Технологическая линия для переработки водоугольной смеси в синтетические моторные топлива
Полезная модель относится к области переработки низкосортных углей, путем их газификации с последующим каталитическим превращением полученного синтез-газа в синтетические жидкие моторные топлива и ценные химические продукты. Основной задачей, решаемой полезной моделью является обеспечение возможности получения синтетических моторных топлив при переработке низкосортного угля. Решение указанной задачи обеспечено тем, что технологическая линия для переработки угля в синтетические моторные топлива, содержащая установку подготовки угля, установку, установка газификации водоугольной смеси, согласно полезной модели, технологическая линия дополнительно содержит, установку очистки продуктов газификации от каталитических ядов, установку получения кислорода, установку моноэтаноламиновой очистки синтез-газа, установку переработки синтез-газа в синтетические углеводороды, установку моноэтаноламиновой очистки газообразных продуктов синтеза углеводородов, установку гидрирования диоксида углерода в углеводородные фракции, установку получения синтез-газа парциальным окислением газообразных углеводородов, установку ректификации моторных топлив, установку ароматизации бензина и автоматизированную систему управления технологическими процессами. Кроме того все указанные установки функционально связаны.
Полезная модель относится к области переработки низкосортных углей, путем их газификации с последующим каталитическим превращением полученного синтез-газа в синтетические жидкие моторные топлива и ценные химические продукты.
Известна технологическая линия для термической переработки твердого топлива с получением синтез-газа, как основы для каталитического синтеза жидких углеводородов (моторных толлив) включающая смеситель измельченного угля с газообразным окислителем и подачу этой смеси в газификатор. В качестве окислителя в данной технологической линии используется водяной пар и кислород, см. патент Франции 2491490, М. кл. С 10 J 3/46.
Однако эта технологическая линия неэффективна из-за трудностей подержания необходимой температуры в газификаторе, где в качестве высокотемпературного источника энергии используется электрическая дуга, регулирование мощности которой малоэффективно, ненадежно и сложно.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип полезной модели является технологическая линия с использованием плазмотермического способа переработки угля в синтез-газ, включающая установку подготовки угля, установку термообработки угля, газификатор и плазмореактор. Процесс газификации осуществляется в три стадии, две из которых проходят в трубчатых теплообменниках газификационной колонны, а третья проводится в объеме плазмореактора в присутствии реагента. Подготовка угля производится путем его диспергирования в метаноловой воде, полученная водоугольная смесь (ВУС) нагревается в горизонтальных трубах перед первой стадией газификации до 500-600К в потоке отходящих из газификационной колонны дымовых газов, подаваемых в межтрубное пространство реактора, а перед второй стадией газификации ВУС нагревается до 1200-1400К в потоке синтез-газа, отводимого из плазмореактора. Полученный в плазмореакторе синтез-газ охлаждают и очищают от примесей в центробежно-барботажном аппарате с помощью атмосферного воздуха и воды, при этом атмосферный воздух затем используют с частью синтез-газа в топочном устройстве, а воду подают в диспергирующее устройство для приготовления угольной суспензии, см. Патент РФ 2047650, кл. 6 С 10 J 3/18, 93 г
Недостатком этой технологической линии является сложность использованного в ней технологического процесса, осуществляемого в три стадии, а также затрудненный проход сначала суспензии, а затем угля и газообразных продуктов реакции по горизонтально расположенным трубам реактора, что может привести к закупорке труб и их разрыву, а также то, что в этой технологической линии
на заключительной стадии получения синтез-газа используются очень высокие температуры 2227-2727°С, что требует использования нетрадиционных аппаратов и материалов для их изготовления. Кроме того, эта технологическая линия не позволяет получать из синтез газа синтетические моторные топлива.
Технической задачей, решаемой полезной моделью является устранение указанных недостатков при переработке угля, а также обеспечение возможности получения из синтез газа синтетических моторных топлив.
Решение указанной задачи обеспечено тем, что технологическая линия для переработки угля в синтетические моторные топлива, содержащая установку подготовки угля, установку, установка газификации водоугольной смеси, согласно полезной модели, технологическая линия дополнительно содержит, установку очистки продуктов газификации от каталитических ядов, установку получения кислорода, установку моноэтаноламиновой очистки синтез-газа, установку переработки синтез-газа в синтетические углеводороды, установку моноэтаноламиновой очистки газообразных продуктов синтеза углеводородов, установку гидрирования диоксида углерода в углеводородные фракции, установку получения синтез-газа парциальным окислением газообразных углеводородов, установку ректификации моторных топлив, установку ароматизации бензина и автоматизированную систему управления технологическими процессами при переработке угля в синтетические моторные топлива, при этом установка газификации подключена к установке очистки продуктов газификации от каталитических ядов и снабжена линией вывода минеральной составляющей угля, а также подключена к линии подачи кислорода от установки получения кислорода, линии подачи диоксида углерода от установки моноэтаноламиновой очистки газообразных продуктов синтеза углеводородов и линии подачи газообразных углеводородов от установки гидрирования диоксида углерода в углеводородные фракции, установка приготовления водоугольной смеси подключена к линии подачи воды из установки переработки синтез-газа в синтетические углеводороды, установка очистки продуктов газификации от каталитических ядов подключена к последовательно подключенным установке моноэтаноламиновой очистки синтез-газа, установке переработки синтез-газа в синтетические углеводороды, установке моноэтаноламиновой очистки газообразных продуктов синтеза углеводородов, установке гидрирования диоксида углерода в углеводородные фракции к которым параллельно подключена установка получения синтез-газа парциальным окислением газообразных углеводородов, которая по линии отвода синтез-газа, подключена к установке переработки синтез-газа в синтетические углеводороды, по линии отвода водорода, подключена к установке моноэтаноламиновой очистки газообразных продуктов синтеза углеводородов, по линии ввода в нее газообразных углеводородов, подключена к установке моноэтаноламиновой очистки газообразных продуктов синтеза углеводородов, а также подключена к линии отвода
воды из установки гидрирования диоксида углерода в углеводородные фракции, при этом установка переработки синтез-газа в синтетические углеводороды подключена к, последовательно подключенным по линиям подачи жидких углеводородов, установке ректификации моторных топлив и установке ароматизации бензина, которые снабжены линиями отвода газообразных углеводородов и линиями отвода, соответственно, дизельного топлива и бензина. Кроме того, установка получения кислорода снабжена линией отвода азота.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, где схематично представлена принципиальная технологическая схема по переработке в синтетические моторные топлива угля.
На чертеже использованы следующие позиции:
1 - установка приготовления водоугольной смеси (ВУС) (уголь и техническая вода).
2 - установка газификации ВУС.
2а - установка очистки продуктов газификации от каталитических ядов (соединений металлов, серы, фосфора, галогенов и мышьяка).
3 - установка получения кислорода.
4 - установка моноэтаноламиновой очистки синтез-газа.
5 - установка переработки смеси оксида углерода и водорода (синтез-газ) в синтетические углеводороды.
6 - установка моноэтаноламиновой очистки газообразных продуктов синтеза углеводородов.
7 - установка гидрирования диоксида углерода в углеводородные фракции.
8 - установка получения синтез-газа парциальным окислением газообразных углеводородов.
9 - установка ректификации моторных топлив (жидких и газообразных углеводородов).
10 - установка ароматизации бензина.
11 - автоматизированная система управления технологическими процессами при переработке низкосортного угля в синтетические моторные топлива (АСУ ТП).
Вышеперечисленные технологические установки входят в состав технологической линии, предназначенной для переработки низкосортного угля.
Работа предложенной технологической линии осуществляется следующим образом.
Уголь поступает в установку приготовления водоугольной смеси 1, в которой на первом этапе его измельчают до фракции размером 100-200 мкм, а затем смешивают с водой и реагентами, обеспечивающими устойчивость водоугольной смеси. Полученная водоугольная смесь поступает на установку газификации 2. В установке газификации под воздействием температуры и от плазменных горелок происходят процессы взаимодействия углеродной составляющей угля и воды, приводящие к образованию оксида углерода, водорода, углеводородных газов и жидких органических соединений.
Газообразные продукты газификации подвергают очистке от каталитических ядов: соединений металлов, серы, фосфора, галогенов и мышьяка на установке 2а.
Полученная на установке газификации водоугольной смеси парогазовая смесь, содержащая воду, монооксид углерода, водород, диоксид углерода и примеси, направляется на установку моноэтаноламиновой очистки 4. После очистки содержание серы снижается до необходимого уровня - не более 0,1 г/100 нм3. Из парогазовой смеси выделяются вода, монооксид углерода и водород. Вода возвращается в технологический цикл. Синтез газ подвергается очистке от посторонних примесей и направляется на установку синтеза углеводородов Фишера-Тропша 5, где в присутствии специальных
катализаторов происходит образование углеводородов и побочных продуктов реакции (воды и диоксида углерода). Парогазовая смесь продуктов реакции поступает на установку моноэтаноламиновой очистки газообразных продуктов синтеза углеводородов 6. Реакционная вода, содержащая растворимые кислородсодержащие соединения, поступает на установку 1 - приготовления водоугольной смеси. Жидкие углеводороды направляются на установку ректификации моторных топлив 9, где происходит разделение бензиновой и дизельной фракции. Бензиновая фракция направляется на установку ароматизации бензина 10. Газообразные углеводороды с установок 9 и 10 направляются на плазменные горелки установки 2 - газификации ВУС. Диоксид углерода подается на установку 7 - гидрирования водородом, который поступает из установки парциального окисления 8. В присутствии катализатора образуются газообразные углеводороды и вода (побочный продукт реакции). Газообразные углеводороды направляются на плазменные горелки установки 2 - газификации ВУС. Газообразные углеводороды, полученные в процессе синтеза углеводородов (на установке 6), направляются на установку парциального окисления 8, где в присутствии катализатора протекают реакции с образованием монооксида углерода и водорода. При регенерации катализатора водой выделяется водород, используемый на установке 7 - гидрирования диоксида углерода. Целевой продукцией установки 8 является синтез-газ, который после очистки от примесей направляется на установку получения синтетических углеводородов 5.
Автоматизированная система управления 11 технологическими процессами технологической линии по переработке угля в синтетические моторные топлива (АСУ ТП) включает в себя автоматизацию управления отдельно взятой установки и всем комплексом производства в целом. Каждый технологический процесс представляется в виде мнемосхем, графиков температуры, давления, расходов газов на устройствах отображения с архивацией данных. На всех этапах технологического процесса всех установок предусмотрена возможность аварийного отключения с последующим автоматическим и ручным выключением.
Управление технологическим процессом выполняется как в автоматическом, так и в ручном режиме.
Предложенная технологическая линия позволяет перерабатывать низкосортный уголь в синтетические топлива. Получаемое топливо превосходит значение минимального цетанового числа на 10-15 пунктов, не содержит сернистых компонентов и соединений тяжелых материалов, что существенно улучшает его эксплутационные характеристики. Получаемый автомобильный бензин отвечает требованиям, предъявляемым к бензину марки «Премиум 95», и отличается пониженным содержанием бензина и олефинов. Улучшение этих показателей существенно уменьшает токсичность выбросов.
1. Технологическая линия для переработки угля в синтетические моторные топлива, содержащая установку подготовки угля, установку, установка газификации водоугольной смеси, отличающаяся тем, что технологическая линия дополнительно содержит, установку очистки продуктов газификации от каталитических ядов, установку получения кислорода, установку моноэтаноламиновой очистки синтез-газа, установку переработки синтез-газа в синтетические углеводороды, установку моноэтаноламиновой очистки газообразных продуктов синтеза углеводородов, установку гидрирования диоксида углерода в углеводородные фракции, установку получения синтез-газа парциальным окислением газообразных углеводородов, установку ректификации моторных топлив, установку ароматизации бензина и автоматизированную систему управления технологическими процессами при переработке угля в синтетические моторные топлива, при этом установка газификации подключена к установке очистки продуктов газификации от каталитических ядов и снабжена линией вывода минеральной составляющей угля, а также подключена к линии подачи кислорода от установки получения кислорода, линии подачи диоксида углерода от установки моноэтаноламиновой очистки газообразных продуктов синтеза углеводородов и линии подачи газообразных углеводородов от установки гидрирования диоксида углерода в углеводородные фракции, установка приготовления водоугольной смеси подключена к линии подачи воды из установки переработки синтез-газа в синтетические углеводороды, установка очистки продуктов газификации от каталитических ядов подключена к последовательно подключенным установке моноэтаноламиновой очистки синтез-газа, установке переработки синтез-газа в синтетические углеводороды, установке моноэтаноламиновой очистки газообразных продуктов синтеза углеводородов, установке гидрирования диоксида углерода, в углеводородные фракции к которым параллельно подключена установка получения синтез-газа парциальным окислением газообразных углеводородов, которая по линии отвода синтез-газа, подключена к установке переработки синтез-газа в синтетические углеводороды, по линии отвода водорода, подключена к установке моноэтаноламиновой очистки газообразных продуктов синтеза углеводородов, по линии ввода в нее газообразных углеводородов, подключена к установке моноэтаноламиновой очистки газообразных продуктов синтеза углеводородов, а также подключена к линии отвода воды из установки гидрирования диоксида углерода в углеводородные фракции, при этом установка переработки синтез-газа в синтетические углеводороды подключена к, последовательно подключенным по линиям подачи жидких углеводородов, установке ректификации моторных топлив и установке ароматизации бензина, которые снабжены линиями отвода газообразных углеводородов и линиями отвода, соответственно, дизельного топлива и бензина.
2. Технологическая линия по п.1, отличающаяся тем, что установка получения кислорода снабжена линией отвода азота.
