Способ Hygas разработан Institute of Technology (США). Уголь здесь подвергают гидрогазификации водородсодержащим газом.

В 1970—1971 гг. в Чикаго была построена опытно-промышлен­ная установка производительностью 70 т угля в сутки. Летом 1975 г. она начала работать на лигнитовом угле; ее производи­тельность составила 72 т в сутки [65, 66].

В способе Hygas уголь измельчают до частиц размером 0,15— 1,6 мм и одновременно сушат. Для спекающихся углей предусмотрена предварительная обработка: ≈10% исходного угля при ат­мосферном давлении и 350—400 °С сжигают с воздухом в псевдоожиженном слое. При этом выделяются самые низкокипящие ле­тучие компоненты и окисляется наружная поверхность угольных частиц. Благодаря этому снижается способность угля к вспучи­ванию и исключается его спекание. При дальнейшем развитии процесса предполагают перерабатывать уголь без предваритель­ной обработки [67].

Способ Hygas состоит из двух ступеней (рис. 80). Перед пер­вой ступенью измельченный уголь затирают легким маслом в пасту, которую можно подавать насосом. Угле-масляная паста по­стоянно находится в циркуляции, чтобы предотвратить высажива­ние более крупных частичек из относительно невязкого масла. Из емкости, где она циркулирует, пасту перекачивают в верхнюю зону газогенератора, работающую при 7—10 МПа. Здесь масло испаряется за счет тепла горячего сырого газа. Затем масло из­влекают из газа конденсацией и снова возвращают в процесс.

Высушенные частички угля по вертикальной трубе опускаются в первую ступень гидрогазификации. Там уголь нагревается до 675°С горячим газом из второй ступени; в условиях прямотока он подвергается термическому разложению и частично газифици­руется. Продукты полукоксования подвергают гидрогенизации. При времени пребывания ≈10 с до 20% угля газифицируется (главным образом до метана). В результате снижения скорости в расширенной, верхней части первой ступени газ и твердые ве­щества разделяются; частично газифицированный уголь через вер­тикальную трубу опускается во вторую ступень гидрогазификации. Предполагается часть такого угля (теперь уже малореакционно-способного)   возвращать   в   первую   ступень,   чтобы    уменьшить способность свежего угля спекаться и вспучиваться и тем самым исключить предварительную обработку спекающихся углей.

Во второй ступени гидрогазификации уголь подвергают даль­нейшей газификации водяным паром и водородсодержащим газом при 955 °С. Температура регулируется самопроизвольно — за счет перераспределения долей различных реакций. Экзотермическая реакция образования метана подавляется с повышением темпера­туры, в противоположность эндотермической реакции водяного пара с углем. Температура определяется равновесием между вы­делением и поглощением тепла. В этих двух ступенях углерод ис­ходного угля газифицируется на ≈45%.

Остаточный кокс можно применять для производства газифи­цирующего   водородсодержащего   агента.  Для   этого   существуют

Рис. 80. Схема способа Hygas:

1- зона испарения масла;   2—зона   разделения  твердых  веществ  и газа; 3—первая ступень гидрогазификации (675 °С, ≈7 МПа); 4 — вторая ступень гидрогазификации (955 С, ≈0,7 МПа); 5—зона газификации водяным паром и кислородом (1020 °С, ≈7МПа).

Водородсодержащий    газифицщующий    агент     получают     автотермнческой     газификацией кокса водяным паром и кислородом.

Рис. 81.  Схема производства водорода железо-паровым способом:

1_, 2— I и II ступени восстановления;   3— I ступень окисления: 4—точка контроля за высотой псевдоожиженного слоя; 5 — II ступень окисления.

Таблица 22. Состав сырого газа, получаемого способом Hygas, при разных способах производства водородсодержащего газифицирующего агента 

три варианта. На рис. 80 представлен один из них — автотерми­ческая газификация остаточного кокса водяным паром и кислородом в псевдоожиженном слое, непосредственно объединенная с газогенератором Hygas. По другому варианту остаточный кокс газифицируют водяным паром, причем необходимое тепло подво­дят за счет прямого электрообогрева псевдоожиженного слоя. Третья возможность производства водорода — так называемый железо-паровой способ (рис. 81). С помощью низкокалорийного газа в двух ступенях осуществляется восстановление: Fe₂O₃→ 2FeO. Этот оксид в двух окислительных ступенях снова окис­ляется водяным паром до Fe₃О₄. Низкокалорийный газ используют для пневматической доставки оксида железа. При восстановлении газ отдает ≈50% своего тепла, а остальное тепло можно использовать для производства энергии. Как и в случае двух других вариантов, при таком производстве водорода остаточный кокс газифицируется не полностью, его потом можно частично приме­нить для производства энергии.

В зависимости от способа производства газифицирующего агента получают разный состав сырого газа газификации, приве­денный в табл. 22.