Гідрогенізація твердого палива

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Гідрогенізація твердого палива є універсальним методом отримання з нього синтетичного рідкого палива. Для процесу гідрогенізації найпридатніші тверді горючі корисні копалини, в яких відношення С:Н=8-16, вихід летких речовин на горючу масу не нижче за 35-36 %. Гідрогенізація — важливий резерв для заміни сирої нафти горючими сланцями, бітумами, вугіллям. За прогнозними оцінками Світової Енергетичної Ради, у 2050 р. на частку зріджуваного вугілля припадатиме 50 % всього енергетичного вугілля, що видобуватиметься.

Загальна інформація[ред.ред. код]

Деструктивна гідрогенізація застосовується для одержання з твердих паливних копалин синтетичного рідкого палива. При деструктивній гідрогенізації відбувається зрідження вихідного продукту і насичення його воднем.

Сировиною для деструктивної гідрогенізації є кам'яне і буре вугілля, сланці. Але для процесу деструктивної гідрогенізації придатні лише ті тверді паливні копалини, в яких відношення С : Н = 8-16, а вихід летких речовин на горючу масу не менше 35-36 %. Вугілля перед процесом деструктивної гідрогенізації дроблять, подрібнюють, збагачують і сушать. Тонкоподрібнений вугільний порошок змішують з важким маслом для отримання паливно-масляної пасти (може бути одержана також масляною агломерацією вугілля), яка надходить у гідрогенізаційні автоклави. При гідрогенізації протікають реакції: гідрування з приєднанням водню, розщеплення гідрованих високомолекулярних речовин на низькомолекулярні, ізомеризація, відновлення кисневих, сірчаних і азотистих сполук, що супроводжується відщепленням від них гетероатомів і утворенням води, сірководню, аміаку. В результаті деструктивної гідрогенізації високомолекулярні органічні речовини перетво-рю-ються в суміш низькомолекулярних сполук, які насичені воднем. В залежності від умов процесу і глибини перетворення органічної маси вихідного твердого палива гідрогенізація дозволяє перетворювати його в високоякісне моторне паливо (бензин, дизельне і ракетне паливо), котельне паливо і сировину для органічного синтезу, в тому числі моно- і поліциклічні ароматичні вуглеводні, феноли, азотисті основи. Найбільший вихід рідких продуктів досягається при гідрогенізації вугілля невисокої стадії метаморфізму (бурого, газового, довгополуменевого). Перша ступінь гідрогенізації твердого палива — рідкофазна гідрогенізація, яка здійснюється при температурі 400 — 500 оС, тиску 10 — 70 Па в присутності сіркостійкого каталізатора і розчинника. Розчинником можуть служити продукти, що утворилися в самому процесі (гідрогенізат). Рідкі продукти, що утворилися в першій стадії, переробляються в подальших ступенях шляхом парофазної гідрогенізації.

В результаті деструктивної гідрогенізації з 1 т сировини може бути одержано до 800 кг продуктів. Гідрогенізацію застосовують у виробництві аміаку, метилового спирту, моторного палива тощо.

Історія розвитку процесу[ред.ред. код]

Розвиток досліджень в галузі Г. починається 1897—1900, коли французький вчений П. Сабат'є і російський хімік М. Д. Зелінський зі своїми учнями розробили основи гідрогенізаційного каталізу органічних сполук.

Промислове застосування гідрогенізація твердого палива уперше отримала в 30-40-х рр. в Німеччині. Під час Другої світової війни, 1939—1945 рр., в Німеччині працювали 27 заводів по виробництву синтетичного палива загальною продуктивністю 5-6 млн т на рік, що повністю задовольняло потреби в авіаційному і на 75 % — в рідкому паливі. Вихід моторного палива досягав 55 %, газоподібних вуглеводнів — 30 %, води — до 10 %, непрореаґований залишок становив 5 % за масою. Перед 2-ю світовою війною установки по Г. вугілля і вугільних смол працювали також у Великобританії, Італії, Кореї. Сьогодні в США, Великобританії, ФРН, ПАР, Росії, Японії, Індії, Австралії, Польщі розробляється ряд процесів по Г. вугілля. Найбільш відомі — процеси прямого скраплення вугілля: SRC-I, SRC-II (фірми PAMCO i GULF), Donor Solvent Process (Exxon); двостадійного скраплення — CFS (CONOCO); H-Coal (фірма HRI), скраплення із застосуванням хлористого цинку (фірми CONOCO, SHELL), процес фірми DOW. На основі великого експериментального матеріалу встановлено, що вугілля з хорошою гідрогенізаційною здатністю містить 65-85 % Сdaf, понад 5 % Нdaf, має вилід летких речовин Vdaf понад 30 %, зольність менше 10-12 %, показник відбиття вітриніту 0,35-0,95.

Література[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]