Плазмохимическая технология синтеза жидких углеводородов

Задача плазмохимической (ПХ) технологии синтеза жидких углеводородов (СЖУВ)

• Получение рационального соотношения углеводородных компонентов бурого угля и мазута М-100 в смеси для плазмохимической обработки с целью максимального извлечения светлых УВ при разгонке до 350 ̊С.

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 химических реакций крекинга. Образование некоторых из таких частиц возможно только в плазме.

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).
• Как следствие, за счет замкнутого небольшого объема в котором происходит воздействие НТП на углеводороды и высоких скоростей нефтехимических реакций, преобразование углеводородов происходит с более высокой интенсивностью, что приведет к повышению КПД.

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 УВ более 65%.
При вторичной разгонке получено 14-15% бензиновых и 85-86% соляровых фракций.

 Материальный и энергетический балансы

• При ПХ обработке 1000 кг исходного продукта: потребление источника питания плазмохимического реактора – 6,16 кВт, нагрев смеси исходного продукта (с 25 до 60°C) и смешивание – 20 кВт, работа двигателя насоса – 2,75 кВт, компрессор – 2,42 кВт. Итого: 31 кВт на обработку 1000 кг углеводородной смеси.
• При разгонке 940-950 кг (при ПХ обработке 50-60 кг исходного продукта преобразовалось в газ) продукта после ПХ обработки до 350°C было получено 640-670 кг светлых фракции и 280-300 кг остатка.

Фото полученных жидких углеводородов

Остаток после разгонки продукта ПХ обработки

• Остаток имеет рассыпчатую структуру, напоминающую кокс. Без смолистых отложений и легко отделяется от поверхности колбы после разгонки и не прилипает к поверхности.
• При поджигании остатка он не возгорается пламенем, а медленно тлеет, выделяя тепло.

Опытно-промышленная установка в контейнере

Технические характеристики опытно-промышленной установки