Файл: Варанкин, Ю. В. Газовое хозяйство заводов учеб. пособие.pdf

Таблица 4.6

глубина залегания их 100—200 м. На этой станции, при­ меняющей в общем фильтрационный метод газификации, с 1963 г. успешно проводятся работы также и по новому методу так называемого горизонтального бурения, когда из вертикальных или наклонных вначале скважин диа­ метром 150 мм бурение далее в самой толще угольного пласта переходит в почти горизонтальное на расстояние порядка до 100 м. Это значительно ускоряет работы по созданию подземных газогенераторов и способствует улучшению организации самого процесса газификации пласта [31].

Следует отметить, что работы по подземной газифи­ кации проводились в 50-х годах и применительно к слан­ цам. Выход газа был определен .в 1400 нм3 на тонну сламца; теплотворность газа немногим более 3000 кДж/нм3 [19].

Проводятся работы по подземной газификации топ­ лив и за рубежом, в частности в ЧССР.

Газ подземной газификации с теплотворностью 3100— 4200 кДж/нм3 преимущественно используется в промыш­ ленных печах и на электростанциях.

Наиболее перспективной представляется в будущем подземная газификация многозольных углей, находя­ щихся в тонких и лежащих глубоко под землей пластах. Работы по совершенствованию этого метода проводятся в направлении значительного сокращения удельных ка­ питаловложений и эксплуатационных расходов, а также

77

повышения к. п. д. газификации, определяемого в основ­ ном потерями угля и утечкой газа под землей.

§ 4.6. Гидрогазификация углей

Ресурсы высококалорийного газа могут быть увеличены путем осуществления гндрогазнфикацни углей, т. е. превращения органи­ ческого вещества угля й жидкие и газообразные компоненты в ре­ зультате взаимодействия с водородом при высокой температуре и давлении.

На рис. 4.7 показана компоновка различных устройств газового завода для получения заменителя природного газа методом гидро: газификации угля [12, 43]. Предварительно измельченный уголь частично окисляется и подогревается в реакторе /, а затем посту­ пает. в газогенератор высокого давления, где последовательно про­ ходит зону метанообразования 2 и зону газификации 3. В зоне ме-

Нг

Рнс. 4.7. Схема установки гидрогазификации углей.

танообразования при температуре 480—700°С в атмосфере водород­ содержащего газа под давлением до 10 000 кПа летучие угля прев­ ращаются в метай и другие газы, а в зоне газификации при более высокой температуре (до 940°) в результате взаимодействия угле­ рода с водяным паром образуются окись углерода, углекислота, водород и метан.

В газификаторе перерабатываемый уголь и получаемый газ дви­ жутся противотоком. Это позволяет использовать физическое тепло газа, полученного в зоне 3, для поддержания необходимого темпера­

78

Г л а в а 5. ИСКУССТВЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДНЫЕ ГАЗЫ. СХЕМЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ И ГАЗА

§ 5.1. Ресурсы углеводородного сырья. Понятия об основных процессах переработки нефти и газа

Значительная часть нефти и естественных .газов под­ вергается дальнейшей переработке с целью получения как продуктов топливного назначения, так и сырья для нефтехимических производств. При осуществлении высо­ котемпературных технологических процессов переработ­ ки нефти и естественных газов, помимо целевых продук­ тов, образуются также газы, в составе которых преобла­ дают углеводородные компоненты. Газы нефтеперера­ ботки — это крупный дополнительный резерв газового топлива.

Нефть представляет собой сложную смесь углеводо­ родов различных классов, а также неуглеводородных соединений, содержащих атомы кислорода, серы и азота. В результате переработки нефти «а нефтеперерабаты­ вающих заводах получают различные виды жидкого топлива (бензин автомобильный и авиационный, дизель­ ное и реактивное топливо, топочный мазут), смазочные масла, парафин, а также ароматические и непредельные углеводороды — важнейшие виды сырья для производ­ ства синтетических материалов.

Высококалорийные углеводородные газы выделяются при осуществлении таких технологических процессов пе­ реработки нефтепродуктов, как стабилизация и прямая перегонка сырой нефти, деструктивная переработка пря­ могонных фракций методом термического и каталитиче­ ского крекинга, пиролиз прямогонных бензинов и кон­ денсата, газификация и пиролиз мазута. Ресурсы газа создаются и в таких технологических процессах, как электрокрекинг и окислительный пиролиз метана с целью

80

получения ацетилена, а также каталитическое окисление метана для получения формальдегида.

§ 5.2. Прямая перегонка нефти

Первичным процессом переработки нефти является прямая ее перегонка, имеющая целью разделение нефти на фракции, т. е. на составные части, отличающиеся друг от друга температурой кипения.

На нефтеперерабатывающих заводах обезвоженная и обессоленная нефть нагревается в трубчатых печах. От­ вод погонов из нагретой нефти производится раздельно фракциями углеводородов, выкипающими в определен­ ных температурных интервалах, каждому из которых соответствует довольно широкая труппа углеводородов, близких друг к другу по физическим свойствам. Дистил­

остаток после разгонки нефти при температуре 300— 350°С представляет собой мазут.

Перегонка нефти — процесс физический, но вследст­ вие нагрева все же протекают некоторые химические реакции и образуются более легкие углеводороды. По­ мимо этого, при нагревании нефти из нее отгоняется газ, который не был полностью отобран на нефтепромыслах. Поэтому при прямой перегонке жидких топлив всегда образуется небольшое количество неконденсирующихся газов разнообразного состава.

Принципиальная схема установки для первичной перегонки нефти со сложной ректификационной колонной изображена на рис. 5.1. Нагрев подготовленной к пере­ работке нефти производится в трубчатой печи 1. Нефть насосами -сначала подается в' среднюю (конвекционную) часть, а затем проходит трубы радиационных поверхно­ стей нагрева, полностью покрывающих стены, перекры1 тие и под печи. В качестве топлива, сжигаемого в печи, служит нефтяной газ, мазут или то и другое. До поступ­ ления в трубчатую печь нефть может предварительно подогреваться до 160—180°С в теплообменниках за счет тепла отводимых дистиллятов (на схеме не показано).

81

Нагретая в печи до 300—320°С при давлении около 1000—1500 кПа (10—15 кг/см2) нефть содержит уже большое количество парообразных легкокипящих фрак­ ций.

Рис. 5Л. Принципиальная схема прямой перегонки нефти.

Двухфазный поток поступает в среднюю часть ниж­ ней секции сложной ректификационной колонны 2. В са­ мый низ этой секции подается перегретый водяной пар. Из нижней части вышерасположенных секций боковые погоны (дистилляты различных все более и более л'егкокипящих фракций) отводятся через отпарные секции (не показанные на схеме), охлаждаются в холодильниках 3 и собираются в раздельные баки. Парогазовая смесь (пары бензина и неконденсирующийся газ) проходит че­ рез конденсатор 4 и водоотделитель 5. Из верхней части

82

его отводится газ, а дистиллят (бензи.н) поступает в при­ емник.

На рис. 5.2, а представлена схема простой ректификационной разделительной колпачковой колонны. Рассмотрим для примера осу­ ществление в ней непрерывного процесса разделения смеси кероси­ новой и бензиновой фракций.

толщу накапливающейся на каждой тарелке жидкой фазы, называемой флегмой. Осуществляется барботнрованне паров низко­ кипящей фракции, обеспечивающее конденсацию паров «случайно» захваченных более тяжелых углеводородов. Освобождающееся при этом тепло расходуется на образование паров низкокилящих фрак­ ций, частично задерживающихся в флегме. Чем больше число таких тарелок, тем тоньше осуществляется разделение фракций, тем чище конечный продукт, в данном случае бензин.

Накопление на тарелке флегмы обеспечивается специальными перегородками па тарелках или выступами сливных труб, по кото­ рым избыток флегмы переливается с верхней на нижнюю тарелку. Нижняя часть этих труб опущена в жидкость (см. рис. 5.2,6) и яв­ ляется гидравлическим затвором.

Для интенсификации выпаривания из флегмы легкокипящпх фракций под нижние тарелки ректификационных колонн подается перегретый водяной пар. Для исключения уноса паров тяжелых фракций с верхних тарелок сюда подается (на орошение) жидкий охлажденный конечный продукт.

Вся верхняя часть колонны, выше ввода в нее разделяемой смеси, называется концентрационной или обогащающей, поскольку в ней все большей становится концентрация низкокипящего компо­ нента (в данном случае бензина), а нижняя — отгонной, поскольку здесь происходит отгонка этих низкокилящих фракций смеси. Пода­ ча сюда острого пара играет и еще одну немаловажную роль: это

83