Газификация угля

Газификация мелкозернистого угля под давлением

Американская фирма Texaco Development Cor­poration (TDC) уже более 25 лет разрабатывает газификацию мелкозернистого угля под давлением [7].

Уголь (включая и пылевидный) газифицируют так же, как в процессе TDC (стр. 186) газифицируют тяжелые нефтяные фракции, — водяным паром и кис­лородом, подаваемыми прямотоком с топливом.

По результатам опытно-конструкторских работ в Моргантауне (штат Во­сточная Вирджиния) в 50-х гг. была сооружена промышленная установка для получения синтез-газа. Готовят суспензию тонкоизмельченного угля с водой и непрерывно подают ее насосом высокого давления в реактор, работающий под давлением. На этой установке производится 18900 м3 синтез-газа в час; синтез-газ направляют на получение аммиака. Применяли подогрев водо-угольной сус­пензии и частичное отделение образующихся паров. Многолетняя эксплуатация установки показала принципиальную пригодность процесса, но в 1958 г. уста­новка была остановлена по экономическим причинам.

В 1973 г. фирма TDC снова начала опытно-конструкторские работы и построила новую опытную установку (Монтебелло, штат Калифорния) с производительностью по углю до 500 кг/ч. На этой установке не применяли ни подогрев суспензии, ни частичное испарение воды. Схема процесса показана на рис. 69.

Уголь тщательно измельчают до тонины, требуемой для гази­фикации, и направляют на приготовление суспензии с водой [со­отношение уголь -. вода составляет 1 : (0,8 - 1,5) в зависимости от типа угля]. Суспензию насосом высокого давления через кольце­вую форсунку вводят в реакционное пространство. Уголь газифи­цируют при 1100—1500 °С кислородом, подаваемым через цент­ральную форсунку. При столь высокой температуре зола угля плавится. Ее охлаждают водяным паром, гранулируют и удаляют через шлюз, работающий под давлением. Сырой газ сначала в кот­ле-утилизаторе отдает большую часть своего тепла, а затем в скруббере освобождается от твердых частичек. Топливо, которое не  было   газифицировано   или   превратилось   только   частично,

 Схема газификации угля по способу Texaco

Рис. 69. Схема газификации угля по способу Texaco: 1 — реактор; 2—котел-утилизатор; 3— скруббер.

возвращают снова в процесс. Затем предварительно очищенный сырой газ отмывают от СО2 и H2S (включая COS). Соотношение СО : Н2, получаемое при этом, всегда несколько больше, чем 1:1, и зависит от типа используемого топлива: для топлива высокой степени углефикации доля СО всегда заметно больше.

Процесс пригоден в принципе для всех твердых топлив. Особое его преимущество — возможность газификации и нефти и природ­ного газа. В настоящее время консорциумом Ruhrkohle/Ruhrchemie при участии TDC сооружается демонстрационная установка, на которой должен быть испытан процесс при длительной непрерыв­ной работе. Мощность этой установки составляет по чистому газу 10 тыс. м3 в час.

Следует упомянуть об еще одном способе фирмы TDC. Он разработан для производства газа с высокой теплотой сгорания или газа — заменителя природ­ного газа (газ SNG). В этом способе исходное топливо (также в виде водо-угольной суспензии) подают в соединительную линию между двумя ступенями газификации, расположенными друг над другом (рис. 70). В нижней ступени образуется газ с высоким содержанием водорода (этот газ способствует гидро­газификации угля в верхней ступени, приводящей к образованию метана). Полу­кокс уходит с низа ступени гидрогазификации и в ступени газификации газифи­цируется кислородом и водяным паром.

Этот способ до сих пор практически не опробован.

Схема способа Texaco для производства газа с высокой теплотой сгорания

Рис. 70. Схема способа Texaco для производства газа с высокой теплотой сгорания:

1 — сырьевой бункер; 2 — сепаратор; 3 — смеси­тель; 4—ступень гидрогазификации (образова­ние мётана ); 5—ступень нагревания: 6сту­пень -газификации.