После предварительных опытов в лабораторном масштабе и подробных исследований для разработан­ного Bureau of Mines способа Synthane была сооружена опытная установка производительностью 70 т угля в сутки *.

Важной особенностью этого способа является ступень предва­рительной обработки угля (рис. 82). Уголь подсушивают и предва­рительно  измельчают до среднего размера  зерен 0,25 мм. С помощью

 
Рис. 82.  Схема способа Synthane:

1—шлюз для угля; 2—аппарат для пред­варительной обработки угля; 3 — газо­генератор; 4— скруббер с соплом Вентури; 5—скруббер с насадкой.

системы шлюзов из­мельченный уголь при рабо­чем давлении подают в ап­парат предварительной об­работки, куда дозируют во­дяной пар и кислород. На этой ступени уголь в псевдоожиженном слое с добав­кой ≈12% паро-кислородной смеси при 400 °С под­вергается частичному тер­мическому разложению и окислению. Этим снижается способность угля к спеканию и вспучиванию. Из аппарата предва­рительной обработки "полукокс" совместно с газом полукоксова­ния попадает в головную часть газогенератора. Здесь он проходит в свободном падении, подвергаясь полному разложению. В нижней части аппарата уголь в псевдоожиженном слое газифицируют смесью кислорода и водяного пара, распыляемых с помощью .входных отверстий конической формы. Температура составляет ≈1000°С, рабочее давление может достигать 7 МПа.

Остаточный кокс, содержащий до 30% углерода из исходного угля, выносится из псевдоожиженного слоя вниз и под давлением подвергается «тушению» водой. Коксовый шлам дросселируют; его можно применять для производства энергии. Сырой газ выходит из верхней части газогенератора и освобождается от пыли и смо­лы, проходя скруббер с соплом Вентури и скруббер с насадкой, в которые впрыскивают воду [68—71].

Способ Synthane отличается простотой аппаратурного оформ­ления. Он позволяет перерабатывать угли всех типов; более поло­вины метана от количества, содержащегося в конечном газе, про­изводится уже непосредственно в газогенераторе. Типичный состав сырого газа таков (в % об.):

Теплота его сгорания составляет Q_B = 16,2 МДж/м³.

Недостатки процесса заключаются в том, что при этом газифи­цируется только 65% углерода, содержащегося в угле. Кроме того, имеются трудности при шлюзовании и дозировании угля, сопро­вождающиеся потерями энергии.

При разработке процесса Synthane до сих пор главное внима­ние уделяли ступени предварительной подготовки угля. Требова­лось, чтобы образующийся на этой ступени газ с высоким содер­жанием метана можно было включить в состав товарного газа. Сначала предусматривали предварительную обработку угля кис­лородом и водяным паром во время свободного падения угля. Соответственно этому считали, что ступень предварительной под­готовки, как показано на рис. 83, нужно располагать непосредст­венно над газогенератором. Такое решение, однако, оказалось не­выполнимым, так как время пребывания угля в камере при свобод­ном падении было слишком мало и не обеспечивало достаточной степени предварительной обработки. Уменьшение размера части­чек в большой мере свело бы на нет преимущество упрощения ап­паратуры из-за повышения стоимости измельчения угля и сниже­ния производительности газогенератора.

Поэтому были проведены широкие исследования ступени пред­варительной обработки угля в условиях псевдоожиженного слоя. Они показали, что уголь с размером частиц >0,25 мм при соот­ветствующих затратах можно обработать в таком слое до полного исчезновения спекающейся способности. При таких частицах до­пустима скорость газа в газогенераторе до 1,2 м/с без выноса угля.

Рис. 83.  Схема   способа Synthane с первичной обработкой угля и условиях его свободного падения:

1 — зона предварительной подготовки угля при его свободном падении; 2—зона газификации в псевдоожиженном слое; 3 — скруббер.

 ----------- 

* В Oil a. Gas J.  (1977, v. 75, № 31, p. 81—82, 84, 88)  сообщаются результаты  пусковых  испытаний  этой  установки.  Максимальная  длительность  непре­рывной работы составила 42 ч. Обнаружились трудности, обусловленные шлакованием в зоне газификации, большим уносом угля и др.