Плазмохимическая технология получения жидкого топлива

Задача плазмохимической (ПХ) технологии получения жидкого топлива

• Оценка эффективности применения ПХ технологии для совместной переработки смеси мазута и бурого угля для получения жидкого топлива.
• Получение из жидкого топлива максимального количества светлых фракций.
• Оценка применяемости и характеристики полученных продуктов из жидкого топлива.

Блок-схема ПХ обработки исходного продукта

Основные особенности плазмохимических процессов

Основной особенностью плазмохимических процессов является то, что в плазме образуются в более высоких концентрациях, чем при обычных условиях проведения химических реакций, многие реакционноспособные частицы — возбуждённые молекулы, электроны, молекулярные ионы и свободные радикалы, которые инициируют и обусловливают новые типы химические реакции крекинга.

Преимущества плазмохимических процессов

• Основное достоинство преобразовании энергии в условиях низкотемпературной плазмы (НТП) состоит в больших скоростях протекания реакции крекинга. Интенсификации процессов крекинга происходит под действием высокой температуры и большой удельной мощности плазмы, которая приводит к образованию высокой концентрации активных радикалов, ионов и электронов.
• Энергия электронов при НТП около 10 эВ, что позволяет расщеплять углеводороды по связям С-С (6,2 эВ) и С-Н (5,5 эВ).
• Воздействие НТП на углеводороды вызывает множество химических реакций, приводящих к деструкции высокомолекулярных их соединений, что повышает КПД по сравнению с термическим крекингом.

Схема установки для ПХ обработки УВ смеси

Зона разряда (плазмы) непосредственно контактирует с обрабатываемым УВ сырьем, которое подаётся непрерывно. Под воздействием высоко-энергетичных электронов и ионов плазмы, молекулы УВ, входящие в состав сырья, подвергаются деструкции и делятся на более низкомолекулярные соединения.

Эффективное время нахождения УВ в плазме 12 микросекунд.

Результат разгонки продукта ПХ обработки

Атмосферная разгонка до температуры 330°С исходного продукта после плазмохимической обработки показала выход светлых фракций более 65%.

При вторичной разгонке получено 14-15% бензиновых и 85-86% соляровых фракций.

 Материальный баланс

Продукты переработки и энергетический баланс

• При ПХ обработке 1000 кг смеси угля вместе с мазутом, содержащей около 793 кг органических соединений выделяется, кг: около 611 кг органических жидких продуктов; до 99 кг воды; до 70 кг газообразных соединений (СО, СО2, H2S, углеводороды С1-С4 и другие). Выход жидких органических продуктов составляет около 77% от теоретически возможного.
• Суммарный расход электроэнергии на ПХ переработку составляет около 32 кВт на тонну сырья (в том числе расход на работу ПХ реактора 6 кВт). В расчет не входят затраты на выделение жидких фракций и полукокса.

Физико-химические характеристики дистиллята (печного топлива) 

Зависимость выкипания дистиллята от температуры

Групповой состав дистиллята

Выводы

• При разгонке до 200°С выкипает около 35% дистиллята – бензиновая фракция, с 200 до 360°С – дизельная фракция, примерно 45%, и до 420°С - остальное, масляная фракция около 20%.
• Отогнанный дистиллят содержит в основном парафиновые, олефиновые и ароматические соединения. Высокое содержание в дистилляте линейных твердых парафинов – 37% неблагоприятно влияют на температуру застывания.
• Минеральную часть угля можно выделять из продукта ПХ переработки смеси угля и мазута по известной технологии получения экстракции буроугольных восков и использовать в качестве минеральных порошков в дорожном строительстве.

Опытно-промышленная установка в контейнере

Технические характеристики опытно-промышленной установки