Поглощение хлористого водорода при газификации твердого топлива с добавками кальцийсодержащих сорбентов в режиме фильтрационного горения

• Автор: Цветков, Максим Вадимович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 105 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
Цель работы
Научная новизна работы
Практическая ценность работы
Личный вклад автора
Апробация работы
Публикации автора
Объем и структура диссертации
ОБОЗНАЧЕНИЯ
ИНДЕКСЫ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Проблема переработки отходов
1.2. Методы утилизации углеродсодержащих топлив. Технологии термической
переработки топлив
1.3 Технологии термической переработки отходов
1.4. Общая характеристика диоксинов, механизмы их образования и методы снижения их концентрации
1.5 Поглощение хлористого водорода кальцийсодержащими сорбентами
1.6 Термодинамические расчёты химических равновесий по поглощению хлористого водорода соединениями кальция
1.7 Технологическая схема газификации углеродсодержащих топлив в сверхадиабатическом режиме. Поглощение НС
1.8 Заключение
ГЛАВА 2. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ РАСЧЁТЫ ХИМИЧЕСКИХ РАВНОВЕСИЙ
2.1 Термодинамические расчёты
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Экспериментальные установки
3.1.1 Вертикальный шахтный реактор периодического действия
3.1.2 Наклонный вращающийся реактор непрерывного действия
3.2 Объекты исследования
3.3 Методика эксперимента в реакторе периодического действия
3.4 Методика эксперимента в реакторе непрерывного действия
3.5 Методика отбора газообразных продуктов горения
3.6 Методика анализа твёрдого остатка на содержание хлора
3.7 Методика эксперимента с подачей соляной кислоты в реактор непрерывного действия
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ОБСУЖДЕНИЕ
4.1 Исследование закономерностей поглощения НС1 в зависимости от природы и удельной поверхности сорбента, размера частиц и его содержания в шихте
4.2 Устойчивость хлорида кальция в режимах фильтрационного горения: оценка предельных значений выделения НС1 в газовую фазу
4.3 Исследование поглощения НС1 в реакторе непрерывного действия
4.4 Способ переработки хлорсодержащих жидкостей в реакторе непрерывного действия.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы основана на необходимости снижения экологической опасности дымовых газов, образующихся при термической переработке углеродсодержащих материалов. В настоящее время требования к содержанию загрязняющих веществ в дымовых газах чрезвычайно жесткие. Обеспечить высокие требования можно, либо используя дорогие очистные сооружения, либо применяя современные технологии термической переработки. Среди наиболее вредных веществ, присутствующих в дымовых газах, следует особо отметить хлорсодержащие соединения, такие как полихлорированные я-дибензодиоксины и я-дибензофураны. Эти соединения образуются при сжигании перерабатываемого материала, включающего одновременно органические и хлорсодержащие вещества.
Фильтрационное горение (ФГ) представляет собой процесс распространения волн экзотермического превращения в пористой среде при фильтрации газа [1-3]. В определённых случаях при ФГ наблюдается явление сверхадиабатического разогрева. Сверхадиабатический разогрев возникает при наличии источников тепла и теплообмена между потоками твёрдых и газообразных веществ, движущихся навстречу друг другу, в результате чего происходит рекуперация тепла из продуктов горения в зону реакции. При этом температуру в зоне горения можно существенно повысить по сравнению с адиабатической температурой горения. Целенаправленное использование сверхадиабатических разогревов открывает широкие возможности для термической переработки различного рода низкокалорийных топлив, в том числе промышленных, бытовых и медицинских (химически и биологически опасных) отходов [4-9]. Преимуществами фильтрационного горения термической переработки углеродсодержащих материалов по сравнению с существующими методами являются высокий КПД процесса газификации (до

95%), возможность значительного снижения содержания вредных веществ в газообразных продуктах.
При газификации хлорсодержащие органические соединения разлагаются в восстановительной зоне пиролиза с образованием НС1. Схема газификации в противотоке твердой фазы и газа дает принципиальную возможность нейтрализовать хлористый водород. Это достигается добавлением щелочного сорбента в перерабатываемую шихту. Сорбент поглощает и нейтрализует НС1 и позволяет предотвратить участие хлора в сжигании образующегося продукт-газа. Образующиеся в результате хлориды щелочных и щелочноземельных металлов остаются в твердом остатке (золе) и не представляют экологической опасности.
Идея введения кальцийсодержащих сорбентов в перерабатываемый материал при газификации впервые прозвучала в патенте [10] в 1988 г. Несмотря на перспективность такого подхода, способ поглощения НС1 сорбентами непосредственно в процессе газификации в режиме ФГ до настоящего времени практически не исследовали.

Рис. 12 Структура энерготехнологического комплекса ЗАО «Биоэнергетика» на базе коммунально-бытовых и промышленных отходов.