Многоступенчатые процессы газификации

Уже разработка аллотермических способов газификации угля, как второго поколения процессов, наметила тенденции разложения его на стадии. Например, осуществляют разделение стадий термической деструкции, полукоксования, и га­зификации полукокса или кокса.

К многоступенчатым процессам следует отнести:

- двухступенчатый процесс с псевдоожиженным слоем реагентов при высоком давлении - способ Synthane (рис. I.8);

- процесс гидрогазификации водородсодержащим газом углемасляной пасты - способ Hygas (рис. I.9).

Процессе Synthane . Измельченный до 0,25 мм сухой уголь через шлюз 1 подают во вспо­могательный аппарат с псевдоожиженным слоем 2, куда вводят парокислородное дутье. Там при 400 ⁰С и 7 МПа уголь подвергается частичному

т

РИС. I.8. Схема способа Synthane:

1-шлюз для угля; 2-аппарат для предварительной обработки угля; 3-газогенератор; 4-скруббер с соплом вентури; 5-скрубер с насадкой;

I-уголь; II-пар; III-кислород; IV-полукокс +газ; V-пар+кислород; VI-кокс+зола; VII-вода; VIII-газ; IX-смола с пылью.

ермическому разложению и окислению. Благодаря этому снижается его способность к спеканию. Обработанный таким образом уголь вместе с газообразными продуктами и непрореагировавшим водяным паром вводят в верхнюю часть газогенератора 3, где он частично газифицируется в падающем слое при 590-790 ⁰С, а затем реагирует с кислородом и паром в нижней части генератора при 950-1000 ⁰С и 7 МПа. Непрореагировавший кокс и золу выводят из нижней части газогенератора, предварительно охладив водой. Газообразные продукты отбирают из верхней части через встроенный циклон. Далее горячий газ проходит через скрубберы 4 и 5. Где он охлаждается и от него отделяется смола и пыль. Газогенератор производительностью 70 т угля в сутки имеет высоту 30 м и диаметр 1,5 м. Типичный состав сырого газа (% об.): 16,7 СО, 27,8 Н₂, 29 СО₂, 0,8 С_nН_m, 24,5 СН₄, 1,3 прочие. Теплота сгорания газа 16 МДж/нм³. В рассматриваемом способе газификации подвергается не весь углерод топлива, а лишь 65%.

С

РИС. I.9. Способ Hygas:

1-зона испарения масла; 2-зона разделения; 3-первая ступен ги-дрогазификации; 4-вторая ступень гидрогазификации; 5-зона газификации водяным паром и кислородом;

I-паста; II-сырой газ; III-пар; IV-кислород; V‑остаточный кокс

пособ Hygas осуществляют при 7-10 МПа. Уголь предварительно измельчают до 0,15-1,6 мм, высушивают и замешивают с легким ароматизированным углеводородным маслом в пасту, пригодную для перекачивания насосом. Пасту подают в верхнюю часть газогенератора, где масло испаряется за счет тепла горячего газа, поднимающегося снизу. Затем масло конденсируют, извлекают из газового потока и возвращают в процесс. Высушенные частицы угля по обводной трубе опускаются в первую ступень гидрогазификации, где при 650 ⁰С уголь подвергается термическому разложению и частичной газификации (20% угля). Газифицирующий агент -водородсодержащие газообразные продукты, поднимающиеся из второй ступени гидрогазификации. Непрореагировавший полукокс частично возвращают в первую ступень гидрогазификации для уменьшения спекаемости свежего угля. Остальное количество полукокса по обводной трубе направляют на вторую ступень гидрогазификации, где процесс протекает при 925-960 ⁰С. Во второй ступени 30% исходного угля реагирует с водородсодержащим газом и водяным паром, поднимающимися из нижней части аппарата. В этой зоне осуществляется окончательная газификация кокса на парокислородном дутье. Все ступени работают по принципу псевдоожиженного слоя. Реактор производительностью 70 т угля в сутки имеет диаметр 1,7 м и высоту 39м. Получаемый газ содержит (% об.) 23,8 СО, 30,2 Н₂, 24,5 СО₂ и 18.7 СН₄. Его теплота сгорания 15 МДж/нм³.

Остановимся на примере многоступенчатого процесса COGAS.

Он протекает в ступени 4 (рис. I.10) в псевдоожиженном слое. Подвод тепла Осуществляется за счет тепла части твердых остатков предыдущих ступеней (полукокса-кокса), нагретых в отдельной ступени за счет тепла сжигаемых пылевидных остатков. В качестве дутья используется водяной пар, транспортирующим агентом и дополнительным теплоносителем является водяной газ.

Для поддержания заданной температуры процесса в зону газификации иногда вводят горячие керамические гранулы.

К сырью не предъявляют особых требований.

РИС. I.10.Схема способа COGAS: