книги из ГПНТБ / Иоффе, Вениамин Борисович. Основы производства водорода

огнеупорным материалом и заключена снаружи в газоплотный кожух.

Брикеты загружаются в печь периодически через загрузочное устройство, состоящее из двух затворов и шлюза.

Впечи топливо последовательно сверху вниз проходит следую­ щие зоны: 1) сушки; 2) швелевания; 3) газификации и 4) охла­ ждения кокса.

Взоне сушки топливо нагревается ~ до 200° С, в зоне шве­

левания ~ до 700° С, а в зоне газификации ~ до 1000° С.

Рис. 6. Принципиальная схема получения синтез-газа с применением газо­ образного теплоносителя (способ Копперса):

топлива в печи.

Принципиальная технологическая схема способа представлена на рис. 6. Швельгаз совместно с циркуляционным газом выходит из верхней части печи и поступает в сепаратор 21 для удаления из газа пыли и смолы. Очищенный газ затем при помощи газодувки 22 нагнетается в систему регенераторов 3, где нагревается примерно до 1200° С. Перед регенераторами к циркуляционному газу добавляется водяной пар. Во время нагрева в регенераторах высшие углеводороды, содержащиеся в газе, термически расще­ пляются.

Циркулирующий газ затем поступает в зону газификации печи 1 через сводчатые каналы 2, где взаимодействует с углеродом полукокса, образуя водяной газ.

Выходящий из печи целевой газ пропускается через пылеот­ делитель 6f котел-утилизатор 7, циклоны 8, промыватель 9, дез-

6 В. Б. Иоффе.

300° С. Подогреватель 20 отапливается смолой или остаточным газом синтеза.

Общий вид установки Коннерса для получения синтез-газа на буроугольных брикетов изображен на рис. 7. Составы цирку­ лирующего и целевого газов (синтез-газа) приведены в табл. 27.

Таблица 27

Составы газов, получаемых в печах Копперса с циркулирующим газовым теплоносителем,

об. % [4]

Напряжение шахты газообразователя в способе Копперса составляет 250—300 кг/м2, час. Выход целевого газа ~ 1150— 1200 hms йа 1 т брикета. Удельные расходы на 1 т брикета:

К достоинствам способа можно отнести непрерывность про­ цесса, а также высокое качество вырабатываемого газа, содержа­ щего до 84% СО + Нг.

Однако крупные отрицательные стороны способа, выражаю­ щиеся в низком к. п. д. процесса, в жестких требованиях к ка­ честву исходного топлива, диктующих необходимость ориенти­ роваться на специально подготовленное топливо, а также в слож­ ности установки х), повели к тому, что после сооружения большой)*

*) Особенно усложняется установка при использовании целевого газа не для синтеза углеводородов, а для других каталитических процессов. В этом случае в связи с отсутствием высококалорийного остаточного газа синтеза, генераторный газ и воздух, направляемые на отопление регенераторов, должны быть предварительно нагреты до весьма высоких температур ~ 800 — 900JС, что связано с необходимостью сооружения дополнительных нагре­ вательных устройств.

6*

84 Глава V

промышленной устаиовки (в Шварцхайде) сиособ дальнейшего развития не получил.

Способ Пипч-Гиллебрандта

Аналогичным процессу Копперса с газовым тепло'йосителем явился способ Пинч — Гиллебрандта. В последнем способе камера газификации для производства газа со швелыпахтой и двухсек­ ционный регейератор для подогрева циркулирующего газа пред­ ставляет собой единый агрегат и заключены в общий кожух.

В качестве топлива применяются, главным образом, буроуголь­ ные брикеты.

Выход целевого газа (синтез-газа) с содержанием суммы СО и Нг в пределах 81—88% составляет 1500—1700 нм3 с 1 т топлива. Производительность существующих агрегатов не превышает 60 т брикетов в сутки при напряжении камеры газификации около

300 кг/м2 час.

Расходные коэффициенты на 1000 нм3 (СО + Нг) представля­ ются следующими: брикетов — 650 кг; водяного пара — 900 кг; отопительного газа — 0,8 -10® ккал. К. п. д. газификации около

60%.

В связи с небольшой производительностью камеры газифика­ ции, сложностью конструктивного оформления основного агре­ гата и невысоким к. п. д. процесса способ Пинч — Гиллебрандта, так же как и способ Копперса, нашел весьма ограниченное приме­ нение в промышленности.

Способ Шмалъфелъда

Процесс Шмальфельда основан на газификации пылевидного топлива и топливной мелочи во взвешенном состоянии при помощи циркулирующей парогазовой смеси. Обычным топливом в этом процессе является бурый уголь, причем может применяться топливо влажностью до 50—55%.

Принципиальная схема процесса приведена на рис. 8. Полу­ чение синтез-газа осуществляется в газогенераторе 3. Газ по вы­ ходе из газогенератора направляется в сушильную трубу 2, куда подается также исходное топливо из бункера 1, предвари­ тельно измельченное до 0—2 мм. При этом за счет тепла горячего газа уголь высушивается. Из сушильной трубы смесь газа и угля поступает в сепаратор циклонного типа 4, в котором газ отделяет­ ся от топлива. Угольная пыль поступает в сборник 5, из которого часть пыли через регулировочный вентиль 6 подается потоком газа в генератор синтез-газа, а часть пыли (регулировочным вен­ тилем 7) отводится на производство отопительного (генераторного) газа в отдельно стоящий газогенератор с паровоздушным дутьемх).

х) Производство отопительного газа на схеме не показано.

Способ Шмальфельда был осуществлен в Германии на заводе синтеза бензина в Лютцкендорфе. Производительность агрегата составляла около 25000 нмъ целевого синтез-газа в час.

Получение водяного газа с применением твердого теплоносителя

Трудность нагрева циркуляционного газа до высоких темпе­ ратур в системах с газообразным теплоносителем привела к изы­ сканию других теплоносителей, которые в одном объеме акку­ мулировали бы значительно больше тепла, чем газы. Подобными свой­ ствами обладают некоторые твердые вещества. Хорошими теплоносите­ лями являются шары из высокоогнеупорной керамики и, в част­

ности, из корунда.

Топливом для установки с твер­ дым теплоносителем х) может слу­ жить буроугольная пыль и мелочь

сразмерами частичек 0—2 мм.

Внагревательной камере уста­ новки с твердым теплоносителем (рис. 9) медленно движущиеся свер­ ху вниз шары нагреваются за счет непрерывного сжигания в данной камере отопительного газа. Шары, нагретые до высокой температуры, поступают затем в камеру газифи­

лирующим газом отводятся из верхней части камеры газифика­ ции и направляются в сепаратор, где газ отделяется от непрореа­ гировавшего кокса. Остаточный кокс может быть использован для получения отопительного газа.

9 В качестве топлива на установках с твердым теплоносителем может применяться также сланцевая и торфяная мелочь.

в элеватор, который транспортирует их в бункер. Из бункера шары поступают в нагревательную камеру, замыкая тем самым цикл своего движения.

Исходное топливо направляется в нижнюю часть камеры гази­ фикации при помощи специального питательного шнека. В ниж­ нюю часть камеры вдувается также циркуляционный газ, служа­ щий носителем для топливной пыли.

Применяемые в этом процессе шары имеют обычно в диаметре 10—12 мм. Поверхность таких шаров в 1 м3 составляет около

250м\

Всвязи с высокой теплоаккумулирующей способностью коли­

газовой смеси в зависимости от условий проведения процесса может быть принят от 20 до 80 ккал/м2 час °С.

Для успешного осуществления данного процесса теплоноситель должен обладать высокой механической прочностью. Наибольшей прочностью обладают шары из корунда. Можно считать удовле­ творительным, если износ шаров составляет не более 0,1 % в сутки.

Топливо, используемое в данном процессе, не должно обладать спекающимися свойствами. Большое значение для эффективности способа имеют температуры размягчения и плавления золы топлива, так как в зависимости от этих параметров устанавли­ вается максимальная температура нагрева теплоносителя, кото­ рая обычно должна быть ниже этих температур.

При применении весьма реакционноспособных топлив (бурый уголь, торф) температуру в камере газификации можно поддер­ живать несколько выше температуры плавления золы топлива, так как в этих условиях эндотермические реакции получения водяного газа успевают поглощать большое количество тепла, препятствуя возникновению на поверхности топлива температур, отвечающих точкам размягчения и плавления золы.

3) выход кокса — 0,22 кг/кг топлива; 4) выход бензола — 0,012 кг/кг топлива; 5) напряжение сечения шахты — 2000 кг/м? час.

К. п. д. газификации процесса составил 51%, а термиче­ ский к. и. д. — 63%.

Кдостоинствам данного способа получения водяного газа

следует отнести непрерывность процесса и высокое напряжение шахты газопроизводящего агрегата (камеры газификации).