Процесс получения генераторной сланцевой смолы

ВВЕДЕНИЕ

Ограниченый запас жидких топливно-энергетических ресурсов вынуждает использовать более энергоёмкую обработку твёрдых полезных ископаемых. Топливо, энергию и химическое сырьё из твёрдых видов топлива традиционно получают путём термического разложения без доступа воздуха или газификацией. Пиролиз- термохимический процесс переработки твёрдого топлива без доступа воздуха с целью получения жидкого топлива. Газификация- термохимический процесс переработки твёрдого топлива путём взаимодействия его с кислородом, водяными парами и другими газифицирующими агентами с целью превращения твёрдого топлива в горючий газ.

На предприятии Viru Keemia Grupp отказились от получения высококаллорийного газа полученного путём газификации сланца кукерсита из-за низкой экономической рентабельности. В настоящий момент экономически выгодно перерабатывать сланец кукерсит путём пиролиза на установках типа УТТ-3000 или в газогенераторах с поперечным потоком теплоносителя, c целью получения основного продукта переработки сланца- сланцевой смолы. Побочными продуктами являются генераторный газ и фенольная вода. Отходом производства при переработке сланца кукерсита в газогенераторах с поперечным потоком теплоносителя является полукокс, при переработке сланца на установках типа УТТ-3000 отходом производства является зола. В отличие от золы полукокс содержит ещё некторое количество органического вещества.

Курсовая работа состоит из двух частей. В первой части будет рассмотрен процесс получения сланцевой генераторной смолы, подготовка сланцевой смолы для дистилляции с целью получения продуктов: бензиновой фракции, дизельной фракции, лёгкого мазута, тяжёлого мазута, атмосферного остатка. Физико-химические свойства генераторной смолы и продуктов дистилляции. Во второй части будет произведён расчёт дистилляционной коллоны пропускной способностью по сырью 42000 кг/ч, материальный и тепловой баланс аппарата с данной пропускной способностью по сырью, будет произведёны расчеты необходимого числа тарелок, высоты коллоны, физико-химических свойств компонентов.

В работе для расчетов были использованы производственные данные цеха СПЦ и химического цеха предприятия Viru Keemia Grupp: технический выход сланцевой смолы; выход получаемых продуктов, физико-химические свойства генераторной сланцевой смолы.

I. ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ ГЕНЕРАТОРНОЙ СЛАНЦЕВОЙ СМОЛЫ, ПОДГОТОВКА ГЕНЕРАТОРНОЙ СМОЛЫ ДЛЯ ДИСТИЛЛЯЦИИ.

Процесс получения генераторной сланцевой смолы

Генераторная смола является основным продуктом пиролиза крупно-кускового (25-125 мм) высококаллорийного (выше 10 МДж/кг) сланца в газогенераторах с поперечным потоком теплоносителя. Теплоносителем в таких газогенераторах является низкаокаллорийный генераторный газ, образующийся как сопродукт в результате пиролиза сланца. Средняя температура теплоносителя в горячей камере газогенератора должна составлять 830-870^оС для достижения оптимальной тепературы пиролиза сланца в шахтеполукоксования 500 ^оС. При данной температуре происходит наиболее оптимальный процесс полукоксования и выделяется наибольшее количество парогазовой смеси, которая смешивается с дымовыми газами оразовавщимися в результате горения обратного генераторного газа (образование теплоносителя), а также с обратным генераторным газом подаваемым в качестве дутья для охлаждения образовашегося в результате пиролиза сланца – полукокса. Продувка полукокса обратным генераторным газом необходима не только для охлаждения полукокса, проходя через слой полукокса генераторный газ насыщяется выделяющимися из полукокса ПГС, так как полукокс ещё содержит некторое количество органического вещества. Полукокс является отходом производства и транспортируется на золоотвал. При пиролизе сланца в газогенераторах с поперечным потоком теплоносителя основным продуктом как упомяналось выше является сланцевая смола: легко-средняя и тяжёлая. Образуется сланцевая смола в результате конденсации ПГС с разделением на лёгко-среднюю и тяжёлую смолу. Основные различия физико-химических показателей: лёгко-средняя смола имеет меньшую плотность, чем тяжёлая смола. Плотность лёгко-средней смолы обычно меньше плотности воды (0,9500-0,9900г/см³), плотность тяжёлой смолы обычно больше плотности воды (1,0001-1,0100 г/см³). Также плотность генераторной смолы сильно зависит от её температуры. В тяжёлой смоле наблюдается высокое содержание золы или механических примесей.

1.2. Описание процесса подготовки генераторной сланцевой смолы и её дисстилляции

В подготовку генераторной смолы обычно входят такие стадии как очистка от механических примесей, обезвоживание. Генераторная смола попадает на установку подготовки тяжёлой и лёгко-средней смолы и обезоливания и накапливается в специальных ёмкостях. Для каждого вида смолы существует отдельная ёмкость. Тяжёлая смола поступает в ёмкость сборник и проходит несколько стадий фильрации в специальных фильтрах. Фильтрация происходит за счёт отстаивания, так как частицы золы более крупные они оседают на дне фильтров-отстойников. Очищенная тяжёлая генераторная смола смешивается с менее загрязнённой золой лёгко-средней смолой и направляется через несколько парралельных кожухотрубчатых теплообменников где нагревается дизельной фракцией полученной путём дистилляции генераторной смолы до температуры приблизительно 30-40^оC. Смола очищенная, обезоленая подогретая до температуры 30-40^оC проходит процесс обезвоживания в колонне обезвоживания смолы и нагревается в трубчатой печи до рабочей температуры дистилляции и направляется в колонну дистиляции для разделения на фракции. В таких коллоннах осуществляется многократный контакт между потоками паровой и жидкой фаз.

Дистилляция основана на различиях температур кипения, парциальных давлений и летучестей отдельных веществ, входящих в состав смеси. Более летучим в процессе испарения является компонент с более низкой температурой кипения. Сланцевая смола при поступлении на дистилляцию содержит значительное количество влаги – от 2 %. Поэтому при переработке смолы применяется схема с двукратным испарением. В первой колонне от смолы, нагретой в теплообменниках, отгоняется вода и 50% бензиновой фракции; после этого смола направляется через трубчатую печь во вторую колонну, где происходит отгон оставшейся бензиновой фракции, а так же дизельной фракции, лёгкого и тяжёлого мазута и атмосферного остатка.

Во время дистилляции сланцевая смола нагревается в нижней части дистилляционной (ректификационной) колонны. По мере повышения температуры компоненты сырой смолы, имеющие различные точки кипения, последовательно поднимаются на заранее определённый уровень колонны в соответствии с их плотностями, конденсируются на тарелках ректификационной колонны, откуда затем извлекаются для дальнейшей переработки.

Дата добавления: 2015-07-15