Файл: Васильев В.К. Термодинамические основы исследовательского проектирования судовых энергетических установок.pdf

давление до атмосферного, и растворенный в ней газ частично выде­ ляется из раствора, являясь побочным продуктом добычи нефти. Этот газ называется нефтепромысловым или попутным газом нефте­ добычи. Газовое скопление над нефтяным слоем в недрах,—: газо­ вая шапка (рис. 32) не используется как самостоятельная добыча газа и предназначено служить для поддержания давления в нефтя­ ном пласте.

Нефтепромысловый (попутный) газ отделяется от нефти в специ­ альных сепараторах, откуда подается на газобензиновые заводы для извлечения из него бензина и получения сжиженных газов. Затем он направляется к потребителям, пройдя, если это необходимо, обеспыливание, сушку и другую обработку.

В табл. 20 даны состав и свойства некоторых природных и нефте­ промысловых газов.

Помимо природного газообразного топлива применяют и искус­ ственные газы. Они являются или продуктами переработки твер-

194

дого и жидкого топлива, или отходами различных технологических процессов в соответствующих отраслях народного хозяйства.

Рассмотрим метод получения нефтезаводских газов, образу­ ющихся на нефтеперерабатывающих предприятиях как побочный продукт переработки нефти. Основными процессами такой перера­

термического процесса нагрева нефти (термического разделения ее на фракции: бензиновую, керосиновую, газойлевую и т. д.) без заметного разложения углеводородов. При этом получается газ прямой перегонки, содержащий большое количество пропана С3Н8 (от 7 до 16%) и бутана С4Н10 (от 13 до 30%). Это тяжелые углеводо­ роды, которые можно подвергнуть сжижению и выделить из газа прямой перегонки, после чего этот газ может быть использован как газообразное топливо.

К р е к и н г нефтепродуктов является в настоящее время глав­ ным технологическим процессом переработки нефти в бензин и дру­ гие виды легкого жидкого топлива. Он состоит в нагревании нефте­ продуктов до температуры 450—650° С, вследствие чего высоко­ молекулярные углеводороды исходного сырья расщепляются с обра­ зованием легких углеводородов. При этом часть сырья превращается в горючий газ. Процесс может осуществляться как при давлении 1—5 ат (парофазный крекинг), так и при высоком давлении 70 ат (жидкофазный крекинг). Его можно проводить в присутствии ката­ лизатора, тогда крекинг называется каталитическим. Если процесс идет без катализатора, крекинг называется термическим. Указанные разновидности процесса дают различный выход газа. При термиче­ ском крекинге газойля получается около 15% газа, а при каталити­ ческом— около 5%. Состав газа тоже неодинаков. Однако в том и другом случае получаемый газ отличается высоким содержанием непредельных (олефиновых) углеводородов, которые служат ценным сырьем для химической промышленности. Поэтому их следует выде­ лить из газа раньше, чем он пойдет на топливо.

П и р о л и з нефтепродуктов состоит в нагреве их до 650—750° С при атмосферном давлении. Он применяется с целью получения ароматических углеводородов (бензола СеН 6 и его гомологов),

этом процессе доходит до 50% по весу; это во многом зависит от природы подвергаемого обработке сырья и от температуры нагрева.

ляет собой каталитический крекинг, осуществляемый в присутствии водорода под высоким давлением (500—700 ат). При этом проис­ ходит не только расщепление высокомолекулярных углеводородов, но и обогащение углеводородных молекул атомами водорода, напри­ мер С2Н4 + Н 2 = С2Н6, с превращением этилена С2Н4 в этан С2Н6.

Рассматриваемый процесс является весьма совершенным, по­ зволяющим перерабатывать тяжелые жидкие сорта топлива в легкие. Так, из мазута можно получить 85—87% автомобильного бензина и 15—20% ценных горючих газов.

В табл. 21 приведены показатели некоторых нефтезаводских газов (в % по объему).

Т а б л и ц а 21

Примерный состав побочных продуктов, получаемых при переработке нефти, % к объему

И с к у с с т в е н н ы е г а з ы разных технологических про­ цессов имеют большое значение как вторичные энергетические ре­ сурсы указанных процессов. Рассмотрим наиболее важные из искус­ ственных газов.

К о к с о в ы й г а з является побочным продуктом высоко­ температурного коксования каменных углей, выполняемого в целях получения кокса, необходимого в металлургии. Измельченный

печах. При этом из угля выделяются газообразные горючие веще­ ства и смола. Остаются мелкие частицы твердого углерода (кокса). Угли надо выбирать такие, чтобы частицы кокса хорошо спекались, образуя достаточно крупные куски.

Если кокс нужен не для металлургического процесса, а для полу­ чения газообразного топлива и ряда химических продуктов, то угли могут и не давать спекающихся частиц кокса. В этом случае для коксования оказываются пригодными любые сорта твердого топлива, вплоть до сланцев, которые дают при коксовании сланце­ вый газ.

196

Выход коксового газа зависит от природы сырья и от темпера­ туры процесса, причем в газ переходит в среднем 16—20% теплоты сгорания сырья. Состав газа характеризуется высоким содержанием водорода и окиси углерода; по сравнению с природными газами содержание метана и его гомологов в коксовом газе невелико. Слан­ цевого газа получается по весу 25—28% с большим содержанием окиси углерода (табл. 22).

парокисл ородны й при газиф икации под давлением п осл е отмывки СОа; 12 — доменны й.

Г е н е р а т о р н ы й г а з является продуктом безостаточной газификации различных сортов твердого топлива в специально сконструированных для данной цели газогенераторах.

В зависимости от характера подводимого в генератор дутья различают воздушный, смешанный, водяной и парокислородный генераторный газ.

Воздушный газ получается при взаимодействии углерода топлива с воздухом и теоретически содержит 34,7% окиси углерода и 65,3% азота. При таких примерно условиях получается и доменный газ, который используется в качестве энергетического и технологического топлива в металлургических комбинатах. По составу доменный газ несколько отличается от теоретического'шоздушного газа. Теплота сгорания его 1000—1100 ккал/м3 (4200-^4600 кДж/м3).

197