Jie degina dujas, pašildytas regeneratoriuose, esančiuose po kameromis.

1 - dujų kolektorius kondensacijos produktams; 2 - lakiųjų koksavimo produktų pašalinimas; 3 - liukas anglies pakrovimui; 4 - koksavimo kameros;

5 - šildymo sienos; 6 - regeneratoriai (šilumokaičiai) kuro dujoms ir orui šildyti

5 pav. Atskiro kokso krosnies elemento schema

Temperatūra kamerose 1000–1200°C. Esant tokiai temperatūrai, nepasiekiant oro, anglys patiria sudėtingų cheminių virsmų, dėl kurių susidaro koksas ir lakieji produktai. Akmens anglių koksavimas yra periodiškas procesas: iškrovus koksą į kamerą įkraunama nauja anglies porcija. Gautas koksas gesinamas vandeniu. Atvėsintas koksas siunčiamas į metalurgijos gamyklas, kur naudojamas kaip reduktorius ketaus gamyboje. Kai lakieji produktai (koksavimo krosnies dujos) atvėsinami, kondensuojasi akmens anglių derva ir amoniako vanduo. Amoniakas, benzenas, vandenilis, metanas, anglies monoksidas (II), azotas, etilenas ir kitos medžiagos lieka nekondensuoti. Leidžiant šias dujas per sieros rūgšties tirpalą, amoniakas išsiskiria amonio sulfato pavidalu. Amonio sulfatas naudojamas kaip azoto trąša. Benzenas paimamas į tirpiklį ir distiliuojamas iš tirpalo. Atskyrus nuo amoniako ir benzeno, kokso krosnių dujos naudojamos kaip kuras arba kaip cheminė žaliava. Akmens anglių deguto susidaro nedideli kiekiai (iki 3%). Tačiau, atsižvelgiant į kokso gamybos mastą, akmens anglių derva yra laikoma žaliava pramoninei daugelio organinių medžiagų gamybai. Iš akmens anglių dervos gaunamas benzenas ir jo dariniai, naftalenas, fenolis ir kiti aromatiniai junginiai. Pagrindiniai produktai, gauti anglies koksavimo metu, parodyti diagramoje (6 pav.).

Jei produktai, verdantys iki 350 ° C, yra nuvaromi nuo dervos, tada lieka kieta masė - pikis. Jis naudojamas lakų (pikio lako) gamybai, būtinas geležies ir medinių konstrukcijų dažymui.

Anglies hidrinimas atliekamas 400–600°C temperatūroje, esant vandenilio slėgiui iki 25 MPa, esant katalizatoriui. Tokiu atveju susidaro skystų angliavandenilių mišinys, kuris gali būti naudojamas kaip variklių kuras. Šio metodo privalumas – galimybė hidrinti žemos kokybės pigią rusvąją anglį, kurios atsargos mūsų šalyje didžiulės.

6 pav. Pagrindiniai produktai, gauti iš anglies koksavimo

Nevisiškai sudegus anglims susidaro anglies monoksidas (II). Naudojant katalizatorių (nikelį, kobaltą), esant normaliam arba padidintam slėgiui iš vandenilio ir anglies monoksido (II), galima gauti benziną, kuriame yra sočiųjų ir nesočiųjų angliavandenilių:

nCO + (2n+1)H 2 ® C n H 2 n +2 + nH 2 O

nCO + 2nH 2 ® C n H 2 n + nH 2 O

D. I. Mendelejevas pasiūlė progresyvų anglies pavertimo dujiniu kuru metodą, dujofikuojant jas tiesiai atsiradimo vietoje (po žeme). Šiuo metu mūsų šalyje ir užsienyje vyksta požeminio anglies dujofikavimo darbai.

Anglies apdorojimas hidrinant yra universaliausias tiesioginio suskystinimo būdas. Teorinis pagrindas Vandenilio poveikis slėginiams organiniams junginiams buvo sukurtas XX amžiaus pradžioje. Akademikas V. N. Ipatijevas. Pirmuosius plačius hidrinimo procesų pritaikymo anglies perdirbimui tyrimus vokiečių mokslininkai atliko XX amžiaus 10–20 dešimtmetyje. Laikotarpiu 1920-1940 m. Vokietijoje šios technologijos pagrindu buvo sukurta nemažai pramonės įmonių. 1930-1950 m. SSRS, Anglijoje, JAV ir kai kuriose kitose šalyse buvo pastatyti eksperimentiniai ir pramoniniai įrenginiai, skirti tiesioginiam anglies skystinimui hidrinimo būdu.

Hidrinimo proceso metu anglies organinė masė ištirpsta ir prisotinama vandeniliu tiek, kiek priklauso nuo tikslinių produktų paskirties. Komercinių variklių degalų gamyba užtikrinama pirmojoje (skystosios fazės) stadijoje gautus skystus produktus apdorojant garų fazės hidrinimo metodais.

Hidrinant anglį skystoje fazėje 300-500°C temperatūrų intervale, sunaikinama sudėtinga anglies matrica, kartu nutrūksta cheminiai ryšiai ir susidaro aktyvūs laisvieji radikalai. Pastarosios, stabilizuotos vandeniliu, sudaro mažesnes molekules nei pradinės makromolekulės. Laisvųjų radikalų rekombinacija taip pat lemia stambiamolekulinių junginių susidarymą. Vandenilis, būtinas radikalų stabilizavimui, iš dalies gaunamas naudojant tirpiklius – vandenilio donorus. Tai junginiai, kurie, sąveikaudami su anglimi, aukštoje temperatūroje dehidrogenizuojasi, o šio proceso metu išsiskiriantis atominis vandenilis prisijungia prie anglies naikinimo produktų. Vandenilio donoro tirpiklis taip pat yra pastą formuojanti medžiaga. Kad būtų hidrinimo proceso sąlygomis skystoje fazėje, jo virimo temperatūra turi būti aukštesnė nei 260°C. Kondensuoti aromatiniai junginiai, pirmiausia tetralinas, turi geras vandenilio donoro savybes. Šios grupės aukštesnės virimo temperatūros junginiai (naftalenas ir krezolis) yra mažiau aktyvūs, tačiau juos sumaišius su tetralinu atsiranda sinergetinis efektas: lygių dalių tetralino ir krezolio mišinys turi didesnį donorinį gebėjimą nei bet kuris atskirai.

Praktikoje kaip vandenilio donoro tirpikliai plačiausiai naudojamos ne atskiros medžiagos, o anglių skystinimo produktų distiliatų frakcijos, kuriose yra daug kondensuotų aromatinių junginių. Kenksmingos priemaišos tirpikliuose yra poliniai junginiai, tokie kaip fenoliai, taip pat asfaltenai, kurių kiekis neturi viršyti 10-15%. Norint išlaikyti donoro savybes, cirkuliuojantis tirpiklis yra hidrinamas. Tirpiklio pagalba į anglį dažniausiai galima „perkelti“ ne daugiau kaip 1,5 % (masės) vandenilio. Akmens anglies organinės masės transformacijos gylio padidinimas pasiekiamas į reaktorių įvedant dujinį molekulinį vandenilį.

Remiantis daugybe tyrimų, nustatyta, kad hidrinimo būdu perdirbant į skystus produktus pirmenybė teikiama žemos metamorfizmo stadijos anglims.

3.5 lentelė. Kansko-Ačinsko rusvųjų anglių ir Kuznecko baseinų kietųjų anglių charakteristikos

Užstatas, r

Kansko-Ačinsko baseinas

Laukas

Bara' danų kalba
Itatų
Berezovskaja
Irša-Borodinas
Nazarovskoje
Draudimas
Uryupinskoje
	Kuzneckis
leninistinis
Jerunakovskis
Tersinskis
Plotnikovskis

ma ir rudųjų anglių, kurių vitrinito atspindžio rodiklis L° = 0,35-0,95, o inertinių petrografinių mikrokomponentų kiekis ne didesnis kaip 15 % (masės). Šiose anglyse turi būti 65–86 % (masės) anglies, daugiau kaip 5 % (masės) vandenilio ir ne mažiau kaip 30 % (masės) lakiųjų medžiagų pagal organinę masę. Pelenų kiekis juose neturėtų viršyti 10% (masės), nes didelis pelenų kiekis neigiamai veikia proceso medžiagų balansą ir apsunkina įrangos eksploatavimą. Mūsų šalyje šiuos reikalavimus labiausiai atitinka Kansko-Achinsko rusvosios anglys ir Kuznecko baseinų anglys (3.5 lentelė).

Anglių tinkamumą skysto kuro gamybai hidrinant galima įvertinti pagal elementų sudėties duomenis. I. B. Rapoportas nustatė, kad skystų hidrinimo produktų išeiga iš anglies organinės masės mažėja didėjant anglies ir vandenilio masės santykiui jos sudėtyje ir pasiekia minimalią reikšmę (72%), kai C:H=16. Amerikietiškų anglių sudėties ir gebėjimo suskystinti statistinė analizė leido su 0,86 koreliacija nustatyti tokią linijinę skystų produktų išeigos priklausomybę [C? g, % (masės)] nuo kiekio [% (masė)] (pradinėje demineralizuotoje vandenilio ir organinės sieros anglyje:

Šiek tiek kitoks tiesinis ryšys su 0,85 koreliacija buvo gautas tiriant Australijos anglis:

Rudosios anglys lengvai suskystėja, tačiau, kaip taisyklė, jose yra daug deguonies (iki 30 % viename MNG), kurio pašalinimui reikia sunaudoti daug vandenilio. Tuo pačiu metu azoto kiekis juose, kuriam pašalinti taip pat reikia vandenilio, yra mažesnis nei bituminėse anglies.

svarbu fizinės savybės yra poringumas ir drėkinamumas tirpikliu. Anglių skystinimo laipsniui didelę įtaką turi jose esančios mineralinės priemaišos ir mikroelementai. Suteikdami fizinį ir katalizinį poveikį skystinimo procesuose, jie pažeidžia tiesioginį ryšį tarp skystų produktų išeigos ir anglies organinės dalies sudėties.

Pagrindiniai parametrai, turintys įtakos anglies suskystinimo laipsniui ir produktų, gautų hidrinant skystoje fazėje, savybėms, yra temperatūra ir slėgis, kuriais vyksta procesas. Optimalus temperatūros režimas hidrinant skystoje fazėje yra 380–430 °C, o kiekvienai konkrečiai angliai yra siauras diapazonas. Esant aukštesnei nei 460°C temperatūrai, smarkiai padidėja dujų susidarymas ir susidaro ciklinės struktūros. Didėjant proceso slėgiui, didėja anglies suskystinimo greitis.

Žinomi du anglies hidrinimo skystosios fazės apdorojimo būdai, siekiant gauti sintetinį variklių kurą – terminis tirpinimas ir katalizinis hidrinimas.

Terminis tirpimas yra lengva anglies cheminės konversijos forma. Sąveikaujant su tirpikliu-vandenilio donoru, dalis anglies organinių medžiagų ištirpsta ir, atskyrus kietą likutį, paprastai yra aukštos temperatūros anglies ekstraktas, išlaisvintas iš mineralų, sieros, deguonies ir azoto turinčių junginių ir kitų nepageidaujamų priemaišų. Norint padidinti anglies konversijos laipsnį, į tirpalą galima tiekti vandenilio dujas. Priklausomai nuo pradinės anglies rūšies, tirpiklio ir proceso sąlygų, terminio tirpinimo būdu galima gauti įvairių paskirčių produktus.

Pirmą kartą anglies terminio tirpinimo technologiją 1920-aisiais pasiūlė A. Pottas ir X. Brochet. Iki 1940-ųjų pradžios Vokietijoje šios technologijos pagrindu veikė gamykla, kurios pajėgumas siekė 26,6 tūkst. tonų ekstrakto per metus.

Šioje gamykloje pasta, susidedanti iš vienos dalies susmulkintos anglies ir dviejų dalių tirpiklio, buvo kaitinama vamzdinėje krosnyje iki 430 ° C, esant 10–15 MPa slėgiui. Skysti produktai buvo atskirti nuo neištirpusios anglies ir mineralinės jos dalies filtruojant 150°C temperatūroje ir 0,8 MPa slėgyje. Kaip tirpiklis buvo naudojamas tstralino, krezolio ir vidutinės alyvos mišinys, hidrinant akmens anglių deguto pikį skystoje fazėje. Ekstrakto, kurio minkštėjimo temperatūra 220°C ir kuriame yra 0,15-0,20 % (masės) pelenų, išeiga buvo apie 75 % (masės) anglies organinės medžiagos. Ekstraktas daugiausia buvo naudojamas kaip žaliava aukštos kokybės elektrodų koksui gauti.

Nuo septintojo dešimtmečio daugelis šalių sukūrė ir bandomosiose bei demonstracinėse gamyklose įdiegė naujos kartos procesus, pagrįstus terminiu anglies tirpimu. Pagal paskirtį juos galima suskirstyti į du tipus: 1) procesus, kurių metu įprastomis sąlygomis gaunami tik pirminiai kietieji arba skystieji produktai, paprastai skirti deginti jėgainių krosnyse, ir 2) procesus, kuriuose dalyvauja pirminių produktų perdirbimas į labiau kvalifikuotus (visų pirma į variklių) degalus taikant antrinius terminio apdorojimo, hidrinimo ir rafinavimo procesus.

JAV sukurtas bazinės versijos SRC-I akmens anglies SRC (Solvent Refined Coab) ekstrahavimo gryninimo procesas reaktoriuje atliekamas 425–470°C temperatūroje, 7–10 MPa slėgyje ir a. buvimo reakcijos zonoje laikas „30 min. Pagrindinis proceso produktas – iš sieros išgrynintas anglies ekstraktas, kuris kietėja 150-200 °C temperatūroje.

Modifikuotoje SRC-II proceso versijoje, kurios schema parodyta fig. 3.2, padidinus slėgį iki 14 MPa ir padidinus anglies pastos buvimo laiką reakcijos zonoje, kaip pagrindinis tikslinis produktas gaunamas plačios frakcijos sudėties skystas kuras. Pradinė anglis po malimo ir džiovinimo sumaišoma su karšta anglies suspensija. Gauta pasta kartu su vandeniliu praleidžiama per kūrenamą šildytuvą ir siunčiama į reaktorių. Reikiama vandenilio temperatūra ir dalinis slėgis palaikomi tiekiant šaltą vandenilį į kelis reaktoriaus taškus. Reakcijos produktai pirmiausia atskiriami dujų separatoriuose. Dujos, atskirtos nuo skystų produktų, kuriuose vyrauja (I pakopa) vandenilis ir dujiniai angliavandeniliai su vandenilio sulfido ir anglies dioksido mišiniu, atvėsusios iki 38°C, siunčiamos į rūgščių dujų valymo sistemą. Kriogeninėje gamykloje išsiskiria dujiniai angliavandeniliai C 3 -C 4 ir išgrynintas vandenilis (jis grąžinamas į procesą). Likusi metano frakcija, metanavus joje esantį anglies monoksidą, tiekiama į kuro tinklą. Skystas pro-

Ryžiai. 3.2. BIS-I anglies terminio tirpinimo proceso schema:

1 - maišytuvas makaronams gaminti; 2 - krosnis pastai šildyti; 3 - reaktorius; 4 - dujų separatorių blokas; 5 - rūgščių dujų absorberis; 6 - kriogeninis dujų atskyrimas; 7 - kuro dujų valymo įrenginys; 8 - dujinių angliavandenilių atskyrimas; 9 vienetas sintetinių dujų valymui ir vandenilio išsiskyrimui; 10 - sieros regeneravimo įrenginys; II - likučių dujinimo reaktorius; 12 - atmosferos kolona; 13 - vakuuminė kolonėlė;

1 - džiovintos anglies milteliai; II - vandenilis; III - anglies suspensija; IV - proceso kuras; V - siera; VI - deguonis: VII - vandens garai; VIII - inertinė liekana; IX - likusi mineralinė anglies dalis; X - skystas produktas po dujų atskyrimo; LU - kuro dujos; HC – etanas; XIII - propanas; XIV - butanai; XV - benzino frakcija, skirta gryninimui ir riformavimui; XVI - vidurinis distiliatas rafinavimui; XVII-

sunkieji distiliato produktai iš dujų separatorių patenka į atmosferos kolonėlę, kur išskiriami į benzino frakciją (28-193°C), vidurinį distiliatą (193-216°C) ir sunkųjį distiliatą (216-482°C). Pirmajame atskyrimo etape dujų separatoriuose susidariusi anglies suspensija padalijama į du srautus: vienas tiekiamas į išstūmimą su pradine anglimi, kitas - į vakuuminę kolonėlę. Iš vakuuminės kolonėlės viršaus dalis suspensijoje esančio skysto distiliato išleidžiama į atmosferos kolonėlę, o likusi dalis iš apačios patenka į sintezės dujas, naudojamas vandenilio gamybai arba kaip kuras,

Remiantis sausomis nudegintomis bituminėmis akmens anglimis, produktų išeiga EIS-C procese, kai sunaudojama 4,4 % (masės) vandenilio, yra [% (masė)] :

Anglies EDS ("Exxon Donor Solvent") terminio tirpinimo procesas yra skirtas sintetinės alyvos gamybai, vėliau ją perdirbant į variklių degalus. Pagal šią technologiją anglys po malimo ir džiovinimo sumaišomos su karštu vandenilio donoru tirpikliu. Kaip pastaroji naudojama 200-430°C skysto proceso produkto frakcija, kuri preliminariai hidrinama aparate su stacionariu Co-Mo katalizatoriaus sluoksniu. Mišinys kartu su dujiniu vandeniliu tiekiamas į kylančio srauto reaktorių, kuriame anglies terminis tirpimas vyksta 430-480°C temperatūroje ir 14-17 MPa slėgyje. Gauti produktai atskiriami (dujų separatoriuje ir vakuuminio distiliavimo būdu) į dujas ir frakcijas, kurios verda iki 540°C ir liekana >540°C, kurioje taip pat yra nesureagavusių anglių ir pelenų. Produkto išeiga, konversijos greitis ir kiti proceso parametrai priklauso nuo perdirbamos anglies rūšies. Skystų produktų išeigai ir sudėčiai įtakos turi ir likučių perdirbimas. Pavyzdžiui, pas. Įvairios technologinės proceso konstrukcijos (be likučio-I recirkuliacijos ir likučio II recirkuliacijos) frakcijų išeiga yra: [% (masės)] :

Priklausomai nuo žaliavos rūšies, skystų produktų išeiga ant sausos ir išdžiūvusios anglies visiškai recirkuliuojant likučius gali svyruoti nuo 42 iki 51 % (masės), o dujų Ci-C 3 – nuo ​​11 iki 21. % (masė). Visos susidariusios frakcijos turi būti apdorotos hidrinimu, kad būtų pašalinta siera ir azotas. Heterojunginių kiekis didėja didėjant frakcijų virimo temperatūrai.

Siūlomi du EDS proceso technologinės schemos variantai, besiskiriantys vandenilio ir kuro dujų gamybos būdais. Pirmajame variante vandenilis gaunamas reformuojant garais lengvąsias dujas, kurios yra proceso produktų dalis, o kuro dujos gaunamos apdorojant skysto proceso produkto vakuuminio distiliavimo likučius koksavimo agregate su kokso dujofikavimu („Flexicoking“). “), kuri vienu metu gamina papildomą kiekį lengvų skystų produktų. Tokio proceso šiluminis efektyvumas yra apie 56%.

Antrasis variantas suteikia maksimalų lankstumą gaminių asortimente. Maždaug pusė vakuuminio likučio Flexicoking agregate apdorojama skystiems produktams ir kuro dujoms gauti, o iš likusio kiekio gaminamas vandenilis. Taigi lengvosios angliavandenilių dujos, gautos terminio tirpinimo būdu, yra komercinis produktas. Šios parinkties šiluminis efektyvumas siekia 63%.

EDS technologijos pagrindu JAV 1980 metais buvo pradėta eksploatuoti demonstracinė gamykla, kurios pajėgumas 250 tonų anglies per dieną, į kurios statybą investuota 370 mln.$ 1,4 mlrd.$ (1982 m. kainomis) .

Terminio tirpinimo procesų pranašumai apima žemesnę nei anglies pirolizės darbo temperatūrą ir galimybę gana plačiame diapazone keisti gaunamo skysto produkto kokybę keičiant proceso parametrus. Tuo pačiu metu terminio tirpimo metu, esant aukštam proceso slėgiui, pasiekiamas gilus akmens anglių konvertavimas, o gautų produktų sudėtyje vyrauja stambiamolekuliniai junginiai. Pastarųjų yra dėl to, kad jau esant žemai temperatūrai pradeda vykti susidariusių laisvųjų radikalų rekombinacijos procesai, kartu susidaro antrinės aromatinės struktūros, mažiau reaktyvios nei pradinė anglies organinė medžiaga. . Vandenilio donorų ir pastoje ištirpusio molekulinio vandenilio buvimas reakcijos mišinyje negali pakankamai užkirsti kelio šiems procesams. At pramoninis įgyvendinimasšis metodas turi nemažai sunkumų. Sudėtinga techninė problema yra nesureagavusių anglių ir pelenų atskyrimas nuo skystų produktų. Gautas tikslinis produktas proceso sąlygomis yra skystas, tačiau normaliomis sąlygomis jis gali būti pusiau kietas ir net kietas, kurį sunku transportuoti, laikyti ir perdirbti į galutinius produktus.

katalizinis hidrinimas. Naudojant katalizatorius, galima padidinti anglies konversijos laipsnį, pagerinti gautų skystų produktų sudėtį ir sumažinti hidrinimo proceso slėgį. Pastarieji prisideda prie vandenilio pernešimo iš tirpiklio į anglį ir suaktyvina molekulinį vandenilį, paversdami jį atomine forma.

Tyrimus anglies tiesioginio hidrinimo apdorojimo katalizatoriais srityje 1912 metais pradėjo vokiečių mokslininkai F. Bergius ir M. Pier. Dėl šių darbų 1927 m. buvo sukurtas pirmasis pramoninis katalizinio anglies hidrinimo įrenginys, kurio talpa Per metus buvo pastatyta 100 tūkst. tonų skystų produktų (Bergius-Peer procesas). 4 dešimtmečio pradžioje Vokietijoje jau veikė 12 tokio tipo įmonių, kurios per metus pagamindavo iki 4,2 mln. tonų variklių degalų, daugiausia aviacinio benzino. 1935 metais Anglijoje buvo pastatyta anglių hidrinimo įmonė, o JAV šioje srityje darbai buvo vykdomi didelėje bandomojoje gamykloje 1949-1953 metais.

Sovietų Sąjungoje buitinių anglių hidrinimo tyrimus 1929 m. pradėjo N. M. Karavajevas ir I. B. Rapoportas. Vėliau prie šių darbų kūrimo daug prisidėjo A. D. Petrovas, A. V. Lozovojus, B. N. Dolgovas. , D. I. Oročko, A. V. Frostas , V. I. Karževas ir nemažai kitų sovietų mokslininkų. 1937 m. Charkovo mieste buvo suprojektuota ir pradėta eksploatuoti pirmoji mūsų šalyje rusvųjų anglių hidrinimo gamykla. Iki šeštojo dešimtmečio pradžios buvo pastatytos dar kelios panašios įmonės.

Tais metais pramoniniuose įrenginiuose buvo naudojamos trijų ir keturių pakopų anglies perdirbimo schemos. Skystosios fazės hidrinimo stadijoje pasta – 40 % anglies ir 60 % aukštai verdančio akmens anglies produkto su geležies katalizatoriumi – buvo veikiama vandenilio dujomis 450-490 °C temperatūroje ir slėgiu iki iki 70 MPa trijų ar keturių paeiliui išdėstytų reaktorių sistemoje. Anglies virsmo skystais produktais ir dujomis laipsnis buvo 90-95 % (masės). Kadangi ekonomiški katalizatoriaus regeneravimo metodai tuo metu nebuvo sukurti, dažniausiai buvo naudojami pigūs mažo aktyvumo katalizatoriai geležies oksidų ir sulfidų pagrindu. Per reaktorių sistemą ir karštą separatorių perėjus 440–450°C temperatūroje, iš viršaus buvo pašalintos cirkuliuojančios vandenilio turinčios dujos ir skysti produktai. Tada šaltajame separatoriuje dujos buvo atskirtos nuo skysčio ir po plovimo grąžinamos į ciklą, sumaišytą su šviežiu vandeniliu. Po dviejų pakopų slėgio sumažinimo, kad būtų atskirtos angliavandenilių dujos ir vanduo, skystas produktas buvo distiliuojamas, atskiriant frakciją, kurios galutinė virimo temperatūra iki 320-350 °C, ir likutį (sunkiąją alyvą). naudojamas hidrinimo dumblui skiesti prieš centrifugavimą).

Hidrinimas skystoje fazėje buvo atliktas pagal dvi schemas: uždaru ciklu (visiška recirkuliacija) per pastos formavimo agentą ir su sunkiosios alyvos pertekliumi. Pagal pirmąją schemą veikė dauguma hidrinimo įrenginių, daugiausia orientuotų į benzino ir dyzelino gamybą. Dirbant su sunkiosios alyvos pertekliumi, akmens anglių įrenginio galingumas išaugo 1,5-2 kartus, tačiau sunkiąją alyvą teko atskirai hidrinti į lengvesnio virimo produktus arba panaudoti elektrodų koksui gaminti.

Apdorojant anglis su ciklu, uždarytu pagal pastos formavimo agentą, skystų produktų, verdančių iki 320 ° C temperatūroje, išeiga buvo 55–61% (masės), kai vandenilio suvartojimas buvo iki 6% (masės). ). Šie produktai, kurių sudėtyje yra 10-15% fenolių, 3-5% azoto bazių ir 30-50% aromatinių angliavandenilių, buvo hidrinami dviem etapais stacionariame hidrokrekingo katalizatorių sluoksnyje. Bendra benzino išeiga iš oktaninis įvertinimas 80-85 varikliniu būdu siekė 35% (masės), o kartu gaminant benziną ir dyzelinį kurą, jų bendra išeiga buvo apie 45% (masė) skaičiuojant pradinę anglį; vandenilis buvo gautas dujofikuojant anglį arba puskoksą.

Dumblas, turintis iki 25 % kietųjų dalelių, buvo išsiųstas perdirbti – tai buvo pats sudėtingiausias ir imliausias viso technologinio ciklo etapas. Atskiedus sunkiąja hidrogenato frakcija iki 12-16 % (masės) kietųjų dalelių, dumblas buvo centrifuguojamas. Likutis, kuriame yra apie 40 % kietųjų dalelių, buvo apdorojamas puskoksavimo būdu 10-15 t/h našumo būgninėse rotacinėse krosnyse, o lengvi skysti koksavimo produktai sumaišomi su hidrogenato distiliato frakcija. Sunkiojo aliejaus distiliavimas, gautas centrifuguojant, buvo grąžintas į makaronų ciklą.

Dėl mažo katalizatoriaus aktyvumo, sunkumų apdorojant dumblą ir kitų veiksnių procese reikėjo naudoti aukštą slėgį ir didelį vandenilio kiekį. Įrenginiai buvo mažo vienetinio našumo, jie išsiskyrė dideliu energijos intensyvumu.

Įvairiose srityse I S ° Z Dany p ° antrosios kartos R ° šukos įvairiose šalyse, o ypač SSRS, JAV ir Vokietijoje

Plėtojant šiuos procesus, pagrindinis tyrimų dėmesys buvo skiriamas įrangos našumo spaudimo mažinimui, sąnaudų mažinimui, dumblo apdorojimo ir katalizatoriaus regeneravimo gerinimui. Iki šiol buvo pasiūlyta apie 20 tiesioginio hidrinimo katalizinio anglies skystinimo guobos gamyklose procesų technologinio projektavimo variantų – nuo ​​laboratorijos iki demonstracinių įrenginių, kurių našumas yra nuo 50 iki 600 tonų per dieną P anglies atveju.

BergiusN-Pipia FRG Vadinamoji „naujoji vokiška technologija“ anglies hidravimui buvo sukurta remiantis anksčiau naudotu R U Pira procesu, naudojant neatkuriamą geležies katalizatorių. Skirtingai nuo senojo proceso, pastai gaminti naudojamas cirkuliuojantis vidurinis distiliatas (vietoj centrifugos perpildymo). Skysti produktai nuo kietųjų liekanų atskiriami vakuuminio distiliavimo būdu (o ne centrifuguojant), o dumblas dujinamas, kad susidarytų vandenilis. Bottrope (Vokietija) remiantis šia nauja

Tarp užsienyje sukurtų katalizinio anglies hidrinimo procesų vienas labiausiai paruoštų pramoniniam įgyvendinimui yra H-Coa1 procesas (JAV). Pagal šią technologiją skystosios fazės hidrinimas atliekamas naudojant aktyvaus smulkiai disperguoto Co-Mo katalizatoriaus verdantį sluoksnį pagal schemą, parodytą Fig. 3.3.

Sausos susmulkintos akmens anglys sumaišomos su perdirbtu hidrinimo produktu, kad susidarytų pasta, kurioje yra 35–50 % (masės) akmens anglies, į kurią įpilamas suslėgtas vandenilis. Gautas mišinys kaitinamas ir paduodamas po paskirstymo grotelėmis į reaktorių su pseudos katalizatoriaus sluoksniu. Procesas vykdomas 425-480 °C temperatūroje ir apie 20 MPa slėgyje. Reakcijos produktai ir nekonvertuota anglis nuolat pašalinami iš reaktoriaus viršaus, o panaudotas katalizatorius pašalinamas iš apačios. Nuolatinė katalizatoriaus cirkuliacija ir regeneracija užtikrina aukšto jo aktyvumo palaikymą.

Iš reaktoriaus pašalinti garai po kondensacijos yra atskiriami į vandenilį, angliavandenilio dujas ir lengvąjį distiliatą. Dujos siunčiamos valymui, o vandenilis – recirkuliacijai. Skysti produktai iš reaktoriaus viršaus patenka į separatorių, kuriame atskiriama frakcija, kuri vėliau distiliuojama, kad būtų gauti lengvieji ir sunkieji distiliatai. Iš pirmojo gaunamos benzino ir dyzelino frakcijos. Likutinis produktas, išleidžiamas iš separatoriaus dugno, yra padalintas į hidrociklonus į du srautus: su mažu ir dideliu kietųjų dalelių kiekiu.

Pirmasis srautas naudojamas kaip pastos formavimo priemonė, o antrasis apdorojamas nusodintuvu, o atskirtas dumblas, kuriame yra iki 50% kietųjų dalelių, yra dujofikuojamas, kad susidarytų vandenilis. Skystas produktas, likęs po dumblo atskyrimo, yra distiliuojamas vakuume, kad būtų gautas sunkus distiliatas ir likučiai, naudojami kaip katilo kuras.

Tikslinių produktų išeiga procese "H-Coa1" siekia 51,4% (masės) nuo anglies organinės masės, įskaitant benzino frakciją (28-200 °C) -25,2% (masės), vidurinį distiliatą (200 260°C) – 12,9 % (masės) ir sunkusis distiliatas – 13,3 % (masės). Hidrinant skystoje fazėje sunaudojama 4,7 % (masės) vandenilio. Procesas buvo parengtas bandomojoje gamykloje, kurios anglies pajėgumas yra 600 tonų per dieną.

Mūsų šalyje Degiųjų fosilijų institutas (IGI) kartu su institutais Grozgiproneftekhim ir VNIIneftemash praėjusio amžiaus aštuntajame dešimtmetyje atliko įvairius tyrimus anglies hidrinimo skystyje srityje.

Ryžiai. 3.3. Anglies "H-Coa1" hidrinimo suskystinimo proceso schema:

1 anglies paruošimo etapas; 2 - šildytuvas; 3 - reaktorius su katalizatoriaus verdančiojo sluoksnio sluoksniu; 4 - kondensatorius; 5 - vandenilio gavybos įrenginys; 6 - greitaeigis separatorius; 7 - atmosferos kolona; 8 - hidrociklai; 9 - separatorius; 10 - vakuuminė kolonėlė; 1 - anglis; II - vandenilis; III - perdirbtas sunkusis distiliatas; IV - pasta; V yra hidrogenato lygis; VI - skystojo katalizatoriaus lygis; VII - regeneruotas katalizatorius; VIII - garų-dujų fazė; IX - kondensuota fazė; X - panaudotas katalizatorius; XI - skystis; XII - dervos; XIII - dujiniai angliavandeniliai, amoniakas ir vandenilio sulfidas sieros atskyrimui ir gamybai; XIV - lengvasis distiliatas rafinavimui; XV - sunkusis distiliatas; XVI - neperdirbtos alyvos likučiai vandenilio gamybai; XVII-sunkusis distiliatas, skirtas rafinuoti; XVIII-

kuro likučiai. Tyrimo rezultatas – naujas technologinis procesas(IGI procesas), kuriame, naudojant regeneruotą aktyvų katalizatorių ir slopinančius priedus, naudojama pažangi dumblo apdorojimo technologija ir daugybė kitų technologinius sprendimus pavyko „sumažinti slėgį iki 10 MPa, tuo pačiu užtikrinant aukštą skystų hidrinimo produktų išeigą. Sumažinus proceso slėgį, žymiai sumažėjo specifinės kapitalo ir eksploatacinės sąnaudos bei atsirado galimybė naudoti didelio našumo reaktorius, kurių talpa 250 -500 m 3, kurie jau naudojami naftos perdirbimo pramonėje.didelės bandomosios gamyklos.

Pagal IGI technologiją anglys preliminariai susmulkinamos susmulkinant iki 5–13 mm dalelių, džiovinamos dideliu greičiu sūkurinėse kamerose iki 1,5 % (masės) likutinės drėgmės. vibracinis šlifavimas iki mažesnių nei 100 mikronų dalelių.

Susmulkintoms anglims taikomas 0,2 % Mo ir 1,0 % Fe(III) katalizatorius. Šis derinys leidžia pasiekti iki 83% anglies organinės masės konversijos laipsnį.. Maksimalus katalizatoriaus aktyvumas užtikrinamas, kai jis iš tirpalo dedamas ant džiovintų anglių. Taip pat efektyvus yra jungtinis akmens anglių ir katalizatorių druskų vibrošlifavimas, nes tai atveria anglies organinės masės struktūros mikroporas ir užtikrina visišką ir tolygų katalizatoriaus nusėdimą ant anglies paviršiaus.

Be katalizatoriaus, į reakcijos zoną gali būti įvedami inhibitoriai, tokie kaip chinolinas, antracenas ir kiti junginiai, kurie stabilizuoja laisvuosius radikalus ir aktyvina anglies organinės dalies sunaikinimą dėl atominio vandenilio išsiskyrimo joms skaidant. Įdėjus 1–5% šių priedų, anglies virsmo laipsnis ir skystų produktų išeiga padidėja 10–15%.

Į makaronų ruošimo sistemą patenka anglis su katalizatoriumi. Kaip pastos formavimo priemonė naudojamas 300-400°C virimo temperatūros anglies distiliatas, kuris atskirame etape iš anksto hidrinamas 10 MPa slėgiu. Normaliam proceso eigai pasta ruošiama vienodu anglies ir tirpiklio santykiu; esant didesniam anglies kiekiui, pastos transportavimas sistemoje yra sunkus dėl didelio klampumo. Anglies-naftos pasta, į kurią įvedamas dujinis vandenilis, iš anksto įkaitinama vamzdinėje krosnyje ir patenka į tuščiavidurių nešildomų reaktorių sistemą 1,0-1,5 h -1 erdviniu greičiu. Pastos buvimo reaktoriuje metu (30-60 min.) vyksta anglies hidrinimo reakcijos ir susidaro angliavandenilių dujos (% -C4, amoniakas, vandenilio sulfidas ir anglies oksidai [iki 10% (masės)], vanduo Kadangi procesas vyksta išskiriant šilumą, temperatūrai reguliuoti į reaktorius tiekiamos šaltos vandenilio turinčios dujos, kurios taip pat tarnauja kaip maišymo priemonė.

Hidrinimo reakcijos produktai iš reaktoriaus siunčiami į karštą separatorių. Iš separatoriaus viršaus išleidžiamas garų-dujų srautas, kuriame yra dujų ir lengvų skystų produktų, o iš apačios - dumblas, susidedantis iš skystų produktų, verdančių virš 300-325°C, nesureagavusių anglių, pelenų ir katalizatoriaus.

Bendras kietųjų dalelių kiekis šiame dumble yra 10-15 % (masės). Dujų-garų srautas atšaldomas ir atskiriamas į skystą dalį ir angliavandenilio dujas, kuriose yra 75-80 % (tūrio) vandenilio, C1-C4 angliavandenilių, amoniako, vandenilio sulfido ir anglies oksidų. Atskyrus kitas dujas trumpo ciklo adsorbcija, vandenilis grąžinamas į procesą. Angliavandenilių dujos naudojamos vandeniliui gaminti 50-60% jo suvartojimo procese. Likusi reikiamo vandenilio dalis gaminama atskiroje gamykloje dujofikuojant anglį arba dumblo apdorojimo likučius.

3.6 lentelė. Skystųjų įvairių anglies hidrinimo procesų produktų apibūdinimas, lyginant su nafta

Dumblo apdorojimas, vienas iš techniškai sudėtingiausių proceso etapų, IGI schemoje atliekamas dviem etapais. Pirmajame etape dumblas filtruojamas iki maždaug 30 % (masės) likusių kietųjų dalelių, o antrajame vakuume distiliuojamas iki 50–70 % (masės) kietųjų dalelių susidariusioje nuosėdoje. . Šis likutinis produktas sudeginamas skysto dugno ciklono krosnyje. Degimo metu 97–98% molibdeno patenka į dujų fazę (1M02O3) ir nusėda ant pelenų, iš kurių hidrometalurgijos metodais išgaunamas pakartotiniam naudojimui. Degimo metu išsiskiriančią šilumą galima panaudoti 2,5-2,8 tūkst. kWh elektros energijos arba 11 tonų garo kiekvienai tonai dumblo likučio.

Skysti anglies hidrinimo perdirbimo produktai nuo paprastos naftos skiriasi elementine sudėtimi ir mažesniu vandenilio kiekiu, taip pat tuo, kad yra daug azoto ir deguonies turinčių junginių bei alkenų (3.6 lentelė). Todėl norint gauti komercinius variklių degalus, juos reikia apdoroti antriniu dujinės fazės hidrinimo būdu.

IGI proceso schemoje skystos fazės anglies hidrinimo plataus distiliato, kurio virimo temperatūra iki 400 °C, hidrinimas atliekamas 10 MPa slėgiu paeiliui dviejose reaktoriaus temperatūros zonose, siekiant vengti nepageidaujamų polimerizacijos reakcijų, dėl kurių susidaro aukštos virimo temperatūros junginiai. Pirmoje zonoje esant 230-250°С

Hidrinta alkenų dalis, labiausiai linkusi polimerizuotis. Tada, esant l; 400 ° C temperatūrai, pagrindinė alkenų ir iš dalies aromatinių junginių masė hidrinama; taip pat sunaikinami sieros, deguonies ir azoto turintys junginiai. Hidrovalymas atliekamas naudojant aliuminio-kobalto-molibdeno katalizatorius, plačiai naudojamus naftos perdirbime. Tačiau daugeliu atvejų dėl didelio heteroatominių junginių kiekio anglies distiliatuose šie katalizatoriai nėra pakankamai veiksmingi arba greitai apsinuodija. Todėl reikalingi nauji stabilūs katalizatoriai.

Rudųjų anglių hidrinimo IGI technologija pradinio distiliato ir jo hidrinimo produktų charakteristikos pateiktos lentelėje. 3.7. Skystosios fazės anglies hidrinimo pirminiai distiliato produktai yra nestabilūs. Laikymo metu jie keičia spalvą ir susidaro netirpios nuosėdos, kurias sukelia jų buvimas.

3.7 lentelė. Rudųjų anglių skystosios fazės hidrinimo distiliato ir jo apdorojimo hidrinimu produktų charakteristikos ir išeiga

	Hidrinimo distiliatas	Distiliato hidrovalymo produktai
Indeksas		sumos ar-th	ir. k. -180 °С
Tankis, kg / m 3 Turinys,
azoto bazės
jodo skaičius, Grupės angliavandenilių sudėtis, parafinai ir naftenai aromatiniai angliavandeniliai Dalinė sudėtis, °C: 50 % (tūrio) c.c. elementinė kompozicija, Pradinio distiliato išeiga, % (masės)			86.01 13,98 0,01

azoto turinčių nebazinio pobūdžio junginių, tokių kaip pirolis, sudėtis mikrokiekiais. Hidrinimo metu šie junginiai gali būti nevisiškai pašalinti, o norint gauti pakankamai stabilius produktus, į bendrą proceso schemą rekomenduojama įtraukti plataus hidrinimo distiliato ar jo frakcijų adsorbciją ir ekstrakcinį denitrogenavimą.

i trupmena. k.- 180 °C hidrinto distiliato oktaninis skaičius yra 66 (motorinis metodas) ir jam būdingas padidėjęs faktinių dervų ir azoto junginių kiekis. Norint gauti didelio oktaninio skaičiaus variklinio benzino komponentą, reikia jį giliai apdoroti hidrinimu ir vėliau reformuoti. Dyzelino frakcija dėl didelio aromatinių angliavandenilių kiekio turi santykinai mažą cetaninį skaičių. Frakcija, kurios virimo temperatūra 300–400°C, kurios dalis naudojama kaip pastą formuojantis komponentas, gali būti naudojama kaip žaliava hidrokrekingui, gaminant benzino ir dyzelino frakcijas. Žemiau pateikiamas Kansko-Ačinsko baseino rusvųjų anglių hidrinimo medžiagų balansas pagal du IGR technologijos variantus (I skaitiklio variante - dumblo apdorojimas iki 70% kietųjų dalelių kiekio, II vardiklio variante - tas pats, 50%):

~ Gauta

Paimta [% (masė)] [% (masė)]

įskaitant:		Dyzelinis kuras
		katilo kuras
Katalizatorius		Dujos gamybai
Inhibitorius
Vandenilis (su		Vandenilio sulfidas
		Anglies dvideginis

Kaip matyti, visiškai perdirbus anglį gaunama 45-55% (masės) variklių degalų ir chemijos produktų.

TS-1 tipo reaktyvinis kuras taip pat gali būti gaunamas iš anglies suskystinimo produktų IGR metodu. Norėdami tai padaryti, 120-230°C frakcija, išskirta iš bendro skystosios fazės hidrinimo distiliato po „defenolizacijos“, turi pereiti tris iš eilės etapus: hidrinimą žemoje temperatūroje (6 MPa, 230 °C, plačių porų aliuminio- nikelio-molibdeno katalizatorius), apdorojimas vandeniu (6 MPa, 380 °C ir tas pats katalizatorius) ir aromatinių angliavandenilių hidrinimas (6 MPa, 290 °C, komercinis aliuminio paladžio sulfido katalizatorius). Trečiasis etapas būtinas, jei hidrintoje 120-230°C frakcijoje yra daugiau nei 22 proc.

Ryžiai. 3.4. Variklių degalų gamybos hidrinant anglį naudojant IGI technologiją schema - Grozgipro-Neftekhim:

1-anglies paruošimas; 2 - anglies skystinimas; 3 -- vandenilio gamyba; 4 - kietų likučių išskyrimas; 5 6, 10 - ištaisymas; 7 - dumblo šalinimo įrenginys; 8 - fenolių išskyrimas; 9 - hidrinimas; 11 - Hidrinimas ir riformingas; 12, 14 - hidrokrekingas; 13 - izomerizacija ir hidrinimas;

1 - anglis; 11 - pastos formuotojas; III - katalizatorius; IV-vandenilis; V - dujos C 4 ir CO; VI - skysti hidrinimo produktai; VII - Г4Нз, Нг$ ir CO2; VIII – frakcija >400 °С; IX - kieta liekana; X - vanduo; XI - feiolis, krezoliai; XII - "n dalis. k. - 180 ° С; XIII - frakcija 180-300 °C; XIV - frakcija 300-400 °C; XV - pelenai statybinių medžiagų gamybai; XVI - proceso garas; XVII - elektra; XVIII - benzinas; XIX - reaktyvinis kuras; XX - dyzelinis kuras

^ masės.) aromatiniai angliavandeniliai. Bet duomenys.

Į technologinę schemą įtraukus įvairius hidrinto produkto ir jo frakcijų perdirbimo procesų rinkinius IGI procese, galima pakeisti gaunamo benzino ir dyzelino santykį - nuo 1:0 iki 1:2,6. Siekiant maksimaliai padidinti benzino gamybą, dyzelino frakcijos gali būti hidrokrekingo. Variklių degalų gavimo schema pagal vieną iš variantų, pagrįstų IGI technologija, parodyta fig. 3.4. Pagal šią schemą organizuojant 3 mln. tonų variklių degalų gamybą per metus, rusvųjų anglių iš Kansko-Ačinsko baseino reikės 19,7 mln. tonų, įskaitant 9 mln. tonų hidrinimo, 3 mln. t energijos reikmėms – 7,3 mln. Šiuo atveju (milijonais tonų per metus) galima pagaminti šiuos produktus: benziną - 1,45, dyzelinį kurą - 1,62, suskystintas dujas - 0,65, amoniaką - 0,07 ir sierą - 0,066. Terminis k. ir. tokios produkcijos sudaro 55 proc.

Užsienyje vykstančiuose anglies hidrinimo procesuose taip pat planuojama panaudoti įvairias skystų produktų modernizavimo ir perdirbimo galimybes. Pavyzdžiui, komplekso, skirto 30 tūkst. tonų bituminių anglių per dieną perdirbimo BIS-I proceso pagrindu, projekte visi skysti hidrinimo produktai yra hidrokrekingi, kurių konversijos laipsnis yra apie 50%. Gauta benzino frakcija po papildomo apdorojimo hidrinimu turėtų būti siunčiama į riformingą, kad būtų gautas variklio benzino komponentas, kurio oktaninis skaičius yra 100 (tyrimo metodas). Iš viso komplekse numatoma gauti šių produktų (tūkst. tonų per dieną): variklinio benzino - 2,78, vidutinio distiliato - 8,27, mazuto - 4,75, suskystintųjų dujų - 0,64 ir sieros - 0,12. Kapitalo sąnaudos komplekso statybai vertinamos 5,7 mlrd. USD (1982 m. kainomis). Metinės veiklos sąnaudos, kai apkrova 90% bus (milijonais dolerių): anglies kaina - 420, energijos sąnaudos - 101, katalizatoriai ir chemikalai - 77, eksploatacinės medžiagos - 114, personalo priežiūra (1900 žmonių) - 79.

Kaip rodo turimi skaičiavimai, variklių degalų gamybos iš anglies hidrinimo metodu, naudojant iki šiol sukurtas technologijas, sąnaudos yra kelis kartus didesnės nei jų gavimo iš naftos žaliavos, o pastarosios gamybos sąnaudos yra vidutinės. Tačiau sąnaudų skirtumas gali būti sumažintas, lyginant su kuru, pagamintu iš naftos, pagamintos, pavyzdžiui, naudojant brangiai kainuojančius patobulintus naftos išgavimo būdus arba iš jūros gelmių.

Daugelyje šalių vykdomi moksliniai tyrimai ir plėtros darbai anglies hidrinimo perdirbimo srityje yra skirti tobulinti technologinį ir instrumentinį procesų projektavimą, kurti naujus katalizatorius ir priedus, didinti visų etapų energijos vartojimo efektyvumą. Šios paieškos gali padėti sumažinti variklių degalų iš anglies gavimo vieneto sąnaudas. Hidrinimo ir anglies dujinimo procesų derinys vienu srautu, neapsunkinant suskystinimo produktų atskyrimo etapų ir neprarandant energijos, išleidžiamos žaliavoms šildyti, turėtų būti laikomas perspektyviu.

Anglies dujinimas ir angliavandenilių kuro sintezė

Variklių kurą iš anglies išgaunant netiesioginio skystinimo būdu, pirmasis etapas yra dujofikavimas.

Kietojo kuro dujinimas – terminis procesas, kurio metu organinė kuro dalis, esant oksiduojančioms medžiagoms (orui arba techniniam deguoniui, vandens garams), paverčiama degiųjų dujų mišiniu.

Jau XIX amžiaus pradžioje dujos, gautos distiliuojant anglį, buvo naudojamos didžiųjų pasaulio miestų gatvėms apšviesti. Iš pradžių jis buvo gautas koksavimo procese, tačiau iki amžiaus vidurio kokso ir anglies dujinimas be likučių buvo vykdomas pramoniniu mastu cikliniuose, o vėliau nuolat veikiančiuose dujų generatoriuose. Šio amžiaus pradžioje anglių dujinimas buvo plačiai paplitęs daugelyje pasaulio šalių, pirmiausia skirtas energetinėms dujoms gaminti. Iki 1958 metų SSRS veikė apie 2500 įvairaus dydžio ir konstrukcijos dujų generatorių, kurie užtikrino apie 35 mlrd. m 3 energijos ir technologinių dujų per metus pagaminimą iš kietojo kuro. skirtingi tipai. Tačiau vėliau sparčiai augant gamtinių dujų gamybai ir transportavimui, kietojo kuro dujinimo apimtys tiek mūsų šalyje, tiek užsienyje gerokai sumažėjo.

Anglies dujofikavimas atliekamas aukštoje temperatūroje ir yra daugiapakopis nevienalytis fizinis ir cheminis procesas. Organinė anglies masė, pirmiausia anglis, kuri yra jos dalis, sąveikauja su dujiniais oksidatoriais. Šiuo atveju vyksta šios pirminės anglies reakcijos su deguonimi ir vandens garais:

Be nurodytų reakcijos produktų, anglių dujinimo metu pirmajame jų kaitinimo etape susidaro pirolizės produktai.

* Reakcijų karščiai pateikiami esant 15 °C temperatūrai ir 0,1 MPa slėgiui.

Liza. Dujofikacijos metu, kaip taisyklė, beveik visa anglies organinė dalis virsta dujomis, o kai kuriais atvejais iš dalies ir derva, o mineralinė dalis su nedideliu nesureagavusio kuro mišiniu sudaro pelenus arba skystą šlaką.

Priešingai nei hidrinimas, reikalavimai dujinimo procesų žaliavoms neturi didelių apribojimų metamorfizmo stadijai ir petrografinei sudėčiai, tačiau labai svarbus mechaninio ir šiluminio stiprumo, sukepinimo, drėgmės, pelenų ir sieros vaidmuo. Nemažai šių parametrų apribojimų sumažėja po pirminio akmens anglių apdorojimo – džiovinimo, oksidacijos ir kt. Reikšmingiausias anglies naudojimo tam tikruose dujinimo procesuose rodiklis yra pelenų likučių lydymosi temperatūra. Jis nustato pagrindinio proceso temperatūros diapazoną ir pelenų šalinimo sistemos pasirinkimą.

Kietojo kuro aktyvumas ir dujinimo greitis labai priklauso nuo mineralinių komponentų, kurie veikia kaip katalizatoriai. Santykinį katalizinį iškastinių anglių mikroelementų poveikį dujofikavimo metu galima pavaizduoti tokiomis serijomis:

Pagrindiniai parametrai, apibūdinantys atskirus kietojo kuro dujinimo procesus, yra šie: šilumos tiekimo į reakcijos zoną būdas; dujinimo agento tiekimo būdas; dujinimo agento tipas; proceso temperatūra ir slėgis;

mineralinio likučio susidarymo ir jo iškrovimo būdas. Visi šie parametrai yra tarpusavyje susiję ir daugiausia priklauso nuo dujų generatorių konstrukcijos ypatybių.

Pagal šilumos tiekimo būdą, reikalingą anglies ir vandens garų reakcijos endoterminiam poveikiui kompensuoti, dujofikacijos procesai skirstomi į autoterminius ir aloterminius. Plačiausiai naudojami autoterminiai procesai; juose šiluma gaunama deginant dalį į procesą įvestų anglių. Aloterminiuose procesuose šiluma tiekiama tiesiogiai kaitinant anglį cirkuliuojančiu kietu, skystu ar dujiniu aušinimo skysčiu, netiesiogiai kaitinant aušinimo skystį per reaktoriaus sienelę arba naudojant kaitinimo elementą, panardintą į reaktorių.

Kuro ir oksidatoriaus sąveikos procesui organizuoti reaktoriuje naudojamas ištisinis judantis stambiagrūdžių anglių sluoksnis, tuo pat metu vykstantis anglies ir oksidatoriaus srautas įtraukimo režimu bei smulkiagrūdžių anglių verdantis sluoksnis. Dujų generatoriuose su ištisine lova organizuojamas vienkartinio kuro judėjimas žemyn ir karštų dujų srauto judėjimas aukštyn. Šis principas lemia didelį proceso cheminį ir šiluminį aktyvumą ir leidžia dujofikuoti daugumą anglių rūšių, išskyrus sukepinamas anglis. Tokių dujų generatorių specifinį našumą riboja smulkių anglies frakcijų įtraukimas, kurį iš dalies kompensuoja slėgio padidėjimas. Vidutinė temperatūra viršutinėje anglies sluoksnio dalyje padidina metano kiekį produkto dujose [iki 10-12% (tūrio)], taip pat susidaro daug šalutinių produktų, tokių kaip dervos, skystis. angliavandeniliai ir fenoliai.

Smulkinta anglis kraunama į dujų generatorius su verdančiu sluoksniu – dalelių dydis 0,5-8,0 mm. Suskystinimo režimas palaikomas tiekiant dujofikavimo agentą. Geras maišymas sluoksnyje užtikrina didelius šilumos ir masės perdavimo greičius, o dujinimo metu praktiškai nesusidaro šalutinių produktų skystų produktų. Metano kiekis susidariusiose dujose paprastai neviršija 4 % (tūrio). Tuo pačiu metu verdančio sluoksnio procesuose išnešamos smulkios kuro dalelės, o tai sumažina konversijos laipsnį vienu praėjimu ir apsunkina tolesnių technologinių etapų įrangos veikimą.

Anglies milteliai apdorojami pernešamuosiuose dujų generatoriuose. Jis įvedamas į reaktorių kartu su garo-deguonies srautu, o reakcijos zonoje temperatūra siekia 2000°C. Tokiuose dujų generatoriuose galima apdoroti visų rūšių anglis. Reakcijos juose vyksta dideliu greičiu, o tai užtikrina aukštą specifinį produktyvumą. Produkto dujose praktiškai nėra metano, dervos ir skystųjų angliavandenilių. Tačiau dėl aukšto Darbinė temperatūra deguonies suvartojimas tokiuose dujų generatoriuose yra didesnis nei dujų generatoriuose su nepertraukiamu ar verdančiojo kuro sluoksniu, o norint užtikrinti aukštą šiluminį efektyvumą, būtina efektyvi sistemašilumos atgavimas. Eksploatuojant tokius dujų generatorius, reikia griežtai laikytis žaliavų tiekimo režimo, nes dėl nedidelio anglies kiekio, esančio reaktoriuje, bet koks režimo pažeidimas sukelia proceso sustabdymą.

Vienas iš dujofikavimo būdų yra naudoti vandens ir anglies suspensiją, o ne sausą susmulkintą kurą. Tai palengvina kuro tiekimą į reaktorių, o jo pakrovimui nereikia naudoti bunkerių sistemų.

Paprastai dujofikavimo procesuose dujofikuojantys agentai yra oras, deguonis ir garai. Naudojant garo ir oro srautą, nereikia oro atskyrimo įrenginio, kuris sumažina proceso sąnaudas, tačiau susidarančios dujos yra mažai kaloringos, nes labai praskiestos atmosferos azotu. Todėl dujofikavimo schemose pirmenybė teikiama garo-deguonies pūtimui, o garų ir deguonies santykis nustatomas pagal sąlygas. vykdant procesą. Hidrodujinimo procesuose vandenilis naudojamas kaip vienas iš dujinimo agentų ir gaunamos didelio kaloringumo dujos, kuriose gausu metano.

Dujofikavimo temperatūra, priklausomai nuo pasirinktos technologijos, gali labai skirtis – nuo ​​850 iki 2000 °C. Temperatūros režimą lemia anglies reaktyvumas, pelenų lydymosi temperatūra ir reikalinga susidarančių dujų sudėtis. Autoterminiuose procesuose temperatūra reaktoriuje reguliuojama garų:deguonies santykiu sprogimo metu. Aloterminiams procesams jį riboja maksimali galima aušinimo skysčio šildymo temperatūra.

Įvairiuose dujofikavimo procesuose slėgis gali svyruoti nuo atmosferinio iki 10 MPa. Padidėjęs slėgis sukuria palankiomis sąlygomis padidinti proceso temperatūrą ir energinį efektyvumą, prisideda prie metano koncentracijos didėjimo produkto dujose. Dujinimas esant slėgiui yra pageidautinas tais atvejais, kai gaunamos dujos, kurios vėliau naudojamos sintezei, kuri atliekama esant aukštam slėgiui (sumažinamos sintezės dujų suspaudimo sąnaudos). Padidėjus slėgiui, galima padidinti dujinimo greitį ir dujų generatorių vienetinę galią. Dujofikuojant vienkartinį ir stambiagrūdį kurą, dujofikavimo greitis yra proporcingas slėgio vertės kvadratinei šaknei, o dujinant smulkiagrūdį ir miltelinį kurą – slėgio vertei.

Dujų generatoriuose su skystųjų pelenų šalinimu procesas vykdomas aukštesnėje nei pelenų lydymosi temperatūros (dažniausiai aukštesnėje nei 1300-1400 °C) temperatūroje. „Sausų pelenų“ dujų generatoriai veikia žemesnėje temperatūroje, o pelenai iš jų pašalinami kietu pavidalu.

Be anglies monoksido ir vandenilio, dujofikavimo dujose yra junginių, kuriuose yra sieros ir amoniako, kurie yra nuodai katalizatoriams tolesnei sintezei, taip pat fenolių, dervų ir skystųjų angliavandenilių. Šie junginiai pašalinami gryninimo etape po dujų generatoriaus. Pramoniniuose dujinimo procesuose sintezės dujoms valyti iš sieros junginių ir anglies dioksido naudojami šių komponentų fizinės ir cheminės absorbcijos metodai. Kaip absorberiai naudojami metanolis, propileno karbonatas, N-metilpirolidonas, sulfolanas ir diizopropanolaminas, dimetilo ir polietilenglikoliai, etanolaminai ir kt.

Siekiant užtikrinti optimalų CO:Hg santykį sintezės dujose, technologinėje schemoje dažniausiai įtraukiamas specialus

Pav. "3.5. Anglies dujinimo proceso schema 1 - anglies džiovinimas ir malimas; 2_ - oro atskyrimas; 3 - dujinimas; 4 - pelenų arba šlako panaudojimas; 5 - žaliavinių dujų valymas; 6 - CO konversija;

I - anglis; II - vandens garai; III - azotas; IV-deguonis; V - pelenai arba šlakas; VI - žaliavos dujos; VII - išgrynintos dujos; VIII - NgB, GShz, dervos; /.X - sintezės dujos; X – C0 3

ny vienetas, skirtas kataliziniam anglies monoksido konvertavimui garais.

Dujinimo proceso schema gaminant sintezės dujas, paruoštas tolesniam perdirbimui, parodyta fig. 3.5.

Norint pasiekti maksimalų šiluminį efektyvumą ir. e. proceso metu dujų generatorius turi veikti esant padidintam slėgiui, sunaudojant mažai deguonies ir vandens garų bei mažiems šilumos nuostoliams. Taip pat pageidautina, kad dujofikuojant būtų gaunamas minimalus šalutinių produktų kiekis ir procesas būtų tinkamas įvairioms anglims apdoroti. Tačiau kai kurie iš šių veiksnių yra vienas kitą paneigiantys. Pavyzdžiui, neįmanoma užtikrinti mažo deguonies suvartojimo ir taip išvengti šalutinių produktų. Todėl kiekvienu konkrečiu atveju reikia pasirinkti optimalų proceso parametrų derinį.

Šiuo metu yra sukurta daugiau nei 50 tipų dujų generatorių, tačiau tik * keturi iš jų rado pramoninį pritaikymą: Lurgi, Winkler, Koppers-Totzek ir Texaco dujų generatoriai. Pagrindiniai šių įrenginių pagrindu vykdomų dujofikavimo procesų rodikliai pateikti lentelėje. 3.8.

Pirmą kartą Lurgi procesas pramoniniu mastu buvo pritaikytas 1936 m. Vokietijoje. 1952 m. buvo sukurti antroji tokio tipo dujų generatorių karta ir iki šiol skirtingos salys pastatyta daugiau nei 100 instaliacijų su Lurgi generatoriais. Vieno bloko našumas sausoms dujoms padidėjo nuo 8 iki 75 tūkst. m 3 /h.

Lurgi dujų generatoriuose į reakcijos zoną per sandarų bunkerį įvedama gabalinė anglis ir dujofikuojama priešsrovės garų ir deguonies mišinyje. Pastarasis paduodamas po grotelėmis, kurios palaiko anglies sluoksnį; sausi pelenai išleidžiami per tas pačias groteles. Garo ir deguonies tūrio santykis parenkamas toks, kad anglies sluoksnio temperatūra būtų žemesnė už pelenų lydymosi temperatūrą. Generatoriaus aušinimo apvalkale susidaro sočiųjų vandens garų.

Į dujintuvą patenkančios anglys iš eilės praeina per tris šildymo zonas. Pirmoje zonoje – viršutinė reakcijos dalis

	dujų generatorius
Indeksas Akmens anglies charakteristikos: tipo dalelių dydis, drėgmės kiekis mm, % (masė) Akmens anglies būklė reaktoriuje Darbinis slėgis, MPa Maksimali temperatūra dujų generatoriuje, °C Srovės tipas Pelenų būklė Anglies buvimo dujų generatoriuje laikas Anglies konversijos laipsnis, % Didžiausia dujų generatoriaus vieneto galia: anglis, t/h MNG dujoms, tūkst. m 3 / val Sunaudojimas, t/t MNG: garų deguonis Garų ir deguonies tūrio santykis Neapdorotų dujų sudėtis*, % (tūrio): Vidutinis H2:CO santykis dujose Dujų kaloringumas (didžiausia), MJ/m3 Dujų generatoriaus šiluminis naudingumo koeficientas, %	Visos anglys, išskyrus koksavimą 6-40 Stacionarus sluoksnis 2,0-3,0 Džiūva 1-3 h 99	Lignitas ir subbituminiai 0,1-8 Pseudo suskystintas sluoksnis 0,12-0,21 P a r o k i s 20-40 min 60-90	"KorreGB- Pjovimo režimas portly Skystis 0,5-10 s 90-96	"Teksasas" anglys 0,1-10 iki 40 Vandens-anglies suspensija įtraukimo režimu 3,5-4,0 šlakas 1-10 s 99

tora - 350 ° C temperatūroje, ji džiovinama karštomis dujomis, viduryje - l temperatūroje; 600 ° C, anglys puskoksuoja, susidaro dujos, derva ir puskoksas. trečioji zona, esanti prie dujų generatoriaus pagrindo, esant 870 ° C temperatūrai, dėl kuro reakcijos su garais ir deguonimi susidaro dujos, kuriose praktiškai nėra metano. Dujos pereina per anglies sluoksnį iš apačios į viršų, o jų temperatūra mažėja, o šaltesnėse reaktoriaus zonose pradeda vykti metano susidarymo reakcijos. Taigi, susidarančiose produkto dujose yra nesočiųjų angliavandenilių ir dervų, dėl kurių būtinas privalomas dujų valymas ir sunaudojama daug vandens aušinant ir pašalinant nepageidaujamus komponentus. Dujose taip pat yra padidintas metano kiekis [iki 8-12 % (tūrio)] 1 .

Lurgi dujofikavimo procesas pasižymi dideliu anglies konversijos laipsniu, siekiančiu 99%. Dujų generatoriaus šiluminis naudingumo koeficientas yra 75-85%. Lurgi proceso privalumas yra tai, kad jis vykdomas esant padidintam slėgiui, o tai žymiai padidina dujų generatoriaus vieneto našumą ir sumažina dujų suspaudimo sąnaudas, kai jis naudojamas tolimesnėje sintezėje.

Winklerio procesas yra pirmasis komercinis anglies dujinimo procesas. Maksimalus veikiančių tokio tipo dujų generatorių vienetinis našumas šiuo metu yra 33 tūkst.m 3 dujų per valandą. Procesas pagrįstas anglies apdorojimu verdančiojoje sluoksnyje esant atmosferos slėgiui. Temperatūra sluoksnyje palaikoma 30-50°C žemesnė už pelenų minkštėjimo temperatūrą, kurie sausi pašalinami iš reaktoriaus.

Winkler dujų generatorius – tai aparatas, iš vidaus išklotas ugniai atsparia medžiaga, verdantis sluoksnis sukuriamas pučiant garų-deguonies mišinį per susmulkintą anglį. Didesnės anglies dalelės yra dujofikuojamos tiesiai sluoksnyje, o smulkios dalelės. jį ir dujofikuoja 1000-1100°C temperatūroje viršutinėje reaktoriaus dalyje, kur papildomai tiekiamas dujinimo agentas. Dėl intensyvaus šilumos ir masės perdavimo reaktoriuje susidarančios dujos nėra užterštos pirolizės produktais ir turi mažai metano. Apie 30% pelenų iš reaktoriaus dugno pašalinami sausu pavidalu sraigtiniu konvejeriu, likusieji nunešami dujų srautu ir surenkami į cikloną bei skruberius.

Winklerio procesas suteikia didelio našumo, galimybė apdoroti įvairias anglis ir tvarkyti galutinių produktų sudėtį. Tačiau šiame procese nesureagavusios *anglies nuostoliai yra dideli - iki 25-30% (masės) atliekami iš reaktoriaus, todėl prarandami šilumos nuostoliai ir mažėja proceso energinis efektyvumas. Pseudomasis sluoksnis yra labai jautrus proceso režimo pokyčiams, o žemas slėgis riboja dujų generatorių veikimą.

Susmulkinto kuro dujinimo procesų pernešimo režimu atstovas yra procesas "Korregv-T^gek". Pirmasis tokio tipo pramoninis dujų generatorius, kurio galia 4 tūkst. m 3 per valandą sintezės dujų, buvo sukurtas 1952 m. šiuolaikinių dujų generatorių dujų našumas yra 36-50 tūkst.m 3 /val.

Dujų generatorius yra vandeniu aušinamas kūginis aparatas. Jame yra du arba keturi degikliai, esantys vienas priešais kitą ir iš vidaus iškloti karščiui atsparia medžiaga. Didelė reagentų turbulencija, pasiekiama tiekiant priešpriešinius kuro mišinio srautus iš priešingų kameros pusių, užtikrina reakcijas su dideliu greičiu ir gerinant susidariusių dujų sudėtį.

Akmens anglys iš anksto susmulkinamos iki ne didesnių kaip 0,1 mm dalelių ir išdžiovinamos iki likutinės drėgmės ne daugiau kaip 8 % (masės). Akmens anglių dulkės iš bunkerių tiekiamos į degiklius su dalimi procesui reikalingo deguonies. Likusi deguonies dalis prisotinama vandens garais, pašildoma ir įpurškiama tiesiai į kamerą. Perkaitinti vandens garai į reaktorių patenka per vamzdinį apvalkalą, kuris sukuria uždangą, apsaugančią reaktoriaus sienas nuo aukštos temperatūros poveikio. Esant dujų temperatūrai degimo zonoje iki 2000°C, kuro anglis beveik visiškai sureaguoja per 1 s. Karštos generatoriaus dujos atšaldomos atliekų šilumos katile iki 300°C ir „išplaunamos“ vandeniu skruberyje, kad dulkių kiekis būtų mažesnis nei 10 mg/m 3 . Anglyse esančios sieros 90% paverčiama vandenilio sulfidu ir 10% anglies sulfidu. Šlakas pašalinamas skystu pavidalu ir granuliuojamas.

Dėl aukštos proceso temperatūros dujofikavimui gali būti naudojamos bet kokios rūšies anglys, įskaitant ir sukietėjančias anglis, o susidariusiose dujose nėra metano ir nėra kondensuojamų angliavandenilių, o tai palengvina jų tolesnį „valymą“. Proceso trūkumai yra žemas slėgis ir padidėjęs deguonies suvartojimas.

Teksaso procesas pagrįstas anglies-vandens suspensijos dujofikavimu vertikaliai išklotame dujų generatoriuje, veikiančiame iki 4 MPa slėgyje. Jis buvo išbandytas bandomosiose gamyklose ir statoma keletas didelių komercinių dujų generatorių. Teksaso procesas nereikalauja išankstinio anglies džiovinimo, o žaliavos suspensijos forma supaprastina jos tiekimo įrenginio konstrukciją. Proceso trūkumai apima padidėjusį kuro ir deguonies suvartojimą, kuris atsiranda dėl papildomos šilumos tiekimo vandeniui išgaruoti.

Šiuo metu atliekami autoterminių procesų tobulinimo darbai daugiausia skirti dujofikavimo slėgiui didinti, agregato galiai ir šiluminiam efektyvumui didinti. reaktoriuose, sumažinant šalutinių produktų susidarymą. Autoterminio dujofikavimo procesuose iki 30% anglies sunaudojama ne dujų susidarymui, o reikiamai šilumai gauti. Tai neigiamai veikia proceso ekonomiką, ypač kai anglies kasybos kaina yra didelė. Todėl pastaruoju metu didelis dėmesys skiriamas kietojo kuro aloterminio dujofikavimo, naudojant šilumą, gaunamą iš metalo lydalo arba aukštos temperatūros branduolinių reaktorių, schemų kūrimui.

Lydymosi procesai yra anglies dujofikavimo variantas įtraukimo režimu. Juose anglis ir dujinimo agentas paduodamas į išlydytų metalų, šlakų ar druskų paviršių, kurie atlieka šilumos nešėjų vaidmenį. Perspektyviausias yra geležies lydalo procesas, nes juodojoje metalurgijoje galima panaudoti laisvus deguonies keitiklių pajėgumus, turimus daugelyje šalių. AT šis procesas dujų generatorius yra tuščiaviduris, ugniai atspariu pamušalu aparatas-keitiklis su išlydytos (temperatūra 1400-1600°C) geležies vonia. Anglies dulkės, sumaišytos su deguonimi ir vandens garais, dideliu greičiu tiekiamos iš aparato viršaus statmenai lydalo paviršiui. Šis srautas tarsi nupučia lydalo paviršiuje susidariusį dumblą ir sumaišo lydalą, padidindamas jo sąlyčio su anglimi paviršių. Dėl aukštos temperatūros dujofikacija vyksta labai greitai. Anglies konversijos laipsnis siekia 98%, o šiluminis efektyvumas. d. yra 75–80 proc. Daroma prielaida, kad geležis taip pat atlieka dujinimo katalizatoriaus vaidmenį. Kai į lydalą pridedama kalkių, pastaroji sąveikauja su anglies siera, sudarydama kalcio sulfidą, kuris nuolat pašalinamas kartu su šlaku. Dėl to sintezės dujas galima išskirti iš anglyse esančios sieros 95%.Lydymo procese gautose sintezės dujose yra 67 % (tūrio) CO ir 28 % (tūrio) H 2 . Geležies nuostoliai, kuriuos būtina papildyti, yra 5-15 g/m 3 dujų.

Perspektyvus didelio masto ir palyginti nebrangus didelio potencialo šilumos šaltinis kietojo kuro dujofikavimui gali būti aukštos temperatūros dujomis aušinamas branduolinis reaktorius, kuris šiuo metu yra kuriamas ir bandomas. Reaktorius tiekia didelio potencialo šilumą (950°C) anglies dujinimo procesui. Šiluma iš tarpinės helio grandinės į garo dujinimo reaktorių bus perduota tiesiai į anglį, kuri, veikiama vandens garų, virs sintezės dujomis. Dujofikuojant, naudojant aukštos temperatūros branduolinio reaktoriaus šiluminę energiją, akmens anglies poreikis pagaminti vienodą kiekį sintezės dujų, palyginti su autoterminiais procesais, sumažės 30-50%, o proceso aplinkos švarumas padidės.

Iš sintezės dujų, priklausomai nuo proceso sąlygų ir naudojamo katalizatoriaus, galima gauti daug įvairių angliavandenilių ir deguonies turinčių junginių. Šiuo metu pramoniniu mastu, remiantis sintezės dujomis, gaminami tokie produktai kaip metanolis, skystieji angliavandeniliai ir kt.

Dar 1925 metais F. Fischeris ir H. Tropschas atliko alifatinių angliavandenilių sintezę iš CO ir H 2, kuri buvo pavadinta jų vardu. Sintezė buvo atlikta su geležies ir kobalto katalizatoriais esant atmosferos slėgiui ir 250-300 °C temperatūrai. Mokslinių tyrimų ir pramonės praktikoje kobalto ir geležies katalizatorių modifikacijos, lydytos, sukepintos, cementuojamos ir nusodinamos ant diatomito, kaolino ir kitų atramų su įvairiomis struktūrinėmis (A1 2 Oz, V2O5, Si0 2) ir cheminėmis (CuO, CaO, ZnO, K2O) promotoriai ". Esant geležies katalizatoriams, didėja olefinų ir deguonies turinčių junginių susidarymas. Kobalto katalizatoriai prisideda prie vyraujančių normalių alkanų, daugiausia didelės molekulinės masės, susidarymo.

Fischer-Tropsch sintezės proceso parametrus ir gaunamų produktų sudėtį labai veikia naudojamų reaktorių konstrukcija. Aparatuose su stacionariu katalizatoriaus sluoksniu, veikiančiu žemoje temperatūroje, daugiausia gaunami alifatiniai angliavandeniliai. Pseudo sluoksnio reaktoriuose, kur reakcijos vyksta aukštesnėje temperatūroje, produktuose yra daug olefinų ir oksigenatų.

Pirmieji pramoniniai Fischer-Tropsch sintezės įrenginiai buvo pradėti eksploatuoti praėjusio amžiaus trečiojo dešimtmečio viduryje Vokietijoje ir Anglijoje. Iki 1943 m. bendras sukurtų variklių degalų gamybos šiuo būdu įrenginių pajėgumas viršijo 750 tūkst. tonų per metus. Dauguma jų naudojo stacionarų kobalto katalizatoriaus sluoksnį. 1948-1953 metais veikė bandomoji gamykla su verdančiojo sluoksnio geležies katalizatoriumi, kurio našumas 365 tūkst. tonų per metus angliavandenilių produktų. Jungtinese Amerikos Valstijose. Buitinė bandomoji Fischer-Tropsch sintezės gamykla Dzeržinske veikė jau keletą metų nuo 1937 m. Nuo 1952 m. angliavandenilių gamyba iš sintezės dujų veikia Novočerkasske, kur sintezė vykdoma reaktoriuose su stacionariu kobalto katalizatoriaus sluoksniu, o tiksliniai produktai yra skysti angliavandenilių tirpikliai, žaliavos plovikliai ir kiti chemijos produktai.

1954-1957 metais. Pietų Afrikoje buvo pastatyta pramonės įmonė, perdirbanti anglį į skystą variklių kurą SLAB-1, kurios pajėgumas 230 tūkst. tonų per metus skystų produktų. Vėliau toje pačioje vietoje buvo sukurtos dar dvi panašios įmonės – BABO-P (1981 m.) ir BABO-SH (1983 m.), kurių kiekvienos nominalus pajėgumas – 2200 tūkst. tonų skystų produktų per metus.

Visose įmonėse 23 MJ/kg šilumingumo 1 % sieros turinčios bituminės anglies dujofikavimas (iki 30 %) yra atliekamas suslėgtuose dujų generatoriuose „Lu^“. principingas technologijų sistema KRITIMAI parodyta fig. 3.6. Čia naudojami dviejų konstrukcijų reaktoriai: su stacionariu ir verdančiojo katalizatoriaus sluoksniu (kituose įrenginiuose - tik reaktoriai su verdančiojo sluoksnio). Kiekviename stacionaraus sluoksnio reaktoriuje katalizatorius dedamas į vamzdžius (daugiau nei 2000 vienetų 12 m ilgio ir vidinis skersmuo 50 mm). Dujos teka per vamzdžius dideliu linijiniu greičiu, o tai užtikrina greitą reakcijos šilumos pašalinimą ir beveik izoterminių sąlygų susidarymą beveik per visą vamzdžių ilgį. Esant 2,7 MPa darbiniam slėgiui reaktoriuje ir apie 230 °C temperatūrai, pasiekiama didžiausia alkanų išeiga.

Ryžiai. 3.6. KRINTANČIO augalo schema:

1 - deguonies gamyba; 2 - dujų generatoriai 3 - elektrinė; 4 - procesas "Fenosolvanas"; 5 - atskyrimas; 6 - dervų ir aliejų perdirbimas; 7 - procesas "Rectizol>; 8, 9 - Fišerio-Tropsch sintezės reaktoriai su atitinkamai stacionariu ir pseudovizuotu katalizatoriaus sluoksniu; 10 - konversija; 11 - deguonies turinčių junginių išsiskyrimas; 12 - parafinų valymas; 13 - skystų produktų perdirbimas; 14 - olefinų oligomerizacija; 15 - kriogeninis atskyrimas; 16 - amoniako sintezė;

I - oras; II - anglis; III - vanduo; IV - žingsnis; V - kreozotas; VI - benzeno-tolueno-krezolio frakcija; VII - plati benzino frakcija; VIII - fenoliai; IX - alkoholiai; ketonai; XI - skysti produktai; XII - išgryninti parafinai; XIII - katilo kuras; XIV - dyzelinis kuras; XV - benzinas; XVI - kuro dujos į miesto tinklą; XVII - 0 2; XVIII - N2; XIX - dujos C 3 -C 4; XX - H2; XXI – rūgštūs ropliai:

XXII – YHz; XXIII – (MVDgBO

Reaktoriuose su verdančiojo katalizatoriaus sluoksniu (skersmuo 2,2 m ir aukštis 36 m) sintezė vykdoma 300-350 ° C temperatūroje ir 2-3 MPa slėgyje, dujų srautas į reaktorių siekia 100 tūkst. / val. Reakcijos produktai patenka į nusodinimo sekciją, o po to į ciklonus, kad atskirtų įstrigusias katalizatoriaus dulkes. Neapdorotose sintezės dujose Hg:CO santykis yra 2,4-2,8, susidarantys skysti produktai pasižymi dideliu olefinų kiekiu. Visų tipų reaktoriuose BABOB gamyklose naudojami šarminiai katalizatoriai geležies pagrindu; šie katalizatoriai yra pigūs ir suteikia mažą metano išeigą; anglies sąnaudos 1 tonai skystų produktų gauti – 5,6-6,4 t. Norint gauti variklių kurą, atitinkantį degalų standartų reikalavimus iš naftos, gauti produktai yra rafinuojami: benzino frakcijos - gryninimas ir riformingas, propilenas ir butenai - polimerizacija. . Šiluminis efektyvumas kompleksas anglims perdirbti į variklių degalus naudojant sintezę Fišeris-Tropšas yra 35-40%. Įvairių tipų reaktoriuose gaunamų benzino ir dyzelino frakcijų savybės labai skiriasi (3.9 lentelė). Kartu su variklių degalais šiose gamyklose gaminamas amoniakas, siera ir kiti chemijos produktai.

Kaip ir kiti skystinimo procesai, anglies perdirbimas dujofikuojant, o vėliau variklių kuro sintezė reikalauja didelių kapitalo ir veiklos sąnaudų. Pavyzdžiui, kapitalo investicijos į ZABOL-P gamyklos statybą sudarė apie 4 milijardus dolerių (1980 m. kainomis). Kai dirbama 8000 valandų, visos šios gamyklos veiklos sąnaudos sudaro 987 mln. USD per metus (1980 m. kainomis), įskaitant:

• Anglis kainavo 125
• Personalo priežiūra 80
• Elektra 80
• Katalizatoriai ir reagentai 24
• Vanduo 2
• Pagalbinės medžiagos 80 ir remontas
• Pridėtinės išlaidos 80
• Nusidėvėjimo mokesčiai 520 Lt

Palyginti su hidrinimo procesais, anglies skystinimo metodas naudojant Fischer-Tropsch sintezę yra paprastesnis prietaisų ir veikimo sąlygų požiūriu, tačiau jo šiluminis efektyvumas yra mažesnis. apie 15% mažesnis.

Ardomasis hidrinimas atliekamas norint gauti iš kietos arba sunkios medžiagos skystas kuras lengvasis skystasis kuras – benzinas ir žibalas. Pagal savo chemiją jis yra labai sunkus procesas, kuriame didelės molekulinės masės junginių (anglies makromolekulių) skilimas (sunaikinimas) vyksta tuo pačiu metu, kai susidaro paprastesni sočiųjų ir nesočiųjų angliavandenilių ir fragmentų bei į fragmentus pridedamas vandenilis – dvigubų jungčių vietoje ir prie aromatinių angliavandenilių. Taip pat vyksta depolimerizacija ir kiti procesai.
Vandenilio pridėjimas (hidrinimas) yra susijęs su tūrio sumažėjimu ir šilumos išsiskyrimu. Hidrinimo reakcijų atsiradimą skatina slėgio padidėjimas ir reakcijos šilumos pašalinimas.
Paprastai anglies hidrinimas atliekamas esant 2000-7000 ncm2 slėgiui ir 380-490 ° C temperatūrai. Reakcijai pagreitinti naudojami katalizatoriai - geležies oksidai ir sulfidai, volframas, molibdenas su įvairiais aktyvatoriais.
Dėl hidrinimo proceso sudėtingumo lengvojo kuro iš anglies – benzino ir žibalo – gavimo procesas vyksta dviem etapais – skystoje ir garų fazėje. Hidrinti tinkamiausios jaunos juodosios ir rudosios anglys, turinčios nemažą kiekį vandenilio. Geriausiomis laikomos anglys, kuriose anglies ir vandenilio santykis yra ne didesnis kaip 16–17. Kenksmingos priemaišos yra siera, drėgmė ir pelenai. Leistinas drėgnumas 1-2%, pelenai 5-6%, sieros kiekis turi būti minimalus. Siekiant išvengti didelio vandenilio suvartojimo, deguonies turtingas kuras (pvz., mediena) nėra hidrinamas.
Hidrinimo proceso technologija yra tokia. Smulkiai sumaltos anglys (iki 1 mm) su norimu pelenų kiekiu sumaišomos su katalizatoriumi, dažniausiai geležies oksidais, išdžiovinamos ir grūstuvėje kruopščiai sumalamos su aliejumi, kuris gaunamas atskiriant hidrinimo produktus. Akmens anglies kiekis pastoje turi būti 40-50%. Į hidrinimo įrenginį pasta tiekiama grūstuve esant reikiamam slėgiui; šviežias ir cirkuliuojantis vandenilis ten tiekiamas 2 ir 3 kompresoriais. Mišinys šilumokaityje 4 pašildomas šiluma
Ateina iš hidrinimo kolonėlės, garai ir dujos, o po to vamzdinėje krosnyje nuo 5 iki 440 ° C ir patenka į hidrinimo kolonėlę 6, kur dėl reakcijos šilumos temperatūra pakyla iki 480 °. Po to reakcijos produktai atskiriami separatoriuje, kurio viršutinė dalis palieka garus ir dujas, o iš apatinės – dumblas.
Dujų-garų mišinys šilumokaityje 4 ir vandens aušintuve atšaldomas 8 iki 50°C ir atskiriamas 9. Pašalinus slėgį kondensatas distiliuojamas, gaunama "plačioji frakcija" (300-350°) ir sunki. Alyva. Plati frakcija po fenolių ekstrahavimo iš jos patenka į antrąjį hidrinimo etapą. Separatoriuje 7 atskirtas dumblas centrifuguojant atskiriamas į sunkiąją alyvą ir kietą likutį, kuris yra puskoksuojamas. Dėl to susidaro sunkioji alyva ir frakcija, kurios pridedamos prie plačiosios. Pelenų likučiai naudojami kaip kuras. Makaronams gaminti naudojami sunkūs aliejai. Dujos, atskirtos separatoriuje 9, skruberyje 10 sugėrus angliavandenilius slėginėmis alyvomis, cirkuliaciniu siurbliu 3 grąžinamos į procesą.
Hidrinimas antrajame etape dažniausiai atliekamas esant WSo, esant 3000 nm2 slėgiui, esant 360-445° C. Iš gauto hidrinimo produkto išskiriamas benzinas ir žibalas arba dyzelinas. Hidrinimo būdu gautame kure nesočiųjų angliavandenilių nėra, o siera yra sieros vandenilio pavidalu, kuris lengvai pašalinamas plaunant šarmu, o po to vandeniu. Destruktyvus hidrinimas atliekamas kolonėlėse, pagamintose iš legiruotojo plieno, kuriame yra chromo, nikelio, molibdeno. Sienelės storis iki 200 l, o aukštis iki 18 m, skersmuo 1 m. Hidrinimo garų fazėje kolonėlėse katalizatorius dedamas ant tinklinių lentynų.
Benzino išeiga gali siekti 50-53% degiosios anglies masės.

ANGLIŲ HIDROGINIMAS - didelės molekulinės anglies organinės masės (OMU) medžiagų pavertimas vandenilio slėgiu į skystus ir dujinius produktus 400-500 ° C temperatūroje, dalyvaujant įvairioms medžiagoms - organiniams tirpikliams, katalizatoriams ir kt. Šio proceso moksliniai pagrindai buvo sukurti XX amžiaus pradžioje. V. N. Ipatijevas, N. D. Zelinskis, F. Bergiusas, F. Fišeris ir kt. kai kuriose šalyse, ypač Vokietijoje ir JK, buvo pastatyti pramonės įmonės benzinui, dyzelinui iš anglies ir akmens anglių deguto gaminti, tepalinės alyvos, parafinai, fenoliai ir kt. 1940 m skystų produktų iš anglies gamyba viršijo 4 mln. t/metus. 1950 m anglies hidrinimas buvo įvaldytas pusiau pramoniniu mastu SSRS.

1950 m SSRS, Artimuosiuose Rytuose ir kitose pasaulio šalyse buvo aptikti turtingi naftos telkiniai. Sintetinio skystojo kuro gamyba iš anglies praktiškai nutrūko. jo savikaina buvo 5-7 kartus didesnė už variklių degalų, gaunamų iš naftos, kainą. 70-aisiais. naftos kaina smarkiai išaugo. Be to, tapo akivaizdu, kad esant dabartiniams naftos suvartojimo masteliams (~ 3 mlrd. t/metus), jos atsargos, tinkamos išgauti ekonomiškais metodais, XXI amžiaus viduryje bus išeikvotos. Vėl aktuali problema, susijusi su kietojo kuro, daugiausia anglies, panaudojimo perdirbant skystus naftos pakaitalus.

Akmens anglims hidrinti naudojamos neoksiduotos rudos ir šiek tiek metamorfuotos anglys. Mineralinės dalies kiekis juose turi būti ne didesnis kaip 5-6%, santykis C:H - 16, lakiųjų medžiagų išeiga turi būti didesnė kaip 35%, petrografinių vitrinito ir liptinito grupių komponentų kiekis turi būti didesnis. nei 80 proc. Daug pelenų turinčios anglys pirmiausia turi būti sodrintos.

OMU, kurio C kiekis yra 70–85%, paprastai naudojamas hidrinti, yra savaime susijungęs multimeras, susidedantis iš erdvinės struktūros blokų (oligomerų). Blokai apima anglies, vandenilio ir heteroatomų (O, N, S) makromolekules, dėl kurių elektronų tankis pasiskirsto netolygiai, todėl blokuose vyksta donoro-akceptoriaus sąveika, t. susidaro vandeniliniai ryšiai. Tokių jungčių trūkimo energija neviršija 30 kJ/mol. Yra blokelių, kurių molekulinė masė yra 200-300, 300-700 ir 700-4000, atitinkamai tirpsta heptane (aliejuose), benzene (asfaltenuose) ir piridine (asfaltoliai). Blokų viduje makromolekulės yra sujungtos metilenu, taip pat O, N ir S turinčiais tilteliais. Šių jungčių trūkimo energija yra 10-15 kartų didesnė už blokų trūkimo energiją. Hidrinant anglį pirmiausia atskiriami blokai. Vėlesniam blokų sunaikinimui reikalinga aukštesnė temperatūra, aktyvaus H2 buvimas. Norint gauti skystus produktus iš anglies, kartu su skaidymu būtina atlikti susidariusių mažos molekulinės masės nesočiųjų junginių hidrinimą.

Pagrindinė anglies hidrinimo technologinė schema parodyta paveikslėlyje:

Paveikslas: anglies hidrinimo schema.

Pradinės operacijos-anglies paruošimas.

Norint padidinti specifinį paviršiaus plotą, anglys susmulkinamos iki mažesnių nei 0,1 mm dalelių, dažnai kartu su džiovinimu. Geriausi rezultatai pasiekiami naudojant vibracinį frezavimą ir šlifavimą dezintegratoriuje. Tokiu atveju savitasis paviršiaus plotas padidėja 20-30 kartų, pereinamųjų porų tūris – 5-10 kartų. Vyksta mechaninis paviršiaus aktyvavimas, dėl kurio padidėja anglies reaktyvumas (ypač smulkinant mišinyje su tirpiklio pastos formuotoju ir katalizatoriumi). Džiovinimas vaidina svarbų vaidmenį. Drėgmė užpildo poras, neleidžianti reagentams prasiskverbti į anglį, proceso metu išsiskiria reakcijos zonoje, sumažindama dalinį H2 slėgį, taip pat padidindama jo kiekį. Nuotekos. Akmens anglys džiovinamos iki 1,5% likutinės drėgmės, naudojant vamzdines garo džiovykles, sūkurines kameras, džiovyklų vamzdžius, kuriuose karštos išmetamosios dujos su minimaliu O2 kiekiu (0,1-0,2%) tarnauja kaip šilumos nešiklis, kad anglis nepatektų. oksidacija. Kad nesumažėtų reaktyvumas, anglys kaitinamos ne aukštesnėje kaip 150-200 °C temperatūroje.

Siekiant padidinti masinio naikinimo ginklų pavertimo skystais produktais laipsnį, anglims (iš druskų tirpalų, miltelių, emulsijos ar suspensijos pavidalu) naudojamas katalizatorius, kurio kiekis yra 1–5% anglies masės. Kuo aktyvesnis katalizatorius, tuo mažesnis anglies hidrinimo slėgis. Maksimaliu kataliziniu aktyvumu pasižymi Mo, W, Sn junginiai, kuriuos naudojant galima atlikti anglies hidrinimą esant santykinai žemam slėgiui – 10-14 MPa. Tačiau jų naudojimas yra ribotas, nes sunku regeneruotis iš mišinio su likusia neperdirbta anglimi. Todėl daugelyje procesų naudojami pigūs, nors ir mažai aktyvūs katalizatoriai (pavyzdžiui, raudonojo purvo atliekos, atskyrus Al2O3 nuo boksitų), kompensuojantys jų nepakankamą aktyvumą padidinant vandenilio slėgį iki 30–70 MPa.

Anglies hidrinimo efektyvumą daugiausia lemia pastą formuojančio tirpiklio cheminė sudėtis ir savybės, mišinyje, su kuriuo (50-60% pastą formuojančios medžiagos) apdorojama akmens anglis. Pastos formuotoje turi būti anglies hidrinimo produkto frakcijos, kurių virimo temperatūra yra aukšta (virimo temperatūra > 325 °C), turinčios minimalų asfaltenų kiekį, kad anglis liktų skystoje fazėje. Daugumoje anglies hidrinimo variantų į pastą formuojančią medžiagą dedama vandenilį duodančių savybių turinčių medžiagų, kad stabilizuoti iš anglies multimero susidariusius blokus santykinai žemoje temperatūroje (200–350 °C), kai molekulinis vandenilis neaktyvus. Blokai lengvai atskiria vandenilį nuo donorų ir dėl to „nesilimpa“.

Pastos formavimo agento vandenilio donoro komponentas gaunamas hidrinant anglies hidrinimo frakciją, kurios virimo temperatūra 300-400°C. Šiuo atveju bi-, tri- ir tetracikliniai aromatiniai angliavandeniliai yra iš dalies hidrinami, kad susidarytų hidroaromatiniai dariniai, kurie gali atiduoti vandenilį didesniu greičiu nei nafteniniai angliavandeniliai. Donoro kiekis pastos formuotoje gali būti 20-50% (pastos formuotojo sudėtis optimizuojama priklausomai nuo žaliavos rūšies ir hidrinimo sąlygų). Aukštai verdančios naftos produktų frakcijos taip pat naudojamos kaip donoras.

MNG virsmo laipsnis didėja įvedant organinius priedus-junginius, galinčius sąveikauti su akmens anglimi ir jos skilimo produktais (y-pikolinu, chinolinu, antracenu ir kt.) į pastą formuojančią medžiagą. Priedai taip pat laikinai stabilizuoja reaktyvius radikalus, susidariusius pirminio anglies skaidymo metu ir pan. užkirsti kelią šalutinių produktų kondensato susidarymui.

Gauta anglies ir alyvos pasta, sumaišyta su cirkuliuojančiomis vandenilio turinčiomis dujomis (80-85% H2 prie įėjimo, 75-80% prie išėjimo), kaitinama šilumos mainų sistemoje ir vamzdžių krosnyje ir siunčiama į reaktorių hidrinti. . 1 tonai pastos įpurškiama 1,5-5,5 tūkst.m3 dujų. Dalis dujų į reaktorių paduodami šaltai, kad būtų atvėsintas reakcijos mišinys ir palaikoma pastovi temperatūra, nes hidrinant anglį 1 kg anglies išsiskiria 1,2-1,6 MJ. Didėjant temperatūrai, OMF sunaikinimo greitis didėja, tačiau kartu mažėja ir hidrinimo greitis.

Hidrinimas atliekamas trijuose arba keturiuose paeiliui išdėstytuose cilindriniuose tuščiaviduriuose reaktoriuose. Anglies hidrinimo trukmę, kaip taisyklė, lemia tūrinis anglies-naftos pastos tiekimo į reakcijos sistemą greitis. Šis greitis priklauso nuo anglies rūšies, pastos formuotojo, katalizatoriaus, proceso temperatūros ir slėgio. Optimalus erdvės greitis parenkamas empiriškai ir dažniausiai yra 0,8-1,4 tonos 1 m3 reakcijos tūrio per valandą (plėtojami procesai su didesniu erdviniu greičiu).

Reakcijos produktai separatoriuje atskiriami į dujų-garų mišinį ir sunkią likutį – dumblą. Iš pirmojo srauto atskiriami skysti produktai (nafta, vanduo) ir dujos, kurios, atskyrus sočiuosius angliavandenilius (C1-C4), NH3, H2S, CO2 ir CO, H2O, prisodrinamos 95-97% H2 ir grąžinamos į procesas. Dumblas skirstomas į skystus produktus ir kietas liekanas. Skysti produktai po vandens atskyrimo distiliuojami į frakciją, kurios virimo temperatūra yra iki 325–400 ° C, o likučiai grąžinami į pastos ruošimo procesą.

Dėl sudėtingos masinio naikinimo ginklų struktūros, skirtingo jo fragmentų reaktyvumo galutiniuose skystuose produktuose yra daug komponentų, daugiausia mono- ir biciklinių aromatinių ir heterociklinių junginių su parafininių ir nafteninių angliavandenilių priemaišomis, taip pat fenolių, piridino bazių ir kt. medžiagos, kurias galima išskirti.