Tehnologia prelucrării de petrol și gaze. partea 2
Actuala criză a combustibililor și energiei necesită căutarea de metode alternative în utilizarea rațională a surselor tradiționale de energie. Cărbunele este utilizat în principal ca combustibil și ca materie primă pentru producerea de hidrocarburi. Procesul de extracție supercritică a combustibilului lichid din cărbune se bazează pe fenomenul unei creșteri accentuate a greutății prin greutate a componentelor grele care alcătuiesc ultima. Pentru prima dată, o astfel de activitate a fost efectuată în Anglia.
În condiții de solubilitate anormal de mare, volatilitatea compușilor organici (moleculele grele) conținute în cărbune crește brusc. Leachatul unui solid în anumite condiții poate crește cu un factor de 104. De exemplu, în procesul de extracție cu etilenă la 150C și presiunea relativă a bottom-com concentrație n-yodohlorbenzola atinge 10-2g / l, cu o presiune crescută-niem până la 10 MPa - 50 g / l, datorită supercritice-niem care cuprinde (tk = 9 90 ° C, pk = 5,05 MPa) de etilenă.
Este convenabil să se utilizeze extracția supercritică pentru a extrage formările lichide în forma lor atunci când cărbunele sunt încălzite peste 4000 ° C,
care permite evitarea reacțiilor de descompunere nedorite. În acest caz, moleculele grele sunt polimerizate în diferiți compuși. De obicei, gazele sunt utilizate ca solvenți, temperaturile critice fiind apropiate de temperatura de descompunere a cărbunelui.
Procesul de extracție a cărbunelui prin aceste gaze constă în următoarele etape: penetrarea gazului (într-o stare supercritică) în micropori de cărbune; depolimerizarea moleculelor lungi și dizolvarea produsului obținut într-un gaz; defalcarea legăturilor moleculare între grupurile structurale de cărbune; difuzia extractului din micropori; Separarea extractului din solvent (gaz) prin precipitare sau condensare cu presiune descrescătoare.
Caracteristicile importante ale solventului ales pentru extracția hidrocarburilor din cărbune sunt forma și dimensiunea moleculelor. Astfel, benzenul și tetralina sunt considerați solvenți relativ eficienți, deși diametrul moleculelor lor poate depăși diametrul microporelor cărbunelui. În acest proces, mecanismul fluxului de gaze în stare supercritică prin structurile de cărbune este important. Când se adaugă la o astfel de cantitate de solvent mic dintr-un solvent polar, cum ar fi alcoolul la uglero aromatic sau parafină fac, crește viteza de extracție brusc. Solventul polar, spre deosebire de solventul nepolar, are un efect de depolimerizare semnificativ asupra cărbunelui. De exemplu, glicerina deshidratată nu este extrasă cu etilenă sau propan, dar este extrasă efectiv cu amoniac polar.
Uneori, pentru extracția cărbunelui este recomandabil să se utilizeze amestecuri de gaz ca solvent. Temperatura de extracție depinde de natura cărbunelui. Odată cu creșterea presiunii de extracție, se deschid porii, crește viteza de difuzie a solventului și crește randamentul moleculelor dizolvate din cărbune.
Eficiența extracției cărbunelui determină proprietățile fizice ale solventului. Ca solvent, s-au folosit n-parafine (de la pentan la dodecan) la o densitate de 2,75 mol / l la 4000 ° C. Presiunea de extracție scade odată cu creșterea greutății moleculare a solventului (la temperatură constantă și densitate), atingând un minim pentru nonan și apoi mărind. Studiile au arătat că densitatea dodecan de 1,75 mol / l într-o stare supercritică este excelent solvent de cărbune: randament maxim de extracție a produsului în timpul utilizării, se realizează la o presiune relativ scăzută.
Există o relație empirică între parametrii fizici ai solventului
, pentru n-parafine, această funcție este descrisă prin ecuație
Pentru d®0 (sau d0), expresiile (5) și (6) dau valori apropiate de W. Valoarea d0 se numește limita de extracție. Dintr-o comparație a expresiilor (6) și (5) rezultă că pentru extragerea supercritică a cărbunelui ca solvent toluenul este mai bine de a utiliza decât parafine având aceeași valoare d.
Influența valorilor polarității moleculelor de solvent (metanol, etilenă, glicol, acetonă, apă) la 4000C este determinată de productivitatea procesului de extracție. În cazul metanolului, randamentul de extracție este mai mic decât cel calculat. Metanolul ca solvent este mai rău decât hidrocarburile alifatice. La utilizarea capacității de extracție este mai mică (20,6%), la presiune ridicată (24,57 MPa) decât atunci când se utilizează, de exemplu, n-nonanul (21,2% la 8,78 MPa). Ecuația (5) oferă pentru etilenglicol o eficiență de extracție supraestimată (27,6%) comparativ cu cea experimentală (24,9%).
O eficiență nominală scăzută de extracție pentru un solvent polar - acetonă la 4000 ° C se explică prin descompunerea sa. Apa extrage cărbunele mai mult (34%) decât toluenul. Compararea eficacității astfel sol-ERATOR ca alcooli (metanol la octanol) și parafine (de la metan la circa-tana) la 4000C a arătat că eficiența extracției alcooli este de 2 ori mai mare, la o presiune mai mică. Dar cele mai bune rezultate s-au arătat prin amestecuri de solvenți polari și nepolari, de exemplu un amestec de toluen și metanol. Productivitatea maximă se obține cu un conținut de toluen de 70% în amestec.
Într-o serie de lucrări, apa în stare supercritică a fost utilizată ca solvent pentru a transforma cărbunele în gaz sau combustibil lichid. În practică, toluenul, clorbenzenul, o-xilenul și dodecanul au fost testate ca solvenți de cărbune. Se preferă deseori toluenul, deoarece în condiții de extracție este cel mai stabil. Extracția cu utilizarea toluenului se efectuează la o temperatură de aproximativ 3600 ° C și o presiune de 11,6-29 MPa. În funcție de presiune, productivitatea este de 19-32%.
Astfel, utilizarea tehnologiei supercritice asigură utilizarea eficientă a surselor de energie existente, precum și dezvoltarea de noi modalități de obținere a combustibililor sintetici.
Trimiteți-le prietenilor: