Введение к работе
Актуальность темы. Ресурсы нефти и природного газа в Кыргызстане незначительны и в настоящее время наша Республика испытывает острую потребность в жидком моторном топливе и природном горючем газе. Полное или частичное решение этого острого вопроса является актуальной задачей, что подтверждается Указом Президента Кыргызской Республики № VII-2 от і I января і993 года, где приоритетным направлением развития республики определен энергетический комплекс, в том числе угольная промышленность, предусматривающий резкое увеличение добычи углей, прогнозные запасы которых в республике оцениваются порядка 6 млрд. т., и разработку эффективных методов переработки их в горючие газы и моторное жидкое топливо.
Одним из возможных и перспективных путей переработки углей является процесс газификации с получением газа, пригодного для использования в качестве либо энергетического топлива (СО, Н:, CHj), либо как синтез-газ (СО+Н;), на основе которого получают аммиак, метанол, углеводороды и жидкое моторное топгашо по методу Фишера-Тропша.
Традиционно применяемые методы газификации угля - Лурги,
Винклера, Копперсз-Тотцека имеют ряд существенных недостатков,
основными из которых является - ограниченная интенсивность и низкий
уровень КПД процесса. К настоящему времени эти процессы устарели и
исчерпали возможности интенсификации. Повышение экономической
эффективности процесса газификации угля может быть осуществлено при
одновременном увеличении интенсивности процесса и его
энергетического КПД.
В нашей Республике под руководством проф. А.С. Джаманбаева еще в 1970 годах были начаты исследования по газификации углей Кыргызстана.
Цель работы заключается в изучении химического состава и технологических свойств углей месторождения Бешбурхзн как источника сырья для производства синтетического газа, заменителя природного газа путем газификации угля, в разработке способов увеличения степени газификации основного элемента угля - углерода и улучшения состава "юлучаемого газа и нахождении путей использования твердых остатков троцесса.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
-проведение процесса газификации угля в условиях спутноврашз-ощегося потока в центробежном поле, что обеспечивает высокую інтенсивность тепломассообменного процесса:
применение в процессе газификации углей различных катализаторов, в том числе промышленных отходов;
-установление оптимальных параметров процесса газификации углей:
проведение сравнительных "экспериментальных работ по газификации углей месторождении Бешбурхзн и Агулак.
"Научная норщна. Установлено, что угли месторождения Бешбурхан относятся к бурым углям марки БЗ с относительно высоким содержанием (19-4.14!) минеральных компонентов с низким (69-70%) содержанием углерода по сравнению с углями подобного типа других месторождений Кыргызстана и более низкой (3870 ккал/кг) теплотворной способностью. Выход битумов (0,4-1,0%) и первичной смолы (4,2%) незначительны. На основе этих данных уголь охарактеризован как низкосортный, непригодный для переработки в химические продукты путем полукоксования и экстракции, а также для получения брикетов без применения связующих веществ.
Предложен новый вариант технического решения газификации углей, основанный на интенсификации тепло- и массообменных процессов в условиях спутновращающегося потока в центробежном поле.
Установлено, что газификация угля в условиях спутновращающегося потока в центробежном поле позволяет повысить степень газификации за счет интенсификации тепло - массообменного процесса реакции углерода угля и водяного пара в присутствии других газов.
Изучено влияние сбросного электролита КСК, в составе которого содержатся ранее известные катализирующие реагенты (NaOH, Ыа;СОз, Na:SC>4 и др.), на степень газификации угля и состав образующегося газа. Описан предполагаемый механизм каталитического действия электролита КСК.
Показано, что введение сбросного электролита способствует увеличению скорости и степени газификации угля месторождения Бешбурхан к уменьшению расхода водяного пара на конверсию углерода.
Определены кинетические параметры процесса в присутствии катализаторов различной степени активности, в том числе и отходов промышленности, находящихся вблизи месторождения угля.
Показаны путл вариации химического состава получаемого газа и важнейшие технологические параметры в зависимости от температуры процесса, времени контакта, скорости дутья, соотношения водяного парз к углю, вида катализатора и самого угля.
Практическая значимость. Предложен способ переработки низкосортного угля месторождения Бещбурхан в газы, пригодные для технологической и энергетических целей.
Разработан способ и создана установка по газификации мелкозернистого угля в условиях спутновращающегося потока в
центробежном поле с улучшенным тепло- и массообменом, позволяющим интенсифицировать образование горючих газов.
Установлена пригодность применения в качестве катализатора процесса сбросного электролита Кадамжайского сурьмяного комбината.
Показано, что твердый остаток процесса газификации угля может быть использован для очьстки сточных вод Ошского хлопчатобумажного производственного объединения и государственного акционерного общества "Жибек" огкпасящих и загрязняющих веществ.
Апробация рг,боты. Основные положения диссертации докладывались на:.
[.Всесоюзном симпозиуме "Проблемы катализа в упге~-химни", г. Донецк, 1990 г.
2.Научно-практической конференции по проблемам экологии, охраны и рационального использования природных ресурсов, г. Ош, 1990г.
З.Региональной научно-технической конференции "Пути повышения эффективности использования отходов промышленности", г. Ош, 1993 г.
^Межреспубликанской научно-практической конференции по проблемам геоэкологии, охраны и рационального использования природных ресурсов, г. Ош, 19У4г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 статей и тезисов докладов. Получено 1 авторское свидетельство на изобретение, 2 акта на внедрение.
Объем и структура диссертации. Работа изложена на 130 страницах машинописного текста, включает 12 рисунков, 12 таблиц и состоит из общей характеристики. 3 глав, выводов, списка цитируемой литературы (! 17 источников) и приложения.