Газификация горючих сланцев - davaiknam.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
К вопросу о генезисе медистых песчаников и сланцев западного предуралья 1 61.21kb.
Правила безопасности при обогащении и брикетировании углей (сланцев) 41 2482.64kb.
Прибор для поиска утечек горючего газа testo 316-1 1 24.71kb.
Требования к составу и правилам оформления представляемых на государственную... 8 791.19kb.
Математическое моделирование зажигания слоя лесных горючих материалов... 1 19.93kb.
Горючие полезные ископаемые. Их охрана 1 99.79kb.
Программа «Социальное развитие села Тульской области до 2013 года» 1 82.29kb.
Пиролиз горючего сланца 1 370.04kb.
01 декабря 2006, Рабочий путь, Смоленская обл 1 81.11kb.
Начало part 2 10 doc Фиг. 175. Нижний уступ структуры Битут 1 203.75kb.
Применение основ термодинамики для исследования горения 1 55.41kb.
Ogu 2013 17-я Международная конференция “Нефть и Газ Узбекистана” 1 202.33kb.
Направления изучения представлений о справедливости 1 202.17kb.

Газификация горючих сланцев - страница №1/1

Лабораторная работа
ГАЗИФИКАЦИЯ ГОРЮЧИХ СЛАНЦЕВ
Газификация твердого топлива представляет собою совокупность окислительных и восстановительных процессов, в результате которых органическое вещество исходного топлива превращается в смесь газов, содержащую горючие компоненты (СО, Н2, СН4) и балластные примеси (CO2, N2, H2O).

Сырьём для процесса обычно служат каменный уголь, бурый уголь, горючие сланцы, торф, дрова, мазут, гудрон.

Газификацию твердых топлив можно рассматривать как неполное окисление углерода. В качестве окисляющих агентов наиб. часто используют кислород (1), диоксид углерода (2) и водяной пар (3):

C + ½O2 → CO + 123,2 кДж/моль (1)

C + CO2 → 2CO –161,5 кДж/моль (2)

C + H2O → CO + H2 – 136,9 кДж/моль (3)

Наряду с основными реакциями в процессе газификации твердого топлива протекают следующие:

C + O2 → CO2 + 408,9 кДж/моль

CO + H2O → CO2 + H2 + 42,8 кДж/моль

C + 2H2 → CH4 – 74,8 кДж/моль

CO + 2H2 → CH4 + H2O + 206,2 кДж/моль

CO + H2 → ½CH4 + ½СО2 + 123,8 кДж/моль

Полученные в ходе газификации генераторные газы используются в качестве топлива, а после очистки от H2S, CS2, CO2 – как источник водорода в производстве аммиака, смесь реагентов в производстве метанола и жидких углеводородов (синтез Фишера-Тропша) и др.

Горючие сланцы – это тонкозернистые твердые породы, содержащие органические соединения, до 20% которых приходится на долю битумов, а остальная часть представлена керогеном

Одним из основных преимуществ горючих сланцев перед другими видами твердых горючих ископаемых является высокое атомное соотношение Н/С в их органической массе, равное в некоторых случаях 1,7 (нефть 1,9; уголь 0,4–0,5), а также уникальный состав органического вещества, позволяющий сегодня судить не столько об энергетической, сколько об энерготехнологической и химической переработке этого вида горючих ископаемых. Основные негативные отличия их от других видов горючих ископаемых – значительное содержание осадочных пород, главным образом карбонатов, и повышенное содержание серы, а в иных случаях азота и кислорода, что существенно усложняет технологию переработки данного вида сырья. Первичный продукт переработки – сланцевая смола, вследствие этого, может содержать значительные количества сернистых, азотистых и кислородных соединений.

При газификации горючих сланцев происходит термическое разложение керогена с образованием смолы, газа и углеродистого остатка. При этом выход летучих веществ определяется содержанием и элементным составом органической массы сланцев.


Цель работы

Изучение процесса газификации твердых полезных ископаемых на примере горючих сланцев при заданных преподавателем температуре и скорости подачи воды, анализ газа газификации и составление материального баланса.



Установка газификации горючих сланцев

Принципиальная схема лабораторной установки приведена на рисунке 1. Она включает: прямоточный реактор с электрообогревом (8), печь обогрева испарителя для воды (3), регуляторы температуры и термопары (4, 7), насос для регулирования подачи воды (2), соединённый с цилиндром с водой (1).



Рис. 1. Схема лабораторной установки процесса газификации: 1 – мерный цилиндр, 2 – насос подачи воды, 3 – электропечь (испаритель), 4, 7 – термопары, 5, 6 – регуляторы температуры, 8 – реактор с электрообогревом, 9 – обратный холодильник, 10 – приемная колба, 11, 14, 15 – краны, 12 – абсорбер, 13 – газометр.

Порядок проведения эксперимента

В реактор загружают фракцию сланца 2-4 мм массой 10 г, в мерный цилиндр заливают 100 мл дистиллированной воды, собирают и соединяют элементы установки.

Включают электрообогрев печей реактора 8 и испарителя 3, включают подачу воды в холодильник 9. С помощью регуляторов температуры 5 и 6 устанавливают заданную температуру в испарителе воды и реакторе. Температуру замеряют термопарам 4 и 7.

После повышения температуры реактора до 150оС (регулятор температуры 6) включают насос для подачи воды 2 и открывают краны газометра 14 и 15. Записывают время начала эксперимента. Продолжительность опыта составляет 60 мин.

Во время опыта следят за режимом работы установки.

По окончании опыта выключают насос 2, закрывают краны газометра 14 и 15. Затем сливают содержимое приемника 10 в колбу с притертой пробкой.

Замеряют конечный объем воды цилиндре 1 и количество собранного газа (Vг). По разности объемов в начале и конце опыта находят количества пропущенной воды в мл и г. Объем полученного газа приводят к нормальным условиям. Для этого в процессе опыта необходимо замерить температуру и давление окружающей среды.

Охлаждают реактор, взвешивают его и определяют массу образовавшегося полукокса. Полученные данные вносят в таблицу 1.


Анализ газа газификации

Анализ газов, полученных в результате экспериментов, осуществляли с помощью газовой хроматографии (ГОСТ 14920-79).

Газы, содержащие СО, СО2 и СН4 анализируются в колонке (длина 2 м, диаметр 2 мм) с водородом в качестве газа-носителя (расход 35 мл/мин), в качестве неподвижной фазы используется активный уголь БАУ-А. Концентрация газов на выходе из колонки измеряется с помощью детектора по теплопроводности (катарометр) при 210оС, температура испарителя 220оС. Время анализа 15 мин.

Содержание Н2 определяется отдельно в колонке (длина 1 м, диаметр 2 мм) с аргоном в качестве газа-носителя (расход 10 мл/мин), в качестве неподвижной фазы используется цеолит СаА (размер зерна 0,2–0,3 мм). Концентрация газа измеряется с помощью детектора по теплопроводности при 55оС, температура испарителя 50оС, температура колонки 35оС. Время анализа 10 мин.

Содержание других углеводородсодержащих газов определяется в колонке (длина 2 м, диаметр 2 мм) с водородом в качестве газа-носителя (расход 35 мл/мин), в качестве неподвижной фазы используется вазелиновое масло (2 мас.%), нанесенное на окись алюминия. Концентрация компонентов определяется с помощью детектора по теплопроводности при 100оС, температура испарителя 110оС, температура колонки программируемая 35–70оС, скорость подъема температуры 20оС/мин. Время анализа 10 мин.

На основании полученных результатов рассчитывается состав газа газификации (табл. 2).


Таблица 1.

Материальный баланс процесса

Приход

Расход

Компонент

Масса, г

%мас.

Компонент

Масса, г

%мас.

Сланец







Газообразные продукты

в т.ч. Н2

СО

СО2



СН4

С2+









Вода







Смесь жидких продуктов
















Полукокс







Потери + несконденсированная вода







Итого




100,0

Итого




100,0

Таблица 2.



Состав газа газификации горючих сланцев

Компонент

Площадь Si, мВ/мин

Попра-вочный коэф., К

Si'=SiK

Состав газа, %об.

с учетом воздуха, yi

без учета воздуха, yi'

H2




-

-







O2




2,14










N2




2,03










CO




2,03










CO2




1,77










CH4




2,39










C2H6




1,68










C3H4




1,32










C4+




1,00















100,0

100,0



Обработка экспериментальных данных
I. Расчет состава газа газификации горючих сланцев

Для того, чтобы получить состав газа в объемных процентах, необходимо:



  1. Вычислить истинные площади пиков компонентов:



  1. Вычислить концентрации компонентов с учетом воздуха:

для водорода: ,

для остальных компонентов: ,

где СН2 и С – коэффициенты пересчета (спросить у преподавателя).


  1. Вычислить концентрации компонентов без учета воздуха:

,

где – сумма компонентов смеси за исключением кислорода и азота.


II. Материальный баланс процесса газификации

Для составления материального баланса процесса необходимо узнать массу полученного газа. Для этого необходимо:



  1. Рассчитать объем каждого компонента (при н.у.):



  1. Рассчитать массу каждого компонента:



  1. Рассчитать общую массу газовой смеси:


Для того, чтобы оценить глубину протекания процесса, рассчитаем конверсию органической массы сланца (ОМС):

,

где тСлпр – масса сланца после реакции, г; ОМС – органическая масса сланца, г (значение спросить у преподавателя).




Наберите команду плыть в рай и попробуйте сделать стоянку в аду на какие-нибудь два с половиной часа, просто чтобы взять угля, и будь я проклят, если какой-нибудь сукин сын не останется на берегу. Марк Твен
ещё >>