Власов Геннадій Олександрович. Наукові основи і технологія отримання хімічних продуктів термодеструкції вугілля

Краткое описание

Власов Геннадій Олександрович. Наукові основи і технологія отримання хімічних продуктів термодеструкції вугілля. : Дис... д-ра наук: 05.17.07 2005

Власов Г.О. Наукові основи і технологія отримання хімічних продуктів термодеструкції вугілля- Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.07-хімічна технологія палива і пально-мастильних матеріалів.-Національний університет Львівська політехніка”, Львів, 2005 р.
Робота присвячена рішенню великої науково-прикладної проблеми підвищення ефективності використання вугілля, що йде на виробництво коксу, як джерела хімічної сировини для промисловості.
Сформульовано і кількісно описано основні закономірності метаморфізму як природного процесу, що формує хімічний і енергетичний потенціали палива, а також кінетичні моделі вуглефікації твердого палива, які забезпечують можливість науково-обґрунтованого вибору вугіль для складання шихти з метою одержання хімічних продуктів заданого складу.
Встановлено, що в ході первинного піролізу реалізуються тільки ті процеси, що частково чи в цілому не встигли здійсниться в природних умовах, причому основний період руйнування міжмолекулярних невалентних зв’язків практично завершується з досягненням атомного співвідношення Н / О = 16 у молекулярному” фрагменті вугілля, що відповідає його молекулярній” масі » 280 а.о.м. і температурному інтервалу 673723 K. Визначено температурно-часові інтервали утворення основних первинних продуктів піролізу вугілля різного ступеня метаморфізму.
Встановлено, що рідкі продукти піролізу пластмас різних типів впливають на макроструктуру ОМВ і, тим самим, змінюють вихід і склад первинних продуктів коксування вугільних шихт, так що, незважаючи на вторинний піроліз ПГП, при коксуванні сумішей вугільної шихти з добавкою до 23% мас. відходів пластмас у промисловій коксовій камері вихід смоли збільшився на 0,841,14% мас., сирого бензолу на 0,20,3% мас., зворотного коксового газу на 1,201,64% мас.
Суттєво, що при цьому одночасно вирішується великомасштабна екологічна проблема утилізації побутових і промислових відходів пластмас.
Експериментально показано, що ПГП після утворення рухаються як на гарячу”, так і на холодну” сторони від пластичного шару. Обґрунтування гіпотези про вертикальний рух у завантаженні газоподібної фази, що утворюється, і встановлення на цій основі переважної ролі розпеченої шапки” коксового пирога у вторинному піролізі дозволило рекомендувати для збільшення виходу і збереження первинного складу ПГП: екранування чи охолодження зводу камери коксування для зниження рівня радіаційного теплопереносу; зменшення часу перебування ПГП у підсклепінному просторі за рахунок збільшення висоти завантаження з урахуванням величини його усадки і зниження тиску на виході з камери, а також застосування декількох газозбірників; зменшення часу перебування з одночасним зниженням температури в підсклепінному просторі шляхом організації рециклу зворотного коксового газу; зниження рівня обігріву і встановлення оптимального розподілу температур по висоті камери; роздільний відбір основних ПГП із застосуванням не менш двох газозбірників.
Сформульовані теоретичні представлення про механізм усадочних явищ дозволили розробити математичну модель обігріву промислової коксової печі для розрахунку температурних полів у завантаженні і, тим самим, визначення схеми роздільного відбору різних ПГП.
У рамках системного підходу до аналізу коксохімічного виробництва розроблено метод розрахунку буферних систем для ефективної стабілізації параметрів технологічних потоків і, як наслідок, виходу і складу хімічних продуктів коксування вугільних шихт.
Часткова реалізація отриманих результатів на ВАТ Авдієвський КХЗ” дала 0,32 грн./т, а на ВАТ Дніпродзержинський КХЗ” 0,29 грн./т валового коксу.

1. Розроблено наукові основи і технологію отримання хімічних продуктів термодеструкції вугілля, що дозволило вирішити велику науково-прикладну проблему підвищення ефективності використання вугільної шихти, що йде на виробництво коксу, як джерела хімічної сировини для промисловості.
2. Сформульовано і кількісно описано основні закономірності метаморфізму як природного процесу, що формує склад і хімічну структуру палива і, як наслідок, його хімічний і енергетичний потенціали, а також кінетичні моделі вуглефікації твердого палива, що забезпечують можливість науково-обґрунтованого вибору вугілля для складання шихти з метою одержання хімічних продуктів заданого складу.
3. Встановлено, що в ході первинного піролізу реалізуються тільки ті процеси, що частково чи в цілому не встигли здійсниться в природних умовах, причому основний період руйнування міжмолекулярних невалентних зв’язків практично завершується з досягненням атомного відношення Н / О = 16 у молекулярному” фрагменті вугілля, що відповідає його молекулярній” масі » 280 а.о.м. і температурному інтервалу 673723 K. Температурно-часові інтервали утворення основних первинних продуктів піролізу практично не залежать від ступеня метаморфізму вугілля і для пірогенетичної води складають 0 t 7 (373723 K), для смоли 4,5 t 7,5 (598748 K), для газу і газового бензину 4 t 12 (579973 K).
4. Встановлено, що рідкі продукти піролізу пластмас різних типів впливають на макроструктуру ОМВ і, тим самим, змінюють вихід і склад первинних продуктів коксування вугільних шихт, так що, незважаючи на вторинний піроліз ПГП, при коксуванні сумішей вугільної шихти з добавкою до 23% мас. відходів пластмас у промисловій коксовій камері вихід смоли збільшився на 0,841,14% мас., сирого бензолу на 0,20,3% мас., зворотного коксового газу на 1,201,64% мас.
Істотно, що при цьому одночасно вирішується великомасштабна екологічна проблема утилізації побутових і промислових відходів пластмас.
5. Експериментально показано, що ПГП після утворення рухаються як на гарячу”, так і на холодну” сторони від пластичного шару. Обґрунтування гіпотези про вертикальний рух у завантаженні газоподібної фази, що утворюється, і встановлення на цій основі переважної ролі розпеченої шапки” коксового пирога у вторинному піролізі дозволило рекомендувати для збільшення виходу і збереження первинного складу ПГП: екранування чи охолодження зводу камери коксування для зниження рівня радіаційного теплопереносу; зменшення часу перебування ПГП у підсклепінному просторі за рахунок збільшення висоти завантаження з урахуванням величини його усадки і зниження тиску на виході з камери, а також застосування декількох газозбірників; зменшення часу перебування з одночасним зниженням температури в підсклепінному просторі шляхом організації рециклу зворотного коксового газу; зниження рівня обігріву і встановлення оптимального розподілу температур по висоті камери; роздільний відбір основних ПГП із застосуванням не менш двох газозбірників.
6. Сформульовані теоретичні уявлення про механізм усадочних явищ дозволили розробити математичну модель обігріву промислової коксової печі для розрахунку температурних полів у завантаженні і, тим самим, визначення схеми роздільного відбору різних ПГП.
7. У рамках системного підходу до аналізу коксохімічного виробництва розроблено метод розрахунку буферних систем для ефективної стабілізації параметрів технологічних потоків і, як наслідок, виходу і складу хімічних продуктів коксування вугільних шихт.
8. Отримані теоретично і підтверджені експериментально результати, що говорять про надтекучість” первинних продуктів піролізу ОМВ, дозволяють рекомендувати для переробки малометаморфізованого вугілля технологію, засновану на розподілі фаз, що утворюються в ході низько- і середнєтемпературного піролізу. В умовах високорозвиненої інфраструктури коксохімічного підприємства ця технологія є високорентабельним виробництвом сировини для хімічної промисловості, газу, як енергоносія, і вуглецевих матеріалів.
9. Розроблені заходи і технічні рішення прийняті Українською науково-промисловою асоціацією Укркокс” для впровадження на всіх коксохімічних підприємствах України, а також Гіпрококсом для використання при проектуванні нових і реконструкції діючих коксових батарей.
Часткова реалізація отриманих результатів на ВАТ Авдієвський КХЗ” дала 0,32 грн./т, а на ВАТ Дніпродзержинський КХЗ” 0,29 грн./т валового коксу.