Плазмохимическая технология получения дополнительного количества жидкого топлива из смеси мазута и торфа

Задачи плазмохимической (ПХ) технологии получения

дополнительного количества жидкого топлива из смеси мазута и торфа

• Оценка эффективности применения ПХ технологии для увеличения выхода бионефти из смеси мазута и бурого угля по отношению к входящему жидкому топливу в виде мазута.
• Получение из смеси мазута и бурого угля максимального количества бионефти.
• Оценка применяемости и характеристика полученной бионефти. Примерный расчет экономических показателей.

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.

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 кратковременным 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.

Блок-схема ПХ обработки исходного продукта

Материальный баланс переработки смеси мазута и бурого угля, кг

Продукты переработки и энергетический баланс

• При атмосферной разгонке 1000 кг смеси мазута и торфа до 360°С, обработанной по ПХ методике, содержащей около 700 кг органических соединений выделяется, кг: около 580 кг органических жидких продуктов; до 47 кг воды; до 116 кг газообразных соединений (СО, СО2, H2S, углеводороды С1-С4 и другие). Выход жидких органических продуктов составляет около 83% от теоретически возможного.

• При атмосферной разгонке той же смеси без ПХ обработки можно получить только 15% органических жидких продуктов.

• Суммарный расход электроэнергии на ПХ переработку составляет около 32 кВт на тонну сырья (в том числе расход на работу ПХ реактора 6,16 кВт). В расчет не входят энергозатраты на конденсацию жидких фракций и выделение твердого остатка из обработанного сырья.

Структурная схема оборудования

Примерный расчет экономических показателей при производительности комплекса 15 т/сутки

Выводы

• При атмосферной разгонке, ПХ обработанной смеси мазута и торфа, до 360°С выкипает около 58% дистиллята, образуется около 28-29% твердого минерального остатка, 11-12% углеводородных неконденсируемых газов и 4-5% воды. При второй разгонке дистиллята (58%) можно получить бензиновой фракции 5-6%, дизельной фракции 38-39% и жидкого остатка 10-11%.
• Минеральную часть торфа можно выделять из продукта ПХ переработки смеси торфа и мазута при термолизе на известном оборудовании, но при температурах до 360°С. Теплота сгорания твердого остатка составляет 6950 ккал/кг.
• Затраты электроэнергии непосредственно на ПХ обработку 1000 кг смеси мазута и торфа составляет около 6,16 кВт.
• Упрощенный экономический расчет показывает, что при начальных затратах на оборудование около 46,8 млн. руб. и производительности оборудования 15 т/сутки окупаемость проекта составляет менее 2 лет. При этом получаемый углеводородный неконденсируемый газ используется для подогрева смеси мазута и торфа, а твердый остаток в виде полукокса можно использовать в виде топливных пеллет (в экономических расчетах эти доходы не учитывались).

Опытно-промышленная установка в контейнере

Технические характеристики опытно-промышленной установки