BG5004U1

BG5004U1 - Технологична система за високотемпературна газификация на лигнитни въглища и производство и пречистване на производни синтетични продукти

Info

Publication number: BG5004U1
Application number: BG6344U
Authority: BG
Inventors: Радослав Петков; Атанасов Петков Радослав; Димо Петров; Петров Петров Димо
Original assignee: "Си Ту Джи Лабс" Оод
Priority date: 2025-01-22
Filing date: 2025-01-22
Publication date: 2025-03-17

Abstract

Настоящият полезен модел се отнася до технологична система за високотемпературна газификация на лигнитни въглища и производство и пречистване на производните синтетични продукти, който ще намери приложение във въгледобивната промишленост и по-специално при лигнитни въглища. Създадената технологична система включва функционално и последователно свързани сушилня (3), реактор за високотемпературна газификация (4), апарат за газоочистка и охлаждане (5) и когенератор за синтез (6). Реакторът за високотемпературна газификация (4) е функционално свързан с реактор за каталитичен реформинг (1), който е функционално свързан с компресор за водород (2). Апаратът за газоочистка и охлаждане (5), от една страна, е функционално двупосочно свързан с апарат за водоочистка и рециркулация (7), а от друга страна, е функционално свързан с реактор за метанизация първа степен (8), който е функционално и последователно свързан с реактор за метанизация втора степен (9) и компресор за метан (10), който от своя страна е функционално свързан както с възел за присъединяване и газоизмерване (11), така и с инсталация за производство на втечнен метан (12). Компресорът за водород (2) е функционално свързан с реактора за метанизация втора степен (9).

Description

Област на техниката

Настоящият полезен модел се отнася до технологична система за високотемпературна газификация на лигнитни въглища и производство и пречистване на производни синтетични продукти, който ще намери приложение във въгледобива.

Предшестващо състояние па техниката

Газификацията, както показва и самият термин, е промишлен метод за превръщане на твърди въглеродсъдържащи горива в газообразни, които позволяват по-лесна и разширена употреба.

Процесът на изключително нискотемпературна газификация на органични вещества и в частност на въглища е известен от векове, като в края на 19 век и в началото на 20 век намира широко приложение в индустрията и бита. Полученият суров синтез газ се е използвал за директно изгаряне, за осветление и за топлинна енергия, а по-късно и за синтез на изкуствен нефт, известен като Фишер Троиш процес. Добре познат процес е синтеза на метан от въглероден оксид и водород, известен като реакцията Сабатие.

Понастоящем вместо директно да се изгарят по конвенционален път, при високотемпературна газификация въглищата се разлагат на основните си химични съставки под влиянието на окислители въздух, кислород, водни пари, въглероден диоксид или смеси от тези газове. Високотемпературната газификация е термохимичен процес, при който органичната материя се подлага на непълно окисление при високи температури от порядъка на 800-1200°C. В резултат от нагряването протича химична реакция между въглерода от въглищата и окислителя. Крайният продукт от процеса е газообразно вещество, представляващо синтетичен газ, известен още като генераторен газ, синтез газ или сингаз. На високотемпературна газификация могат да се подлагат всички видове каменни въглища (лигнитни, кафяви, черни и антрацитни) без значение процента им на съдържание на пепел, летливи вещества, влага и други. След високотемпературна газификация синтетичният газ се подлага на пречистване и охлаждане и може да бъде използван като суровина за производството на течни горива и химикали, като редуктор в различни пирометалургични процеси, или като директен източник на енергия за производството па електричество, например в системи за интегрирана високотемпературна газификация с комбиниран цикъл.

Резултатът от процеса на високотемпературната газификация синтетичният газ се явява предимно смес от чист водород, метан, водороден оксид и сравнително нисък процент азот.

Не е известна система за високотемпературна газификация на лигнитни въглища с последователна интеграция на пречистващи, рециркулационни установки и производство на крайни търговски продукти, като електрическа енергия, водород, синтетичен и втечнен метан.

Техническа същност на полезния модел

Задача на полезния модел е да се създаде технологична система за високотемпературна газификация на лигнитни въглища и производство и пречистване на производните синтетични продукти, която позволява използването на лигнитните въглища като суровина без предварителното им третиране и подготовка за получаване на крайни пазарни продукти - електроенергия, водород и метан.

Задачата е решена като е създадена технологична система за високотемпературна газификация на лигнитни въглища и производство и пречистване на производните синтетични продукти, която включва функционално и последователно свързани сушилня, реактор за високотемпературна газификация, апарат за газоочистка и охлаждане и когенератор за сингаз. Реакторът за високотемпературна газификация е функционално свързан с реактор за каталитичен реформинг, който е функционално свързан с компресор за водород. Апаратът за газоочистка и охлаждане, от една страна е функционално двупосочно свързан с апарат за водоочистка и рециркулация и от друга страна е функционално свързан с реактор за метанизация първа степен, който е функционално и последователно свързан с реактор за метанизация втора степен и компресор за метан. Компресорът за метан е функционално свързан както с възел за присъединяване и газоизмерване, така и с инсталация за производство на втечнен метан. Компресорът за водород е функционално свързан с реактора за метанизация втора степен.

Предимство на полезния модел е създадената система, която използвайки лигнитни въглища с ниска калорийност, високо съдържание на влага и сяра и високо съдържание на летливи вещества, без предварителното им третиране и подготовка се получават крайни пазарни продукти - електроенергия, водород, метан за експортиране чрез националната газопреносна мрежа и втечнен метан “LNG“.

Пояснение на приложената фигура

Настоящият полезен модел е илюстриран на приложената фигура 1, която представлява принципна схема на технологична система за високотемпературна газификация на лигнитни въглища и производство и пречистване на производните синтетични продукти, съгласно полезния модел.

Примери за изпълнение на полезния модел

Създадената технологична система за високотемпературна газификация на лигнитни въглища и производство и пречистване на производните синтетични продукти, показана на фигура 1, включва функционално и последователно свързани сушилня 3, реактор за високотемпературна газификация 4, апарат за газоочистка и охлаждане 5 и когенератор за сингаз 6. Реакторът за високотемпературна газификация 4 е функционално свързан с реактор за каталитичен реформинг 1, който е функционално свързан с компресор за водород 2. Апаратът за газоочистка и охлаждане 5, от една страна, е функционално двупосочно свързан с апарат за водоочистка и рециркулация 7, и от друга страна, е функционално свързан с реактор за метанизация първа степен 8, който е функционално и последователно свързан с реактор за метанизация втора степен 9 и компресор за метан 10. Компресорът за метан 10 е функционално свързан както с възел за присъединяване и газоизмерване 11, така и с инсталация за производство на втечнен метан 12. Компресорът за водород 2 е функционално свързан с реактора за метанизация втора степен 9.

Създадената технологична система се използва по следния начин.

Лигнитните въглища се подават във входа на сушилнята 3. След достигане на подходящата концентрация на сухо вещество лигнита достига до реактора за високотемпературна газификация 4, където след достигане на високотемпературната зона започва процесът на високотемпературна газификация. Полученият сингаз се отделя чрез газоприемния реактор, където се довършва процесът на дезинтеграция на високомолекулните съединения до получаване на прости газове - метан, въглероден оксид и водород. След завършване на газифицирането на органичните вещества, съдържащи се в лигнита остатъците се отстраняват от реактора за високотемпературна газификация 4 във вид на пепел. Суровият сингаз чрез вакуум помпа се изсмуква от реактора за високотемпературна газификация 4 и се подава в апарата за газоочистка и охлаждане 5, който представлява система от скрубери, в която под действие на вода под налягане се измиват всички микрочастици в сингаза и серните замърсявания се отделят във водата. Неделима и необходима част за газоочистването и охлаждането е апарата за водоочистка и рециркулация 7. В него се извършва пречистването на използваната за измиване вода чрез електрохимически методи и сепарирането на твърдите частици чрез система от филтри и сепаратори. Степента на очистване на водата позволява отделянето на излишната вода да се извършва чрез изпускането й във водоизточници. Очистеният студен сингаз се подава в реактора за метанизация първа степен 8. В този реактор протича превръщането на по-голямата част от съдържащите се в сингаза водород и въглероден оксид в метан „реакция на Сабатие“. Химическите реакции се изразяват в С₅Н₁₂ + 5 Н₂О = 5 CO + 11 и Н₂ СО+3Н₂ = СН₄+ Н₂О. За да се извърши пълна метанизация на всички съдържащи се в сингаза въглеродни молекули и за да се постигне концентрация на метан до 95% е необходимо допълнително количество водород. Необходимият водород се произвежда в реактора за каталитичен реформинг 1, като част от произведения суров сингаз се подлага под въздействието на водна пара. След реактора за каталитичен реформинг 1 и компресиране в компресор 2, водородът се подава в реактора за метанизация втора степен 9. В него се завършва напълно процесът на метанизация. Химическите реакции се изразяват в СО₂+4Н₂=СН₄+2Н₂О и СО+3Н₂=СН₄+Н₂О. Полученият пречистен и на 95% метанизиран сингаз е идентичен с природния газ и чрез компресор 10 и възел за присъединяване и измерване 11 може да бъде инжектиран в националната газопреносна мрежа и продаван на крайни клиенти. Същият газ може да бъде втечняван чрез инсталация за производство на втечнен метан 12 и продаван на крайни клиенти. На крайни клиенти може да бъде продаван и „излишният“ за протичане на крайната метанизация водород, получен от компресор 2. Очистеният „студен“ сингаз може да бъде използван в когенератор 6 за производство на електрическа и топлинна енергия, необходима за собствени нужди или същата да бъде продавана на крайни клиенти.

Claims

1. Технологична система за високотемпературна газификация на лигнитни въглища и производство и пречистване на производните синтетични продукти, характеризираща се с това, че включва функционално и последователно свързани сушилня (3), реактор за високотемпературна газификация (4), апарат за газоочистка и охлаждане (5) и когенератор за синтез (6), при което реакторът за високотемпературна газификация (4) е функционално свързан с реактор за каталитичен реформинг (1), който е функционално свързан с компресор за водород (2), а апаратът за газоочистка и охлаждане (5), от една страна, е функционално двупосочно свързан с апарат за водоочистка и рециркулация (7), а от друга страна, е функционално свързан с реактор за метанизация първа степен (8), който е функционално и последователно свързан с реактор за метанизация втора степен (9) и компресор за метан (10), който от своя страна е функционално свързан както с възел за присъединяване и газоизмерване (11), така и с инсталация за производство на втечнен метан (12), като компресорът за водород (2) е функционално свързан с реактора за метанизация втора степен (9).