Газификация горючих сланцев с целью получения моторных топлив и химических веществ

• Автор: Авакян, Тамара Александровна
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 147 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Происхождение и качественные особенности горючих сланцев
1.2 Запасы горючих сланцев
1.3 Состав горючих сланцев
1.3.1 Состав органического вещества
1.3.2 Состав минеральной части
1.4 Свойства горючих сланцев
1.4.1 Теплота сгорания
1.4.2 Термическое разложение и выход продуктов полукоксования
1.4.3 Зольность и содержание минеральной углекислоты
1.4.4 Содержание влаги
1.4.5 Содержание серы
1.4.6 Физико-механические свойства
1.5 Направления промышленного использования горючих сланцев
1.5.1 Энергетическое использование горючих сланцев
1.5.2 Термическая переработка горючих сланцев
1.5.2.1 Полукоксование горючих сланцев
1.5.2.2 Термическое растворение горючих сланцев
1.5.2.3 Газификация горючих сланцев
1.5.2.4 Скоростной пиролиз горючих сланцев
1.5.3 Переработка горючих сланцев за рубежом
1.5.4 Продукты переработки горючих сланцев
1.6 Экологические аспекты использования горючих сланцев
1.6.1 Экологические проблемы добычи горючих сланцев
1.6.2 Экологические проблемы энергетического
использования горючих сланцев
1.6.3 Экологические проблемы переработки горючих сланцев
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ГЛАВА 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Методика проведения экспериментов
2.2 Методика анализа газообразных продуктов газификации
2.3 Характеристика сырья и реагентов
2.4 Физико-химические методы исследования
2.4.1 Имитированная дистилляция
2.4.2 Рентгенофлуоресцентная спектроскопия
ГЛАВА 3 ТЕРМИЧЕСКАЯ ГАЗИФИКАЦИЯ ГОРЮЧИХ СЛАНЦЕВ
3.1 Термическая газификация Ленинградских горючих сланцев
3.2 Термическая газификация Кашпирских горючих сланцев
3.3 Фракционный состав сланцевой смолы
ГЛАВА 4 КАТАЛИТИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ПРОДУКТОВ ГАЗИФИКАЦИЯ ГОРЮЧИХ СЛАНЦЕВ
4.1 Влияние катализатора на выход жидких
продуктов при газификации горючих сланцев
4.2 Влияние катализатора на выход и состав газообразных
продуктов при газификации горючих сланцев
4.3 Материальные балансы процесса
ГЛАВА 5 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ГАЗИФИКАЦИИ ГОРЮЧИХ СЛАНЦЕВ
5.1 Математическое моделирование термической газификации сланцев
5.1.1 Содержание водорода
5.1.2 Содержание монооксида углерода
5.1.3 Содержание углеводородов в газах
5.2 Математическое моделирование каталитической переработки
продуктов газификации горючих сланцев
ГЛАВА 6 СИНТЕЗ ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ ПРОДУКТОВ
ГАЗИФИКАЦИИ ГОРЮЧИХ СЛАНЦЕВ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в мире непрерывно растет потребление углеводородного сырья, основными источниками которого являются горючие полезные ископаемые. Среди них наибольшую ценность представляют нефть и природный газ, которые широко используются в энергетике, а также для получения топлив и химических продуктов. Но постоянное увеличение объемов добычи и истощение легкоизвлекаемых запасов обуславливает перемещение месторождений в труднодоступные северные и восточные районы, освоение которых требует совершенствования технологий добычи и увеличения затрат на разработку и транспортировку, что приводит к росту цен на эти виды энергоносителей. Вместе с тем, для устойчивого развития страны сырьевая база промышленности должна быть гибкой и основываться на применении различных взаимозаменяемых видов органического сырья. Поэтому все больший интерес во всем мире проявляется к твердым горючим ископаемым (ТГИ), обладающим высоким энергетическим потенциалом. В связи с этим, в мировом топливно-энергетическом балансе все более важную роль играют и будут играть угли и горючие сланцы.
Горючие сланцы как топливо и сырье уже давно нашли широкое применение во многих странах. Это обусловлено прежде всего их огромными запасами, которые в пересчете на эквивалентное топливо в десятки раз превышают ресурсы нефти и природного газа, равномерностью распределения залежей по всем континентам и странам, а также сложным элементным составом, позволяющим получить широкую гамму продуктов. Термическая переработка горючих сланцев дает возможность получить горючие газы, сленцсвую нефть (смолу) и минеральные вещества.
Одним из главных преимуществ горючих сланцев перед другими видами ТГИ является высокое содержание водорода в органическом веществе. Соотношение Н/С в их органической массе, равное в некоторых случаях 1,7 (нефть 1,9; уголь 0,4-0,5) что обуславливает высокие выходы газообразных и жидких продуктов при термическом разложении. Кроме того, уникальный состав

израсходовать до 0,5 тонны сланцевой смолы, производство которой связано со значительными капитальными затратами и дополнительными расходами.
Уголь или сланец
экстракт
экстракт
Рисунок 1.2 - Схема получения и переработки жидких продуктов термического
растворения горючих сланцев
Одной из перспективных технологий получения жидких продуктов из горючих сланцев может быть экстракция при сверхкритических условиях [79-82]. Поскольку сверхкритические флюиды обладают высокой, подобно жидкостям, плотностью и низкой, как у газов, вязкостью и коэффициентами диффузии на два порядка выше, чем у жидкости, они должны обеспечить эффективное разделение тонкодисперсных частиц (непреврагценное органическое вещество, минеральная часть) и экстракта [83-86]. Вследствие уникальных свойств растворителей при сверхкритических условиях возможно не только более интенсивное растворение находящихся в порах органических соединений (битумоидов), но и уменьшение прочности донорно-акцепторных взаимодействий между отдельными фрагментами полимерной матрицы органического вещества [83], что будет способствовать более мягким условиям термической деструкции. Следовательно, при экстракции, можно ожидать увеличение общей степени конверсии