ГАЗИФИКАЦИЯ  УГЛЯ  И  ПОЛУЧЕНИЯ  ГАЗА  ДЛЯ  СИНТЕЗА  МОТОРНЫХ  ТОПЛИВ

Набиев  Марат  Аскенович

младший  научный  сотрудник  Химико-металлургического  института  им.Ж.  Адышева,  Республика  Казахстан,  г.  Караганда

Е-mail:  nabiyev@list.ru

Ермағамбет  Болат  Төлеухан-ұлы

д-р  хим.  наук,  профессор,  директор  ТОО  «Институт  химии  угля  и  технологии»,  Республика  Казахстан,  г.  Астана

Е-mail: 

Бектурганов  Нуралы  Султанович

д-р  техн.  наук,  профессор,  академик  НАН  РК,  первый  вице-президент  КазНАЕН,  научный  консультан  АО  НТЦ  «Парасат»,  Республика  Казахстан,  г.  Астана

Е-mail:  coaltech@bk.ru

Нургалиев  Нуркен  Утеуович

канд.  Хим.  наук,  ТОО  «Институт  химии  угля  и  технологии»,  Республика  Казахстан,  г.  Астана

Е-mail: 

Касенова  Жанар  Муратбековна

магистр  техники  итехнологии

ТОО  «Институт  химии  угля  и  технологии»,  Республика  Казахстан,  г.  Астана

Е-mail:  zhanar_k_68@mail/ru

COAL  GASIFICATION  AND  GAS  OBTAINING  FOR  SYNTHESIS  OF  MOTOR  FUELS

Marat  Nabiyev

junior  researcher  of  laboratory  of  Chemical  and  metallurgical  institute  of  Zh.  Adyshev  Republic  of  Karaganda

Bolat  Yermagambet

doctor  of  chemical  science,  professor,  director  of  “Institute  of  coal  chemistry  and  technology”LLP,  Republic  of  Kazakhstan,  Astana

Nuraly  Becturganov

doctor  of  technical  science,  professor,  academician  of  National  Academy  of  Science  of  the  Republic  of  Kazakhstan,  the  first  vice-president  of  Kazakh  National  Academy  of  Natural  Sciences,  scientific  consultant  of  “Scientific  and  technological  holding  “Parasat”JCS,  Republic  of  Kazakhstan,  Astana

Nurken  Nurgaliev

candidate  of  chemical  science,  “Institute  of  coal  chemistry  and  technology”LLP,  Republic  of  Kazakhstan,  Astana

Zhanar  Kassenova

master  of  technics  and  technology,  “Institute  of  coal  chemistry  and  technology”LLP,  Republic  of  Kazakhstan,  Astana

АННОТАЦИЯ

В  данной  работе  впервые  проведено  исследование  паровоздушной  газификации  углей  месторождений  Казахстана  (Шубарколь,  Жалын,  Майкубе,  Сарыадыр)  и  Монголии  (Налайх,  Багакуур).  Определены  технический  и  элементный  анализы  данных  углей,  а  также  выход  получаемого  газа.  Выявлены  зависимости  концентрации  основных  горючих  компонентов  газа  от  температуры  в  интервале  600–1000  ⁰С.

ABSTRACT

For  the  first  time  research  of  steam  and  air  gasification  of  coal  of  Kazakhstani  deposits  (Shubarkol,  Zhalyn,  Maikube,  Saryadyr),  and  Mongolia  (Nalaikh,  Bakaguur)  was  conducted  in  this  paper.  Technical  and  elemental  composition  of  these  coals  was  determined  as  well  as  output  of  produced  gas.  Dependence  of  concentration  of  basic  combustible  gas  components  on  temperature  in  the  range  of  600–1000  ⁰С.

Ключевые  слова:  уголь;  переработка  угля;  слоевая  газификация  угля;  паро-воздушное  дутье;  анализ  угля;  газ;  горючие  компоненты  газа.

Keywords:  coal;  coal  processing;  layered  coal  gasification;  steam  and  air  blow;  coal  analysis;  gas;  combustible  gas  components.

Для  Республики  Казахстан  уголь  остается  основным  наиболее  надежным  стратегическим  видом  топлива,  обеспечивающим  развитие  электроэнергетики  и  углеперерабатывающей  отрасли  Казахстана.  Объем  его  потребления  в  промышленности  и  других  отраслях  экономики  ежегодно  увеличиваться  и  по  прогнозам  аналитиков  к  2020  г.  он  вырастет  до  121,3  млн.  тонн. 

В  настоящее  время  Казахстан  занимает  8-е  место  в  мире  по  подтвержденным  запасам  угля  всех  видов,  которые  оцениваются  в  150–160  млрд.  тонн  (4  %  от  общемирового  объема),  62  %  из  них  приходится  на  бурые  угли,  а  38  %  –  на  каменные.  Данное  количество  запасов  угля,  позволяет  рассматривать  его  не  только  как  сырье  для  угольных  электростанций,  а  также  использование  угля  в  термохимических  и  термокаталитических  процессах  с  целью  получения  широкого  спектра  ценных  химических  продуктов  [1].

Одним  из  перспективных  способов  глубокой  переработки  угля  по  чистой  угольной  технологией  является  газификация.  Основное  преимущество  процесса  газификации  угля  состоит  в  том,  что  она  может  удалить  загрязнители  из  угля  прежде,  чем  уголь  будет  сожжен,  таким  образом,  препятствуя  выбросу  вредоносных  веществ  в  атмосферный  воздух  [2]. 

В  настоящее  время  процессы  газификации  угля  имеют  многоцелевое  назначение.  Основные  продукты  газификации  угля  это:

1.  Синтез-газ  с  последующей  его  переработкой  в  ценные  химические  продукты,  включая  моторные  топлива;

2.  Горючий  газ  как  заменитель  природного  газа;

3.  Генераторный  газ  как  топливо  для  энергоустановок  [3]. 

Сотрудниками  ТОО  «Институт  химии  угля  и  технологии»  проведены  исследования  по  слоевой  газификации  угля  при  паро-воздушном  дутье  на  лабораторной  установке  периодического  действия.  В  качестве  объекта  исследования  выбраны  угли  различных  месторождений  Казахстана  и  для  сравнения  угли  Монголии. 

Технический  и  элементный  анализы  углей  проводили  на  термогравиметрическом  анализаторе  Eltra  Thermostep  (пр-во  Германия),  согласно  ASTM  D7582-12  «Standard  Test  Methods  for  Proximate  Analysis  of  Coal  and  Coke  by  Macro  Thermogravimetric  Analysis»)  и  элементном  анализаторе  «EURO  EA  3000»,  результаты  которых  приведены  таблице  1. 

Таблица  1.

Технические  характеристики  газифицируемых  видов  топлив

Получившийся  в  процессе  слоевой  газификации  синтетический  газ,  содержал  следующий  суммарный  выход  газов,  представленный  в  таблице  2. 

Таблица  2. 

Суммарный  выход  горючих  компонентов  газа  (СО,  Н₂,  СН₄)  при  температурах  от  600  до  900  ⁰С

Как  видно  из  представленных  опытных  данных,  с  повышением  температуры  от  600  до  900  ⁰С  для  всех  видов  углей  наблюдается  значительное  увеличение  концентрации  компонентов  СО,  Н₂,  СН₄,  с  постепенным  уменьшением  при  температуре  выше  900  ⁰С. 

На  рисунках  1–3  приведены  зависимости  выходов  основных  горючих  компонентов  газа  (СО,  Н₂,  СН4)  от  температуры  в  интервале  600–1000  ⁰С,  в  таблице  2  представлены  их  суммарные  выходы.

Рисунок  1.  Зависимость  выхода  СО  от  температуры

Рисунок  2.  Зависимость  выхода  Н₂  от  температуры

Рисунок  3.  Зависимость  выхода  СН₄  от  температуры

В  целом  можно  отметить  пригодность  исследованных  углей  для  проведения  процесса  газификации,  из  которых  наиболее  привлекательными  являются  угли  месторождений  Шубарколь,  Багакуур  (Монголия)  и  Майкубе,  с  суммарным  выходом  горючих  компонентов  газа  более  30  %  (таблица  2).  Однако  наблюдается  выделение  смолистых  веществ,  особенно  сильное  –  у  образцов  углей  месторождений  Шубарколь  и  Налайха  (являющихся  длиннопламенными)  и  незначительное  –  у  образцов  Майкубенского  и  Жалынского  углей,  а  это  потребует  дополнительной  очистки  полученного  газа  для  его  дальнейшей  переработки  в  целевые  продукты.

Таким  образом,  впервые  проведено  исследование  паровоздушной  газификации  углей  Казахстана  и  Монголии,  с  определением  влияния  температуры  (в  интервале  600-1000  ⁰С)  на  выход  основных  горючих  компонентов  газа.  Полученные  результаты  представляют  определенный  практический  интерес  для  внедрения  технологий  газификации  углей  аналогичных  месторождений  в  углеперерабатывающей  промышленности.

Список  литературы:

1. Морозов  А.Б.  Разработка  автотермической  технологии  производства  полукокса  и  активированного  угля:  Дисс.  ...  канд.  техн.  наук:  01.04.14  /  А.Б.  Морозов.  –  Красноярск.  –  2003.  –  171  с.
2. Липович  В.Г.,  Калабин  Г.А.,  Калечиц  И.В.  и  др.  Химия  и  переработка  угля.  –  М.:  Химия,  1988.  –  336  с. 
3. Нагорнов  А.Н.  Исследование  и  разработка  технологии  газификации  малозольных  углей  в  плотном  слое  под  давлением  при  паровоздушном  дутье:  дисс...  на  соискание  ученой  степени  к.т.н.  –  Барнаул,  2010.  –  124  с.