UA136361U

UA136361U - METHOD OF GENERATOR GAS PRODUCTION

Info

Publication number: UA136361U
Application number: UAU201902713U
Authority: UA
Inventors: Павло Володимирович Карножицький; Денис Вікторович Мірошниченко; Дар'я Юріївна Білець; Олена Володимирівна Богоявленська; Георгій Анатолійович Григор'єв
Original assignee: Національний Технічний Університет "Харківський Політехнічний Інститут"
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2019-08-12

Abstract

Спосіб отримання генераторного газу включає низькотемпературну газифікацію суміші відходів коксохімічних виробництв з твердим носієм при температурі 400-500 °C і наступну електроконверсію парогазової суміші.The method of obtaining a generator gas includes low-temperature gasification of a mixture of wastes from coke production with a solid carrier at a temperature of 400-500 ° C and subsequent electroconversion of the vapor-gas mixture.

Description

Корисна модель належить до галузі енергетики та призначена для отримання генераторного газу і може бути використана для переробки відходів коксохімічних виробництв, особливо в'язких топодібних та утилізації рослинних залишків з виконанням всіх вимог екологічної безпеки виробництва, зменшення навантаження на оточуюче середовище та як додаткове джерело енергоресурсів.The useful model belongs to the field of energy and is intended for obtaining generator gas and can be used for the processing of waste from coke and chemical industries, especially viscous oil-like waste and utilization of plant residues with the fulfillment of all requirements of ecological safety of production, reducing the load on the environment and as an additional source of energy resources.

Відомий спосіб (1| отримання відновного газу з твердих продуктів піролізу вугілля, який включає подачу попередньо нагрітої суміші для дуття (водяна пара та кисень нагріті до температури 700-850 С) через шар розпеченого коксу. Нагрів суміші виконують гарячим відновним газом, який містить водень та оксид вуглецю, що подають з колектора пристрою для виконання способу, який містить корпус із засобом завантаження розпеченого коксу, підведення парокисневої суміші та колектор, розташований над ними. Спосіб забезпечує підвищення інтенсивності виробництва відновного газу зі зниженням собівартості виробництва, зменшення витрат палива, однак у процесі використовують розпечений кокс з температурою біля 1000 "С, який є основним продуктом виробництва і вигоряє, що призводить до значних витрат палива і підвищення собівартості продукту. Також, температурний режим у зоні горіння є вищим за температуру плавлення зольних компонентів, тому відбувається рідке шлаковиділення, що потребує додаткових витрат на їх утилізацію.A known method (1| obtaining reducing gas from solid products of coal pyrolysis, which includes feeding a preheated mixture for blowing (water vapor and oxygen heated to a temperature of 700-850 C) through a layer of red-hot coke. The mixture is heated with hot reducing gas that contains hydrogen and carbon monoxide supplied from the collector of the device for carrying out the method, which contains a case with a means of loading red-hot coke, a supply of a steam-oxygen mixture and a collector located above them. The method provides an increase in the intensity of the production of reducing gas with a decrease in the cost of production, a decrease in fuel consumption, but in the process uses red-hot coke with a temperature of about 1000 "C, which is the main product of production and burns out, which leads to significant fuel consumption and an increase in the cost of the product. Also, the temperature regime in the combustion zone is higher than the melting temperature of the ash components, so liquid slag is released, which requires additional costs n and their disposal.

Найбільш близьким до пропонованого по технічній суті і досягненому позитивному ефекту є спосіб газифікації біомаси (21), який належить до технології перетворення горючих матеріалів в чистий і високоефективний синтетичний газ і, більш конкретно, до способу і системи піролізу і газифікації біомаси з використання двох взаємно з'єднаних печей. У способі використовують тверді частинки з високою теплоємністю як енергоносій і насичену водяну пару як окиснювач.The method of biomass gasification (21) that is closest to the proposed one in terms of technical essence and achieved positive effect is the method of biomass gasification (21), which belongs to the technology of converting combustible materials into clean and highly efficient synthetic gas and, more specifically, to the method and system of biomass pyrolysis and gasification using two mutually of combined furnaces. The method uses solid particles with a high heat capacity as an energy carrier and saturated water vapor as an oxidizer.

Спочатку біомасу піддають низькотемпературному піролізу при температурі в інтервалі 500- 800 "С з отриманням неочищеного синтетичного газу, що не містить оксиди лужних металів і коксу. Потім неочищений синтетичний газ і кокс піддають високотемпературній газифікації при температурі в інтервалі 1200-1600 "С з отриманням синтетичного газу, що не містить смоли.First, biomass is subjected to low-temperature pyrolysis at a temperature in the range of 500-800 "C to obtain crude synthetic gas that does not contain oxides of alkali metals and coke. Then crude synthetic gas and coke are subjected to high-temperature gasification at a temperature in the range of 1200-1600 "C to obtain synthetic resin-free gas.

Остаточно отриманий синтетичний газ піддають послідовним операціям охолодження, видалення пилу, розкиснення і зневоднення. Пристрій включає піч газифікації і піч піролізу, розміщені одна на одній, причому їх внутрішні порожнини взаємно з'єднані, нагрівач частинок,The finally obtained synthetic gas is subjected to successive operations of cooling, dust removal, deoxygenation and dehydration. The device includes a gasification furnace and a pyrolysis furnace placed on top of each other, and their internal cavities are mutually connected, a particle heater,

Зо нагрівач з факелом плазми, витяжний вентилятор і перший теплообмінник, розташовані циклічно, ємність для зберігання води для отримання насиченої водяної пари, насос подачі води, другий теплообмінник, пиловловлювач, вежу розкиснення і пристрій зневоднення.From the heater with a plasma torch, the exhaust fan and the first heat exchanger are arranged cyclically, a water storage tank for obtaining saturated water vapor, a water supply pump, a second heat exchanger, a dust collector, a deoxidation tower and a dehydration device.

Спосіб забезпечує отримання синтетичного газу, однак не призначений для переробки високотоксичних відходів коксохімічних виробництв.The method ensures the production of synthetic gas, but it is not intended for the processing of highly toxic waste from coke-chemical industries.

В основу корисної моделі поставлена задача отримання генераторного газу, що включає низькотемпературну газифікацію суміші відходів коксохімічних виробництв з твердим носієм при температурі 400-500 "С і наступну конверсію парогазової суміші для отримання генераторного газу, який відрізняється тим, що як твердий носій використовують буре вугілля та/або рослинні залишки, який відрізняється тим, що електроконверсію здійснюють в умовах мікродугових розрядів з використанням вуглецевої насадки, в якості якої використовують кокс.The basis of the useful model is the task of obtaining generator gas, which includes low-temperature gasification of a mixture of waste from coke and chemical industries with a solid carrier at a temperature of 400-500 "С and the subsequent conversion of a steam-gas mixture to obtain generator gas, which is distinguished by the fact that brown coal is used as a solid carrier and /or plant residues, which differs in that the electroconversion is carried out in the conditions of micro-arc discharges using a carbon nozzle, which uses coke.

Поставлена задача вирішується тим, що отримання генераторного газу проводять за двоступеневим процесом. На першому ступені відбувається низькотемпературна газифікація суміші коксохімічних виробництв з твердим носієм при температурі 400-500 "С, на другому - електроконверсія парогазової суміші з отриманням генераторного газу.The task is solved by the fact that the production of generator gas is carried out according to a two-stage process. At the first stage, low-temperature gasification of the mixture of coke and chemical production with a solid carrier takes place at a temperature of 400-500 "C, at the second - electroconversion of the steam-gas mixture to obtain generator gas.

Як залишки коксохімічних виробництв використовували фуси та залишки механічного очищення освітлювачів. Як твердий носій - буре вугілля або шкаралупу горіхів.As residues of coke-chemical production, fuses and residues of mechanical cleaning of clarifiers were used. As a solid carrier - brown coal or nut shells.

Твердий носій попередньо подрібнювали до класу крупності 3-5 мм. Після перемішування з відходами коксохімічних виробництв у співвідношення відповідно 5:1 отримували сипку масу.The solid carrier was previously crushed to a size class of 3-5 mm. After mixing with the waste of coke-chemical industries in a ratio of 5:1, respectively, a loose mass was obtained.

Підготовлену суміш завантажували до реактора, з попередньо нагрітою до температури 400- 500 "С реакційною зоною та за допомога компресору подавали окиснювач - повітря, витрати якого складають 0,001-0,01 м3/хв. На першому ступені процесу відбуваються піроліз та часткова газифікація органічної маси суміші коксохімічних відходів та рослинних залишків.The prepared mixture was loaded into the reactor, with a reaction zone preheated to a temperature of 400-500 "C, and with the help of a compressor, an oxidizer was supplied - air, the consumption of which is 0.001-0.01 m3/min. At the first stage of the process, pyrolysis and partial gasification of the organic mass take place mixtures of coke chemical waste and plant residues.

Паро- та газоподібну суміш продуктів деструкції направляли на конверсію до електроконвертера. Конверсія відбувається у його нижній частині при температурі 800-1000 "С.The vapor and gaseous mixture of destruction products was sent to the electric converter for conversion. The conversion takes place in its lower part at a temperature of 800-1000 "С.

Нагрів проводять за допомогою графітових електродів з охолодженням водою. В конвертері розташована вуглецева насадка, як таку використовують кам'яновугільний кокс. У місцях засипу вуглецевої насадки під час роботи конвертера утворюються мікродугові розряди, температура яких досягає 2500 "С. Конверсія вуглеводнів відбувається на розпеченому кам'яновугільному коксі в присутності водяної пари та діоксиду вуглецю.Heating is carried out using graphite electrodes with water cooling. A carbon nozzle is located in the converter, as such, hard coal coke is used. During the operation of the converter, micro-arc discharges are formed in the places where the carbon nozzle is filled, the temperature of which reaches 2500 "C. The conversion of hydrocarbons takes place on red-hot coal coke in the presence of water vapor and carbon dioxide.

Отримано генераторний газ із вмістом СО - 15-32 95, Не - 9-26 95, про що свідчать результати аналізу отриманого газу з використанням газового хроматографу "Кристал-2000".Generator gas was obtained with the content of CO - 15-32 95, He - 9-26 95, as evidenced by the results of the analysis of the obtained gas using the gas chromatograph "Krystal-2000".

Приклад 1.Example 1.

Наважку вагою 20,0:0,1 г подрібненої до крупності 3-5 мм шкаралупи горіха перемішують з фусами, кількість яких становить 1-20 95 мас. Підготовлену сипку суміш завантажують у перфоровану ємність та поміщають до реактора, попередньо нагрітого до 400 "С. Контроль температурного режиму здійснювали за допомогою блоку управління. До зони реакції компресором подають окиснювач - повітря, витрати якого складають 0,001 мз/хв. Утворені при термодеструкції паро- та газоподібні продукти подавали до електроконвертера, розігрітого до температури 1000 "С, де розташована вуглецева насадка, у місцях засипу якої утворюються мікродугові розряди під дією яких відбувається утворення генераторного газу наступного складу, 95 об.: Нео - 23,6:, СО - 25,7, СНае - 1,9.A weight of 20.0:0.1 g of walnut shell crushed to a coarseness of 3-5 mm is mixed with fus, the amount of which is 1-20 95 wt. The prepared free-flowing mixture is loaded into a perforated container and placed in a reactor preheated to 400 "C. The temperature regime was controlled using a control unit. An oxidizer, air, is supplied to the reaction zone by a compressor, the flow rate of which is 0.001 mz/min. Formed during the thermal destruction of steam and gaseous products were fed to an electric converter heated to a temperature of 1000 "С, where a carbon nozzle is located, in the places of which micro-arc discharges are formed under the action of which the generator gas of the following composition is formed, 95 vol.: Neo - 23.6:, СО - 25 ,7, SNae - 1.9.

Приклад 2.Example 2.

Наважку вагою 20,020,1 г подрібненого до крупності 3-5 мм бурого вугілля перемішують з фусами, кількість яких становить 1-20 95 мас. Підготовлену сипучу суміш завантажують у перфоровану ємність та поміщають до реактора, попередньо нагрітого до 500 "С. Контроль температурного режиму здійснювали за допомогою блока управління. До зони реакції компресором подають окиснювач - повітря, витрати якого складають 0,002 мз/хв. Утворені при термодеструкції паро- та газоподібні продукти подавали до електроконвертера, розігрітого до температури 1000 "С, де розташована вуглецева насадка, у місцях засипу якої утворюються мікродугові розряди під дією яких відбувається утворення генераторного газу наступного складу, 95 об.: Не - 24,6:, СО - 244, СН. - 0,3.A weight of 20,020.1 g of lignite crushed to a grain size of 3-5 mm is mixed with fus, the amount of which is 1-20 95 wt. The prepared bulk mixture is loaded into a perforated container and placed in the reactor, preheated to 500 "C. The temperature regime was controlled using the control unit. The oxidizing agent - air, is supplied to the reaction zone by a compressor, the flow rate of which is 0.002 mz/min. Formed during the thermal destruction of steam and gaseous products were fed to an electric converter heated to a temperature of 1000 "С, where a carbon nozzle is located, in the places of which micro-arc discharges are formed under the action of which the generator gas of the following composition is formed, 95 vol.: Ne - 24.6:, СО - 244 , SN. - 0.3.

Використання пропонованого способу отримання генераторного газу є економічно вигідним, тому що дозволяє отримати велику кількість продукту з використанням всієї органічної частини відходів коксохімічних виробництв у суміші з рослинними залишками. Зольна частина, що залишилась є екологічно безпечною, її кількість є незначною. Запропонований спосіб отримання генераторного газу є екологічно безпечним, значимо зменшує забруднення оточуючого середовища внаслідок використання екологічно небезпечних відходів коксохімічних виробництв, які мають канцерогенні складові і дуже складно піддаються утилізації.The use of the proposed method of obtaining generator gas is economically beneficial, because it allows to obtain a large amount of product using the entire organic part of the waste of coke-chemical production in a mixture with plant residues. The remaining ash part is ecologically safe, its amount is insignificant. The proposed method of obtaining generator gas is environmentally safe, significantly reduces environmental pollution due to the use of environmentally hazardous waste from coke and chemical industries, which have carcinogenic components and are very difficult to dispose of.

Зо Джерела інформації: 1. Гордієнко 0.І., Долгарєв Г.В., Збиковський Є.І., Ільеяшов М.О., Саранчук В.І., Старіков О.П.Sources of information: 1. Gordienko 0.I., Dolgarev G.V., Zbykovskyi E.I., Ilyeyashov M.O., Saranchuk V.I., Starikov O.P.

Спосіб отримання відновного газу з твердих продуктів піролізу вугілля. Корисна модель Мо 45184, опубліковано 26.10.2009, Бюл. Мо 20, 2009 р. 2. Тан Хунминь (СМ), Чжан Яньфин (СК), Чзнь Илун (СМ). Способ и устройство для пиролиза и газификации биомассь с использованием двух взаймно соединенньх печей. ПатентThe method of obtaining reducing gas from solid products of coal pyrolysis. Utility model Mo 45184, published on October 26, 2009, Bull. Mo 20, 2009 2. Tang Hongmin (SM), Zhang Yanfin (SC), Zhen Yilong (SM). Method and device for pyrolysis and gasification of biomass using two interconnected furnaces. Patent

РФ Мо 2515307, опубликовано 10.05.2014 р.RF Mo 2515307, published on May 10, 2014.

Claims

FORMULA OF USEFUL MODEL 40 1. The method of obtaining generator gas, which includes low-temperature gasification of a mixture of waste from coke and chemical industries with a solid carrier at a temperature of 400-500 C and subsequent electroconversion of the steam-gas mixture.

2. The method according to claim 1, which differs in that lignite and/or plant residues are used as a solid carrier. 45 Q. The method according to claim 1, which differs in that the electroconversion is carried out in the conditions of micro-arc discharges using a carbon nozzle, as such, coke is used.