Разработка и оптимизация реакторного блока для комплексной энерготехнологической переработки сернистых горючих сланцев в псевдоожиженном слое

• Автор: Морев, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 132 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ И СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕРНИСТЫХ СЛАНЦЕВ ПОВОЛЖЬЯ

Выводы и постановка задач исследования

ГЛАВА 2. ОБЗОР ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ В ТЕХНОЛОГИИ ПОДГОТОВКИ И ПЕРЕРАБОТКИ ТВЁРДЫХ ТОПЛИВ
2.1 Использование псевдоожиженного слоя для подготовки и термической обработки твёрдых топлив перед сжиганием

2.2 Использование псевдоожиженного слоя для полукоксования горючих сланцев

2.3 Выводы
ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ ПРОЦЕССОВ ПОЛУКОКСОВАНИЯ СЕРНИСТЫХ СЛАНЦЕВ В

ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ

3.1 Характеристики сернистого горючего сланца карьерной добычи как твёрдой фазы псевдоожиженного слоя. Структура псевдоожиженного слоя.
3.2 Теплообмен в псевдоожиженном слое при термическом разложении горючего сланца
3.3 Кинетические характеристики процесса полукоксования сернистого горючего сланца в реакторе с псевдоожиженным слоем
3.4 Комплексное математическое описание процесса полукоксования сернистого сланца в псевдоожиженном слое и сопоставление с экспериментальными данными
3.5 Выводы
ГЛАВА 4. ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВО ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ АППАРАТАХ БЛОКА ПОЛУКОКСОВАНИЯ СЛАНЦА В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ
4.1 Математическое описание процесса догорания сланцевого полукокса
в циклонной топке
4.2 Математическое описание рекуперативного теплообменника с движущимся плотным слоем зольного теплоносителя
4.3 Математическое описание сушилки горючего сланца с псевдоожиженным слоем
4.4 Выводы
ГЛАВА 5. ОБОБЩЕННОЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ СЕРНИСТОГО СЛАНЦА
5.1 Обоснование критерия технико-экономической оптимизации..
5.2 Обобщённый алгоритм расчёта и оптимизации реакторного блока
для полукоксования в псевдоожиженном слое
5.3 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Россия занимает третье место в мире по запасам горючих сланцев, общие геологические ресурсы которых оцениваются более чем 700 млрд. тонн. До настоящего времени эти запасы являются невостребованными. Начавшаяся зарождаться в СССР сланцеперерабатывающая отрасль не смогла пережить последствия распада Советского Союза и экономический кризис, полностью прекратив своё существование в современной России. В немалой степени этому способствовало и увеличение объемов добычи нефти и природного газа, экспорт которых является главной составляющей бюджета нашей страны. Однако истощение запасов нефти и газа диктует необходимость использования новых источников углеводородного сырья, в частности горючих сланцев, запасы которых в пересчете на эквивалентное топливо в десятки раз превышают ресурсы нефти и природного газа.
За последние пять лет в мире наблюдается значительное повышение интереса к использованию потенциала горючих сланцев. Колоссальные темпы добычи сланцевого газа в странах Северной Америки, начало освоения сланцевых месторождений в странах Европы и Китае позволили говорить о начале «сланцевой революции». Тем не менее значительные экологические проблемы добычи сланцевого газа и его относительно высокая себестоимость требуют поиска новых технологий добычи и методов переработки горючих сланцев.
В России на территории Поволжского региона сосредоточены крупнейшие месторождения горючих сланцев. Главной отличительной особенностью волжских сланцев является высокое содержание серы в составе органического вещества, которая не может быть удалена при обогащении. Это обстоятельство ограничивает применение сернистых горючих сланцев в качестве топлива, однако их огромный экономический потенциал может быть

входит устройство для дополнительного пиролиза парогазовой смеси на катализаторе.
В качестве сырья использованы валовая проба горючего сланца Коцебинского месторождения, добытого карьерным способом, и сланец Кашпирского месторождения (шахтный способ добычи). В качестве газового теплоносителя использовалась смесь продуктов неполного горения природного газа и обратного газа.
Основные условия проведения опытов и результаты экспериментальных исследований представлены в табл. 2.1-2.4.
Рис. 2.1. Схема пилотной установки:
1 - бункер сланца; 2 - компрессор; 3 - воздухоподогреватель; 4 - эжектор; 5 - камера сгорания; 6 - шнек; 7 - реактор ПС; 8 - бункер для сбора пыли; 9 - бункер полукокса;
10 - циклон; 11 - реактор-пиролизер; 12 - воздушный холодильник; 13 - приемники жидких продуктов; 14 — колонка с хлористым кальцием; 15 — колонки с активированным углем;
16 - холодильник типа «труба в трубе»; 17 - вакуумный водокольцевой насос