WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаХімія → Піроліз твердих горючих копалин - Реферат

Піроліз твердих горючих копалин - Реферат

кокс.
У процесі піролізу при постійному нагріванні у вугіллі відбуваються істотні зміни. Спочатку при температурах до 125-1600С випаровується волога, а потім починається розкладання органічної маси. По мірі протікання процесу видаляються кисень, водень і азот, а твердий залишок збагачується вуглецем. На початкових стадіях при температурах до 200 0С кисень виділяється в основному у вигляді діоксиду вуглецю і пірогенетичної води за рахунок відщеплення функційних груп, що супроводжуєтьсяться реакціями конденсації радикалів, що залишаються.
Азот палива виділяється у вигляді аміаку, інших азотистих сполук і у вільному стані. Кисень палива також починає переходити в феноли, жирні кислоти і інші кисеньвмісткі речовини.
При піролізі бурого вугілля в інтервалі температур 200-350 0С відбувається плавне зменшення твердого залишку, виділення пари і газів збільшується усього на 6-7 %. Зона від 350 до 450 0С характеризується підвищенням швидкості виходу парагазової фази і більш різким зменшенням виходу твердого залишку. У температурному інтервалі 450-550 0С відбуваються невеликі зміни виходу як твердого залишку, так і парагазової суміші.
Кількість і склад продуктів піролізу залежать від розміру частинок вугілля, швидкості і кінцевої температури нагрівання.
При збільшенні розміру частинок вугілля дещо меншає вихід смоли напівкоксування і підвищується кількість пірогенетичної води і газу, що пов'язано з наявністю різниці температур між зовнішньою поверхнею і центром частинки, пропорційній теплопровідності і розміру частинок. Процес піролізу всередині частинки відстає у часі від більш нагрітих периферійних дільниць. Леткі продукти, що утворюються всередині частинки, дифундують до її поверхні, проходять зони підвищення температури і зазнають повторних термічних перетворень.
Визначальний вплив на вихід і склад продуктів піролізу має кінцева температура, до якої нагрівають вугілля. Підвищення кінцевої температури приводить спочатку до зростання (в зоні напівкоксування ), а потім до зниження виходу смоли, збільшення виходу газу і зниження виходу твердого залишку.
Нарівні з температурою на вихід продуктів напівкоксування істотно впливає швидкість нагрівання вугілля. При швидкісному напівкоксуванні за рахунок зменшення виходу газу, пірогенетичної води і напівкоксу зростає вихід рідких продуктів. Це пояснюється тим, що при швидкому нагріванні вугілля смола відразу ж покидає частинки у вигляді пари, не зазнаючи повторних перетворень. При повільному проведенні процесу середні і важкі фракції смоли, проходячи через периферійні ділянки вугільних частинок, розкладаються з утворенням додаткової кількості легкокиплячих фракцій і газу або конденсуючись взаємодіють з твердою фазою. Тверді продукти, що утворюються при конденсації важких фракцій смоли, поліпшують якість напівкоксу, істотно збільшуючи його міцність.
Стадії термічного розкладання:
а) сушка протікає при кімнатній температурі, інтенсифікується по мірі підвищення температури нагрівання і практично закінчується при 105-110 0С;
б)110-200 0С - виділення гігроскопічної і колоїдно-пов'язаної вологи, а також оклюдованих газів, початок термічної деструкції торфу і бурого вугілля;
в)200-(300-350) 0С - термічна підготовка. Утворюються газоподібні продукти термічної деструкції (СО2, СО, N2), відбувається відщеплення термічно нестійких кисеньвмістких груп;
г)300-500 0С - напівкоксування. Посилення термічної деструкції органічної маси вугілля з інтенсивним виділенням газів і парів, а також зі спікливого вугілля рідкої фази (продукти - напівкокс, первинний газ, смола);
д) 550-800 0С - середньотемпературне коксування. Посилення процесів деструкції з одночасною інтенсифікацією процесів синтезу (продукти - кокс, газ, смола);
е) 900-1100 0С - високотемпературне коксування з переважанням процесів синтезу (продукти - кокс, газ, смола).
Продукти напівкоксування
Склад і вихід продуктів напівкоксування залежить від вигляду ТГК, ступеня вуглефікації і температури піролізу (таблиця 2.15).
У процесі напівкоксування ТГК зазнають складних перетворень, що супроводяться перерозподілом хімічних елементів органічної маси, між твердими, рідкими і газоподібними продуктами. Характер цього переросподілу залежить від природи і ступеня метаморфізму ТГК, що видно з таблиці 2.16.
Таким чином, найбільш "рухливими" елементами у вугіллі є водень і кисень, причому найбільш велика інтенсивність виділення цих елементів у сапропелітів, а у гумусового вугілля вона знижується із зростанням ступеня вуглефікації.
Таблиця 2.15 - Вихід продуктів напівкоксування (% на суху масу)
Вид ТГК Напівкокс Первинна смола Пірогенетична вода Первинний газ
Торф 33,6-50,9 7,7-23,1 14,2-26,8 15,9-31,8
Підмосковне буре вугілля 71,0-76,0 5,5-14,3 2,5-12,6 5,8-21,0
Олександрійське буре вугілля 55,4-61,8 10,6-15,8 7,4-9,2 18,3-21,1
Кизеловське
кам'яне вугілля 73,0 16,7 2,5 7,8
Донецьке вугілля марки "Д" 70,1-74,3 10,3-18,1 3,1-8,7 10,7-16,5
- '' - "Г" 75,8 10,3 3,6 10,3
-"- "К" 84,8 5,8 1,7 7,7
-"- "ПС" 91,1 2,4 0,5 6,0
Сапропеліт (балхашит) 10,3 65,9 8,4 15,4
Ліптобіоліт (піропісит) 13,2 68,3 3,8 14,7
Горючий сланець прибалтійський. 52,6-86,4 8,2-34,1 1,8-9,9 2,7-6,1
Горючий сланець волжський 75,6-79,1 9,6-11,6 6,4-7,2 4,9-5,7
Горючий сланець прибалтійський. 14,2* 59,0* 8,1* 18,7*
* на горючу масу
Таблиця 2.16 - Кількість елементів, що залишилися в твердому залишку при 500 0С (% до початкового вугілля)
Вид ТГК С Н N О
Сапропеліти 54-61 21-27 17-32 17-32
Буре вугілля 78-83 36-39 - 14-43
Молоде кам'яне вугілля 75-82 35-60 68-85 10-52
Напівкокс. Зольність напівкоксу вище за зольності початкового вугілля, оскільки мінеральні компоненти практично не відлучаються при температурі напівкоксування.
Вихід летких речовин з напівкоксузалежить від їх виходу з вугілля, становлячи 23-25 % від вихідного.
Вміст вуглецю в напівкоксі завжди вище, ніж в початковому вугіллі, причому, чим молодше вугілля, тим більше зростає вміст вуглецю в напівкоксі. Так, якщо у вугіллі вміст Сdaf коливається від 68 до 85 %, то в напівкоксі - від 84,4 до 91,8 %. Вміст водню у вугіллі змінюється від 9,15 до 3,86 %, а в напівкоксі - 4,38 - 2,65 %, тобто на 5,3 і 1,7 %.
Вміст кисню в напівкоксі не перевищує 5 %.
Таким чином, напівкокси завжди мають більш близький елементний склад і більше збагачені вуглецем, що підвищує їх якість, як енергетичного палива, оскільки теплота їх згоряння (32-35 МДж/кг) значно вище, ніж у вихідного молодого вугілля і торфу.
У залежності від спікливості вугілля напівкокс може бути спеченим або залишатися в шматках і зернах.
Напівкокс має підвищену пористістю (40-45 % проти 5-6 % у вугілля) і відповідно малу насипну густину (0,5-0,6 т/м3). Він має високу реакційну здатність до СО2, добре горить, легко запалюється.
Елементарні структурні одиниці напівкоксу відрізняються від вихідного вугілля більшим ступенем конденсації, що дозволяє говорити про принципову схожість процесу термодеструкції і метаморфізму в природних умовах.
Газ напівкоксування. Первинний газ (газ напівкоксування) прийнято називати прямим до конденсації з нього пари і вловлювання газового бензину і зворотним після видалення компонентів первинної смоли і газового бензину. Склад зворотного первинного газу залежить від технологічних умов процесу, сировини і конструкцій печей (таблиця 2.17).
Таблиця 2.17 - Приблизний склад первинних газів (об'ємні проценти) і теплота їх горіння
Компоненти газу З сапропелітів З торфів З бурого вугілля З кам'яного вугілля
СО2+Н2S 23-24 50-55 10-20 1-7
CO 9-10 17-18 5-15 1-6
CmHn 5-6 3- 4 1-2 3-5
O2 - - 0,1-3,0 0,1-0,8
H2 10-12 3- 4 10-30 10-20
CH4 і гомологи 40-41 10-12 10-25 55-70
N2 8-9 6-7 10-30 3-10
Qh, МДж/м3 22,2-23,0 9,6-10,0 14,6-18,8 27,2-33,4
З підвищенням температури напівкоксування склад первинних газів помітно змінюється (таблиця 2.18).
Таблиця 2.18 - Склад первинних газів з довгополуменевого
Loading...

 
 

Цікаве