One2.0-3Q الفحم الحجري ذو المرحلة الواحدة 1900-2800NM3 / H الفحم الحجري غير القابل للالتصاق ، أنثراسايت ، فحم الكوك

One2.0-3Q الفحم الحجري ذو المرحلة الواحدة 1900-2800NM3 / H الفحم الحجري غير القابل للالتصاق ، أنثراسايت ، فحم الكوك

1. الوصف

تغويز الفحم هو عملية إنتاج الغاز التخليقي - خليط يتكون أساسًا من أول أكسيد الكربون (CO) والهيدروجين (H2) وثاني أكسيد الكربون (CO ₂ ) والميثان (CH ₄ ) وبخار الماء (H ₂ O) - من الفحم والماء والهواء و / أو الأكسجين.

تاريخيا ، تم تغويز الفحم باستخدام تكنولوجيا مبكرة لإنتاج غاز الفحم (المعروف أيضا باسم "غاز المدينة") ، وهو غاز قابل للاشتعال يستخدم تقليديا للإضاءة والتدفئة البلدية قبل ظهور الإنتاج الصناعي للغاز الطبيعي.

في الممارسة الحالية ، فإن حالات تغويز الفحم على نطاق واسع هي في المقام الأول لتوليد الكهرباء ، كما هو الحال في محطات توليد الطاقة المركبة ذات الدورة المركبة للتغويز ، لإنتاج المواد الأولية الكيميائية ، أو لإنتاج الغاز الطبيعي الاصطناعي. يمكن استخدام الهيدروجين المتحصل عليه من تغويز الفحم لأغراض مختلفة مثل صنع الأمونيا ، أو تشغيل اقتصاد الهيدروجين ، أو ترقية الوقود الأحفوري.

وبدلاً من ذلك ، يمكن تحويل الغاز التخليقي المشتق من الفحم إلى وقود نقل مثل البنزين والديزل من خلال معالجة إضافية عبر عملية فيشر-تروبش أو إلى ميثانول يمكن استخدامه في حد ذاته كوقود نقل أو إضافة وقود ، أو يمكن تحويله إلى بنزين الميثانول لعملية البنزين . يمكن تحويل الميثان الناتج عن تغويز الفحم إلى غاز طبيعي مسال للاستخدام كوقود في قطاع النقل

2.process

أثناء عملية التغويز ، يتم تفجير الفحم بالأوكسجين والبخار (بخار الماء) أثناء تسخينه (وفي بعض الحالات الضغط). إذا تم تسخين الفحم بواسطة مصادر حرارية خارجية ، فإن العملية تسمى "allothermal" ، في حين أن عملية "ذاتية الحرارة" تفترض تسخين الفحم عن طريق التفاعلات الكيميائية الحرارية الخارجية التي تحدث داخل المُغَطِّي نفسه. من الضروري أن يكون المؤكسد الذي يتم توفيره غير كافٍ للتأكسد التام (الاحتراق) للوقود. خلال التفاعلات المذكورة ، يقوم أكسجين وجزيئات الماء بتأكسد الفحم وتنتج خليطًا غازيًا من ثاني أكسيد الكربون (CO ₂ ) ، وأول أكسيد الكربون (CO) ، وبخار الماء (H ₂ O) ، والهيدروجين الجزيئي (H ₂ ). (بعض المنتجات الثانوية مثل القطران ، الفينول ، إلخ. هي أيضًا منتجات نهائية محتملة ، اعتمادًا على تقنية التغويز المحددة المستخدمة.) وقد أجريت هذه العملية في الموقع داخل طبقات الفحم الطبيعية (التي يشار إليها باسم تغويز الفحم تحت الأرض ) وفي الفحم المصافي. وعادة ما يكون المنتج النهائي المرغوب فيه هو syngas (أي مجموعة من H ₂ + CO) ، ولكن يمكن أيضًا تنقية غاز الفحم المنتج لإنتاج كميات إضافية من H2:

3C (أي الفحم) + O ₂ + H ₂ O → H ₂ + 3CO

إذا أراد المصفاة إنتاج الألكانات (أي الهيدروكربونات الموجودة في الغاز الطبيعي ، والبنزين ، ووقود الديزل ) ، يتم جمع غاز الفحم في هذه الحالة ويتم توجيهه إلى مفاعل فيشر-تروبش. ومع ذلك ، إذا كان الهيدروجين هو المنتج النهائي المرغوب ، فإن غاز الفحم (في المقام الأول منتج CO) يمر بتفاعلات تغيير غاز الماء حيث ينتج المزيد من الهيدروجين عن طريق تفاعل إضافي مع بخار الماء:

CO + H ₂ O → CO ₂ + H ₂

على الرغم من وجود تقنيات أخرى لتغويز الفحم ، إلا أن جميعها تستخدم ، بوجه عام ، نفس العمليات الكيميائية. بالنسبة للجمر المنخفض الدرجة (أي "الفحم الأسمر") الذي يحتوي على كميات كبيرة من الماء ، هناك تقنيات لا يحتاج فيها البخار خلال التفاعل ، مع كون الفحم (الكربون) والأكسجين هم المتفاعلات الوحيدة. كذلك ، لا تحتاج بعض تقنيات تغويز الفحم إلى ضغوط عالية. يستخدم البعض الفحم المسحوق كوقود في حين أن البعض الآخر يعمل مع أجزاء كبيرة نسبيا من الفحم. كما تتباين تكنولوجيات التغويز في الطريقة التي يتم بها توفير النفخ.

يفترض "النفخ المباشر" أن الفحم و المؤكسد يزودان ببعضهما البعض من الجانبين المعاكسين لقناة المفاعل. في هذه الحالة ، يمر المؤكسد من خلال فحم الكوك ورماد (على الأرجح) إلى منطقة التفاعل حيث يتفاعل مع الفحم. ثم يمر الغاز الساخن المنتج بالوقود الطازج ويقوم بتسخينه أثناء امتصاص بعض منتجات التدمير الحراري للوقود ، مثل القطران والفينول. وبالتالي ، يتطلب الغاز تكريرًا كبيرًا قبل استخدامه في تفاعل فيشر-تروبش. منتجات الصقل شديدة السمية وتتطلب تسهيلات خاصة لاستخدامها. ونتيجة لذلك ، يجب أن تكون المحطة التي تستخدم التقنيات الموصوفة كبيرة للغاية بحيث تكون فعالة من الناحية الاقتصادية. يقع أحد هذه المصانع المسماة SASOL في جمهورية جنوب إفريقيا (RSA). وقد تم بناؤه بسبب الحظر المفروض على البلاد لمنعه من استيراد النفط والغاز الطبيعي. إن RSA غنية بالفحم البتيوميني و Anthracite وقد تمكنت من ترتيب استخدام عملية "Lurgi" عالية الضغط التي تم تطويرها في ألمانيا في النصف الأول من القرن العشرين.

يفترض "النفخ المعكوس" (بالمقارنة مع النوع السابق الموصوف والذي تم اختراعه أولاً) أن الفحم والفيروس يؤمنان من نفس الجانب من المفاعل. في هذه الحالة لا يوجد تفاعل كيميائي بين الفحم والأكسدة قبل منطقة التفاعل. يمر الغاز المنتج في منطقة التفاعل بمنتجات صلبة للتغويز (فحم الكوك والرماد) ، كما أن ثاني أكسيد الكربون (CO ₂₎ و (H ₂ O) المحتفظ بهما في الغاز يتم ترميمهما كيميائياً إلى CO و H ₂ . بالمقارنة مع تقنية "النفخ المباشر" ، لا توجد منتجات ثانوية سامة في الغاز: يتم تعطيل تلك في منطقة التفاعل. وقد تم تطوير هذا النوع من التغويز في النصف الأول من القرن العشرين ، إلى جانب "النفخ المباشر" ، ولكن معدل إنتاج الغاز فيه أقل بكثير من ذلك في "النفخ المباشر" ولم تكن هناك جهود أخرى لتطوير عمليات "عكوس النفخ" حتى عام 1980 عندما بدأ مرفق الأبحاث السوفيتي KATEKNIIUgol '(معهد البحث والتطوير لتطوير حقل الفحم كانك-آتشينسك) أنشطة البحث والتطوير لإنتاج التكنولوجيا المعروفة الآن باسم عملية "TERMOKOKS-S". إن سبب إحياء الاهتمام بهذا النوع من عملية التغويز هو أنه نظيف بيئياً وقادر على إنتاج نوعين من المنتجات المفيدة (في وقت واحد أو بشكل منفصل): الغاز (سواء قابل للإشتعال أو الغاز التخليقي) وفحم الكوك في درجة الحرارة المتوسطة. ويمكن استخدام الأولى كوقود للغلايات الغازية ومولدات الديزل أو كما syngas لإنتاج البنزين ، وما إلى ذلك ، وهذا الأخير - كوقود تكنولوجي في علم المعادن ، كمادة ماصة كيميائية أو كمادة خام لقوالب الوقود المنزلي. يعتبر احتراق غاز المنتج في المراجل الغازية أنظف بيئيًا من احتراق الفحم الأولي. وهكذا ، فإن المصنع الذي يستخدم تكنولوجيا التغويز مع "النفخ المعكوس" قادر على إنتاج منتجين قيمين ، أيهما يحتويان على تكلفة إنتاج منخفضة نسبياً لأن الأخير يغطي سعر السوق التنافسي للآخر. ومع توقف الاتحاد السوفياتي و KATEKNIIUgol عن الوجود ، تم تبني هذه التقنية من قبل العلماء الأفراد الذين طوروها في الأساس ، ويجري الآن إجراء مزيد من الأبحاث في روسيا وتوزيعها تجاريا في جميع أنحاء العالم. ومن المعروف الآن أن المنشآت الصناعية التي تستخدمها تعمل في أولان - باتار (منغوليا) وكراسنويارسك (روسيا).

تكنولوجيا تغويز ضغط الهواء في سريان الهواء تم إنشاؤها من خلال التطوير المشترك بين Wison Group و Shell (Hybrid). على سبيل المثال: Hybrid هي تقنية تغويز الفحم المتطورة ، هذه التكنولوجيا جنبا إلى جنب مع المزايا الحالية لمسخن الحرارة Shell ScGP ، تحتوي على أكثر من مجرد نظام نقل ، مبخرة تغويز الفحم الحبيبي المضغوط ، حائط مائي على شكل غشاء نفاث أفقي ، و تم التحقق من صحة التفريغ المتقطع بشكل كامل في مصنع SCGP الموجود مثل التكنولوجيا الناضجة والموثوقة ، وفي نفس الوقت ، أزالت مضاعفات العملية الحالية وفي مبرد الغاز التخليقي (وعاء النفايات) والمرشحات [الرماد المتطاير] التي فشلت بسهولة ، و الجمع بين تكنولوجيا التغويز الحالية الحالية التي تستخدم على نطاق واسع في عملية إخماد الغاز الاصطناعية. إنها لا تحتفظ فقط بغلاية الحرارة الأصلية من Shell SCGP من خصائص الفحم ذات القدرة على التكيف القوية ، والقدرة على الارتقاء بسهولة ، ولكن أيضًا تمتص مزايا تقنية quench الحالية.